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11代酷睿VS銳龍:PCIe 4.0 SSD性能測試
2021-4-12 14:17| 發布者: Essence| 查看: 1977| 評論: 5|原作者: Essence
摘要: SATA時代,由于芯片組中磁盤控制器的原因,一直有著AMD磁盤性能不如英特爾的說法。進入NVMe時代,磁盤控制器從主板移到了SSD內部,并且AMD率先進入PCIe 4.0時代搶占了先機。隨著11代酷睿Rocket Lake平臺問世,在全民 ...
SATA時代,由于芯片組中磁盤控制器的原因,一直有著AMD磁盤性能不如英特爾的說法。進入NVMe時代,磁盤控制器從主板移到了SSD內部,并且AMD率先進入PCIe 4.0時代搶占了先機。隨著11代酷睿Rocket Lake平臺問世,在全民PCIe 4.0時代,英特爾能贏回磁盤性能這一局部競爭嗎?


本文核心:對于同一塊固態硬盤而言,它的能力不會隨著平臺變化而發生改變,之所以測出來的成績不同,是因為其他硬件環節的影響。我們看似是在測SSD,其實是測CPU,只不過是從SSD的性能指標上去看CPU的表現。

本次我們使用三星980PRO 2TB頂配固態硬盤,對比英特爾11代酷睿同AMD銳龍5000平臺之間的SSD性能。

為公平起見,兩個測試平臺使用相同版本的操作系統、CPU均未手動超頻,并使用相同頻率的內存、相同的顯卡(某些顯卡的驅動有吃CPU的惡習,會影響到延遲敏感型的存儲測試成績,這里就不展開細說了)。

英特爾測試平臺:
CPU:Intel Core i9-11900K(開啟ABT,開啟節能)
主板:技嘉Z590 AORUS PRO AX
內存:DDR4-3600 8GBx2(XMP)
硬盤:OCZ VT150 240GB(系統盤)
         三星980PRO 2TB(測試盤)
顯卡:AMD RX 6700XT
系統:Windows 10 20H2(高性能電源計劃)
驅動:secnvme

AMD測試平臺:
CPU:AMD Ryzen 7 5800X(開啟PBO,開啟節能)
主板:華碩ROG CROSSHAIR VIII DARK HERO
內存:DDR4-3600 8Gx2(XMP)
硬盤:速柏CP2000 512GB(系統盤)
         三星980PRO 2TB(測試盤)
顯卡:AMD RX 6700XT
系統:Windows 10 20H2(高性能電源計劃)
驅動:secnvme

為確保最佳存取延遲表現,三星980PRO 2TB被安裝在直連CPU PCIe通道的M.2插槽中進行測試。


基準測試1:理論帶寬測試
在順序讀寫以及4K多線程隊列讀寫環節,英特爾和AMD平臺沒有明顯差異。4K單線程QD1和單線程QD32測試中,英特爾平臺的優勢較為明顯,這其中應該有一部分是CPU主頻的影響。

4K單線程QD1測試曾是很多DIY玩家評價SSD性能的主要方式。影響存儲性能的因素有很多,如果在放到整機效能中來說,4K QD1隨機讀取的影響就更加微弱了,至少我個人是感覺不到95.27MB/s和89.93MB/s在實際使用中的差別。

基準測試2:PCMark 8存儲測試
PCMark采用了記錄-回放式測試原理,能夠良好地展現硬盤對實際具體應用性能的影響。PCMark 8存儲測試對系統延遲非常敏感,開啟或關閉CPU的C State節能都有可能對測試成績產生明顯影響。三星980PRO 2TB在英特爾平臺下獲得5107分:

三星980PRO 2TB在AMD平臺下獲得5098分。

這個結果其實并不是很意外,之前我們測試PCIe 4.0固態硬盤的時候也會使用只有PCIe 3.0的Intel Z390平臺做個參照測試,PCMark 8一直是英特爾平臺的傳統優勢。雖然NVMe時代沒有了板載磁盤控制器的影響,但SSD的測試還是依賴CPU發出讀寫指令來進行,所以測試平臺依然會影響到固態硬盤的測試成績。

存儲效能過去就一直是英特爾的優勢,現在同樣是。作為測試SSD的編輯,我自然愿意使用英特爾平臺來充分展現SSD的能力。不過,對于普通消費者而言,在加載用時近1分鐘的游戲讀條過程中出現0.3秒的時間差異,對消費決策的影響應該是比較有限的。

基準測試3:PCMark 10完整系統盤基準測試
完整系統盤基準測試是PCMark 10專業版提供的高級功能,其覆蓋的測試項目更加廣泛,測試強度相比PCMark 8存儲測試也有所提高。英特爾平臺以15分的優勢繼續領先。

雖然從整體評分來看依然是英特爾擁有微弱領先優勢,但如果細化到每個測試項目來看,依然是英特爾勝多輸少,但卻不再是完全的一邊倒了。我們將對比測試結果導出為Excel格式,并整理了各項測試的存儲帶寬數據(單位MB/s)對比如下:


基準測試4:PCIe 4.0帶寬和成長潛力
英特爾Z590和AMD X570主板都提供了直連CPU的PCIe 4.0 x4接口給NVMe SSD使用。但在一些細節上二者還是存在些許差異,通過HWiNFO可以看到,英特爾和AMD平臺支持的PCIe TLP數據包Maximum Payload Size不同,英特爾平臺為256字節,AMD平臺為512字節。

下圖是技嘉AORUS Gen 4 7000s 1TB安裝在英特爾Z590主板上,設備支持Payload Size 512字節,但受主板限制,最大只能使用256字節。


下圖是AMD X570平臺上的情況,設備和主板都支持512字節:


數據通過PCIe傳輸時會被拆分成TLP數據包,每個數據包的大小會有不同的限制。數據報文在事物層被添加Header(12或16字節)和ECRC(4字節)、在數據鏈路層被添加Sequence Number(2字節)和LCRC(4字節)、在物理層被添加Start(4字節)。

在考慮到128b/130b編碼損耗以及TLP數據包中額外信息的影響之后,Maximum Payload Size=256字節的英特爾平臺PCIe 4.0x4接口理論帶寬上限約為7.15GB/s,而Maximum Payload Size=512字節的AMD平臺PCIe 4.0x4接口理論帶寬上限約為7.50GB/s。

在當前1200MT/s閃存接口下,Paylaod Size在256字節和512字節之間的區別還不是非常明顯,這主要是固態硬盤內部帶寬也存在自身限制,256字節的Payload Size尚未成為性能瓶頸,而且像三星980PRO這樣的PCIe 4.0固態硬盤本身也只支持256字節的Payload Size。

不過下一代3D閃存即將提供1600MT/s閃存接口,屆時SSD內部帶寬瓶頸消除,AMD X570主板就可以實現比英特爾Z590主板更高的順序讀取速度。下圖是使用技嘉AORUS Gen4 7000s 1TB固態硬盤全零測試模擬SSD內部閃存帶寬無限制時的順序讀取情況,技嘉這塊盤使用的群聯PS5018-E18主控支持全零數據壓縮,可視同為閃存帶寬無限制的效果。

這可能又是AMD戰未來的一個體現吧。目前還不清楚英特爾平臺的256字節Payload Size是硬件限制還是可以在未來通過刷新BIOS來升級。

總結:
作為一名測試SSD的編輯,在工作中我更喜歡C State節能容易控制、整體延遲也相對較低的英特爾作為測試平臺,使用它能夠充分展現NVMe SSD的極限性能。當然,關掉C State會帶來功耗和噪音等影響,并不適合日常使用。所以在本次測試中我們讓英特爾和AMD平臺都盡可能保持了默認設定,既不手動超頻,也不禁用C State等CPU節能狀態,僅僅開啟內存XMP以及各自的自動超頻功能(英特爾Core i9系列專有的ABT以及AMD銳龍系列中通用的PBO),目的都是為了盡可能貼近大家實際使用環境。

從測試結果來看,進入PCIe 4.0時代之后英特爾在存儲效能上的傳統優勢依然存在。不過普通網友的電腦不是專門用來測量存儲子系統的性能用的,相信大多數朋友買固態硬盤的最終目的是為了讓游戲加載更快、工作任務更流暢,而不是計較帶寬、IOPS等性能數據的高下,在這種情況之下,選擇固態硬盤比選擇硬件平臺更重要。也就是說,PCIe 4.0 SSD的性能發揮并不是大家在英特爾還是AMD之間做選擇的關鍵影響因素。

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最新評論

引用 ssshjp 2021-4-12 16:54
PCMark來說差距是足夠小了,又yes了一點

雖然高性能電源計劃下ASPM不起作用,不過看截圖是Intel平臺BIOS開啟了ASPM?



引用 xdd6622 2021-4-12 22:28
AMD戰未來
引用 konglang_616 2021-4-13 08:13
這些區別在真正的體驗上可能感知不大
但AMD戰未來
引用 ffq444 2021-4-14 09:44
AMD戰未來
期待6000系列CPU,不知道能否支持DDR5,PCI-E 5.0
引用 Total 2021-4-21 14:07
Intel扳回一局,不過還是看12代酷睿吧,11代雖然進步明顯,但14nm的局限性不小,再加上12代的升級變化實在是太多了。不知道PCIe 5.0的SSD會不會等很久

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