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咱们来说说新技术-SATA3,SATA-Express,M·2,NGFF与NVme接口的区别

2015年11月12日 问题知识 评论 1 条 阅读 20,871 次

众所周知,前些年计算机的瓶颈已经从CPU\显卡转移到了硬盘,硬盘存取速度严重不足,所以SSD迅速的发展、火爆起来,如今,SSD已经成为了图吧、卡吧标配

然而落后的SATA3接口理论上限只有6Gbps,实际很难突破800M/S,这个速度并不能满足需求,目前市场上的SDD很多都已经有550MB的存取速度,优秀者甚至已经突破SATA3的上限

更可怕的是,SATA所遵循的AHCI标准当初是为机械硬盘涉及,不但存取提升有限,4K方面更是不足,在IOPS和队列深度上已经日趋拙鸡。

为了应对这个问题,出现了所谓的NGFF接口,利用充裕PCI-E通道,有足够的速度,专为超极本涉及,不但占用空间小,省电,而且速度快,容量也不错。

而后台式机同样出现了这个问题,就出现了SATA-Express,原本是打算将两个SATA口合并,6Gbps+6Gbps=12Gbps,但是最后发现如此做的话,很难达到向下兼容(如SATA3向下兼容SATA2),并且成本略高。最后又将头绪转向了PCI-E。

最后的结果就是,我们口看起来虽然好像是SATA+SATA,但是实际上,他走的是PCI-E通道,而不是SATA。

SATAPCI-E

下图标明了几种接口的速度,我们看到,SATA3.0理论速度虽然是6GB,但是实际速度也就是560M/S了,你速度再高了也就没啥用.

然而我们的PCI-E3.0呢?仅仅是X2就有16Gbps,理论上能给你2G/S的快感,这个方法无疑能大幅度解决速度问题,并且只要设定好协议,那么速度不够,就换X3\X4\X6,没关系,速度提升很快

SATASPEED

然而SATA-Express的还没热合,大家当时都希望他成为9系主板的标配,结果成为标配的并不是他,而貌似是另一个接口——M.2
M.2是啥?M.2就是NGFF换个名字罢了。原理一样

M.2jiekou1

M.2jiekou2

我们可以看到,M.2相对于SATA-Exress有两个优点

1、占用空间狭小。一小块板子就搞定,紧贴着主板,肯定比一块硬盘还要拽线省地方
2、速度更快。目前SATA-Express已经出现四条PCI-E的产品

我想这就是最终M.2胜出的原因吧,毕竟现在ITX流行,NUC也是个趋势,硬盘太占地方,直接插卡不好么?
然而你们如果觉得这样,硬盘速度的问题就解决了,那你们就高兴地太早了.

我们理一理思路,我们的瓶颈是硬盘,我们找到了M.2新接口,速度终于够用了,市面上也出现了M.2接口的硬盘了,然而这就完了么?
poi,还有一个问题——AHCI。

ahcinvmspeed

就好像IDE总要走到头,AHCI似乎也出现了瓶颈。因为AHCI当初就是为机械硬盘设计的,所以在4K\IOPS上有致命的缺陷
早在20111年,Intel就召集当时的存储业巨头着手开发新的标准,他就是NVMe。
NVMe的一个重点则是提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能。

理论上,IOPS=队列深度/ IO延迟,故IOPS的性能,与队列深度有较大的关系(但IOPS并不与队列深度成正比,因为实际应用中,随着队列深度的增大,IO延迟也会提高)

市面上性能不错的SATA接口SSD,在队列深度上都可以达到32,然而这也是AHCI所能做到的极限。
但目前高端的企业级PCIe SSD,其队列深度可能要达到128,甚至是256才能够发挥出最高的IOPS性能。
而NVMe标准下,最大的队列深度可达64000。此外,NVMe的队列数量也从AHCI的1,提高了64000。

看到这里,细心地朋友应该发现一点东西了吧?没错,问题就在于PCI-E
intel给我们预留的PCI-E接口可没有那么多。好了,问题在于,intel这个吝啬鬼给我们留了多少PCI-E通道?
前面的内容在在大炮村和太平羊偶尔还能见到,但是接下来要放猛料了,这些是我自己挖出来的。
我们的i3\i5\i7(不包括黑盒i7)其实只给我们留了16条PCI-E3.0和4条PCI-E2.0
换句话说,你现在买一个i5-4590,买一个B85,装上去,仅仅一个X16的显卡插槽可以满速,第二个插槽不但不是X8,而是X4,而且是PCI-E2.0的。
问题来了,别忘了M.2接口用的就是PCI-E
下面是我从intel官网凹来的技术文档

introduction

很明显,和CPU直连的PCI-E,只有这X16的PCI-E3.0,当然是留给显卡的,而外围的PCI-E2.0呢?当然是第二显卡,我们如果想要打PCI-E的注意,也只能从这里下手。明显,这不是我们想要的
1、速度不够,不但是2.0,而且只有X4-X8的剩余
2、不是直连CPU.

问题已经出现,但是intel却早就想好了解决办法!请看六代酷睿SkyLake如下的设计:

intelskylake-s

好了,上面这张图二笔的太平洋小编画错了红圈,应该是花下面的PCI-E3.0,不过幸好有下面这张表

kefeaturediff

Intel 9系主板就已经加入了可走PCIe通道的M.2接口,100系主板还会有对同是走PCIe通道的SATA Express的原生支持。
100系的中高端芯片组还将支持到PCIe 3.0,通道数量也会有较大提高,9系为8条,100系中Z170为20条,H170为16条。
没错,你没有看错,也就是说,因特尔把原来吝啬的8条PCI-2.0给咱们升级到了16-20条PCI-E3.0。

就在大家为Intel的英明神武而鼓掌,以为这20条PCI-E能为我们所用,大家将要接着NVme的浪潮,用着M.2接口的SDD装B并且飞起的时候,你们都没注意到一个问题
六代酷睿Skylake-S主流消费级CPU,提供的PCIe 3.0通道数为16条。把NVMe SSD接入到与CPU直连的接口中,会抢占显卡的PCIe通道,从而一定程度上降低显卡性能;但如果接入的是南桥提供的接口,延迟和传输带宽也可能会受到影响,也不能完全发挥出NVMe SSD的性能优势
简单说,真正完美支持NVme的PCI-E3.0通道,依然只有那16条罢了,而多出来的16-20条,仍然不是直接连接CPU,如果你想享受NVme的果实,就只能拔掉显卡!
等下,你们有没有闻到一丝马化腾的气息?
让我们看看X99芯片组的规格,你就会发现intel的丑恶嘴脸

intelx99ch

没错,X99拥有40条直连CPU的PCI-E,当然,想完全发挥这些PCI-E你需要一颗好CPU的支持。可以看到,你必须上土豪平台X99和黑盒CPU,才能真正享受NVMe!

而且还没真正上市的六代酷睿,也已经宣布主流平台依然保持着16条PCI-E直连,换句话说,你想玩NVME,要不然上这一代的土豪平台,要不然上下一代的土豪平台,总之一个字——花钱

mahuatengchognqian

好了好了,上面开个玩笑
等一下,我为何忽然想起了一件事情?

unlockedintel

大家记不记得,intel把i7-5820K的售价拉低的同时,狠狠地把他的PCI-E3.0阉割到了28条!
人家黑盒都是40条,我一个人28条为什么?intel早就想到了!
如果你想双卡交火,就要16+16=32,这样你必须要上更贵的i7-5930K甚至5960X,如果你买了5820K,不仅仅不能双卡完全交火,只能X16+X8模式,而且也仅仅剩下一个X4,只能接一个满速的M.2!

新的M.2虽然出现,相匹配的NVMe也让人有无限的憧憬,然而现实是残酷的,不但高昂的SSD买不起,即便你买起了,要上的话,也必须要上土豪平台,如果是X99的话,也最好上5930K以上的CPU,而在5代酷睿已经上市,6代酷睿即将上市的今天,回去用22nm的haswell,明显不那么符合土豪的心意。
但是你让土豪等么?今年上市的skylake,也只是锁倍频版本的,不锁倍频的还没推出,更别说发烧平台的了

skylake-sDTAIO

我们看到skylake受瞩目的东西也不算少,其中WIFI的增强,雷电接口的引入等等

好了,再扯就原来,最后我们总结一下吧:
1、NVMe配合M,.2接口使用效果很好,但是必须要CPU直连PCI-E才可以
2、主流平台没有空余直连PCI-E,即便是Z97也没有,必须是X99才有,所以那些Z97上面的M.2用的都是PCI-E2.0,假如是X4的话,那么你的显卡带宽将会被占用
3、M.2固态价格仍然高昂,NVMe仍是土豪的玩物,PCI-E直插显卡也需要NVMe才能更好地发挥
4、所以综合以上,不建议如M,2接口的SSD,目前来说最适合我们的是SATA和SATA-Express。
5、当然,如果你入了发烧平台,X99+5960X,那来个TTX-SLI+X4-PCI-E,SSD-RAID也不错!

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1 条留言  访客:1 条  站长:0 条

  1. 459685379

    大佬,我最近在研究主板的一些参数,请问你芯片组的各项参数是在哪儿找到的啊,能把网址发我邮箱么?谢谢啦!

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