PCH or CPU，M.2性能有差异？

果果

相比电脑其余配件可说是飞跃式的性能与速度进步，存储系统一直以来都是最大的硬伤。即使是SATA 6Gbps的SSD对不少发烧友来说，都还是意犹未尽。于是，他们就将目光转向了能带来更快速度的M.2接口SSD。不过对于现在的主板来说，M.2接口可谓是复杂得很，源自PCH的M.2、源自CPU的M.2、PCle 2.0的M.2、PCle 3.0的M.2…一这着实让人眼花缭乱，—不小心，还可能让你购买的M.2 SSD变成鸡肋。

PCH or CPU？小小的M.2接口内藏着怎样的玄机？真相永远只有一个——实战！

“我发现我的X99主板M.2接口是10G（bps）带宽，那我买的三星950pro是不是悲剧了，大神求助”；

“才买了金士顿的HyperX M.2 SSD，我的297主板上的M.2接口能不能搞定哦？”；

“今天刚买了2170主板，说是有两个M.2接口，一个南桥，一个GPU。求科普，南桥的M.2接口和GPU的M.2接口有啥不一样？”

近段时间以来，在网络各大IT论坛上，经常都能看到类似的求助贴。究其原因，主要是因为部分发烧友为了更快的整体系统速度，将SSD从SATA升级到了M.2。但面对主板上M.2接口各种错综复杂的情况，自己也搞不清楚来自各个不同通道之间的接口有多大差异。的确，在297时代，我们或许还能清楚地了解来自PGH南桥的M.2接口性能相比GPU直连的M.2要差不少，但到了100系芯片组的Skyla ke平台时代，PCH已经实现了对PCle 3.O的原生支持，DMI总线也从Haswell时代的DMI 2.0升级到了DMI 3.0。在这种情况下，走GPU直连的M.2接口与走PGH南桥的M.2接口是否还存在巨大的性能差距呢？同样是PGH派生的M.2接口，在100系主板上与在9系主板上，性能表现又有多大差距？耐心看完我们的测试，相信你就不会再纠结应该为自己的M.2 SSD配置哪个接口了。

细看：多姿多彩的M.2接口

首先让我们来详细了解—下主板上的M.2接口。M.2接口其实源自很久以前Intel就一直在鼓吹力推的NGFF快速存储系统接口，其目的是用来部分代替目前如日中天的SATA 6Gbps接口。经过一段时间的发酵，从8系芯片组开始，M.2接口逐渐出现在了287、297等中高端主板上。到了Skylake的时代，由于Intel在PGH中直接实现了对PGle3.0通道的原生支持，M.2接口终于迎来了在主板上的全面爆发。而对于追求极限速度的玩家来说，将SSD从SATA升级到M.2，无疑是能取得立竿见影效果的方法。

不过有不少玩家心中还是有疑惑——看《微型计算机》或其他媒体的评测报告，总是能看到说这个M.2接口来自PCH南桥，那个M.2接口来自GPU，这到底是什么意思？

Haswell-PCH拖后腿，处理器捉襟见肘

以297为例（H97的情况类似），297的PCH南桥中内建了8条PCle2.O x1数据通道，单条通道的有效带宽是500M B/s（lntel宣传资料上为5Gbps，这是加了交错校验位的算法得到的值，其实际有效带宽为4Gbps即500M B/s），而绝大多数297主板上的M.2接口带宽就是来自这8条PGle 2.O数据通道中的两条。不过，由于PCH的PGle 2.O通道大部分要定义分配给SATA、USB 3.0、USB 2.O以及LAN等接口用作数据交换，因此最大限度也只能有两条PGle 2.O x1通道可以交由M.2接口使用，也就是可以让M.2接口实现最高1000M B/s的理论速度，即PGle 2.O x2的带宽。

就像PATA接口阻碍了硬盘性能的进步与发挥而被SATA取代一样，随着M.2 SSD性能的不断进步，超越1G B/s传输速度的M.2SSD如雨后春笋般纷纷出现，部分产品的读写速度甚至超过了2GB/s。面对这种情况，297主板上来自PGH南桥的M.2接口顿时显出了疲态，已经成了“阻碍生产力发展”的“毒瘤”。

这时候，为了保证高性能M.2接口SSD速度的正常发挥，部分主板厂商就另辟蹊径，打起了处理器中PGle 3.O通道的主意。我们知道，Haswell处理器总共内建了16条PCle 3.O通道，按照Intel的规划，这全部都是分配给显卡使用的，即提供一个完整的PGle 3.O x16插槽或两个PGle 3.O x8插槽用于组建SLI或GrossFireX。也许是考虑到单显卡都不能完整利用16条PCle 3.0 x1的数据带宽，一些主板厂商就向Haswell处理器“借”了4条PCle 3.O x1通道来构建了M.2接口，也就是所谓的来自CPU的M.2接口。

这好处是显而易见的，首先是这个来自CPU的M.2接口带宽可以达到PGle 3.O x4的程度，即4G B/s，足以满足当前所有M.2 SSD的需求还有足够的冗余。其次，由于这个M.2接口直接与处理器通信处理数据，避开了源自PGH的M.2接口无法绕过的DMI 2.O总线，DMI 2.O总线2G B/s的带宽也不再成为瓶颈。所以，当时有主板搭载这种M.2接口面世时，也曾受到了不少玩家的追捧。不过这样一来，处理器分配给显卡使用的PGle 3.0通道就只剩下12条，想要组建多卡互联的玩家不得不接受x8+x4的组合模式，的确有点捉襟见肘，对多卡系统的性能有一定的影响。

向处理器“借”带宽构建M.2接口说到底只是一个治标不治本的办法，毕竟这会让显卡“感到不爽”，而且也增加了主板设计制造的难度。这时，随着Skylake平台的发布，100系芯片组PCH内建的PGle通道从2.O升级到了3.O，DMI总线也随之提升到了3.0，M.2接口似乎迎来了真正的曙光。

Skylake——原生PCle3.0发威，M.2接口成熟endprint

显然，Intel充分考虑到了存储系统的技术进步带来的需求更新。在100系芯片组上，Intel终于在PGH中内建了PCle 3.0通道，也就是所谓的原生PGle 3.O通道支持。以2170芯片组为例，PGH内建了多达20条的PGle 3.O x1通道，按照Intel的规划，其中有8条通道是可以单独定义为PGle 3.O x1使用，而不必跟SATA、USB、LAN等接口复合使用。这也意味着，2170芯片组将能够轻易地“制造”出两个具备PGle 3.O x4带宽的M.2接口，也就是速度可以达到与此前297等主板上来自GPU的M.2接口相当的带宽——32Gbps，即4GB/s。

不过源自PGH的M.2还有一个问题，那就是无法绕过的DMI总线。在297的时代，DMI 2.O总线承担了PGH与GPU通信的任务，其带宽为2G B/s。如果在100芯片组时代，M.2接口统一规划到了4G B/s的带宽，那么DMI 2.O的2G B/s带宽必然会成为限制M.2 SSD进一步提速的最大瓶颈。所幸的是，Intel也及时将DMI 2.0总线升级到了DMI 3.0，其带宽也从2G B/s提升到了4G B/s（实际有效带宽值为3.94G B/s），基本与PCH的M.2接口带宽相当。而且按照当前M.2 SSD的极限速度来看，瓶颈似乎也并不存在。

实战：PCH/M.2 Vs.CPU/M.2

尽管从带宽上来看，现今100系主板的PGH/M.2接口已经足以满足M.2 SSD产品的需求，但对于PCH/M.2始终无法避免的DMI总线传输中转而言，它是否会影响到M.2 SSD的正常水准发挥？如果有影响，和CPU/M.2接口相比，它们之间又有多大的性能差距？让我们用实际的测试来解决这些疑问。

我们选择用金士顿HyperX Predator PCle x4 2.0 480GB M.2SSD作为本次测试核心产品，这款M.2 SSD在纯PGle 3.O x4接口环境下理论上能达到1.5G B/s左右的连续读取及1.1G B/s左右的连续写入速度。我们用它来衡量各个不同的M.2接口之间的性能差异。

同时，在测试平台的选取上，我们分别选择了华硕297+ro Gamer主板测试297 PCH/M.2性能，选择华硕Rampage V Extreme测试来自GPU的PGle 3.0 x4 M.2性能，选择华硕Maximus VII Formula测试2170 PGH/M.2性能。由于各个平台的处理器不一致，为了最大程度消除可能存在的测试误差，我们统一将处理器的频率限定在3.5GHz，并在Gore i7 5960X平台上也只开启4个处理器核心。

实际的测试结果基本在我们的预料之中。2170 PGH派生的32G b/s的M.2接口与所谓原生的来自CPU的PGle 3.O x4 M.2接口在性能上基本没有太大差异。在ASSSD的测试中，连续数据读写二者的性能差异基本都在1%以内，考虑到测试误差以及CPU不同核心可能会有的微弱影响，我们认为二者的性能是在连续文件的读写性能上是一致的。不过对于297的PCH/M.2接口来说，PCle 2.O x2的带宽的确无法满足这款SSD的实际数据传输需求，测试结果显示它仅能在297的PGH/M.2接口上达到700M B/s左右的数据读写速度，明显是297的PGH/M.2接口拖了SSD的后腿。

在AS SSD的测试中，按照之前的“经验”考虑，我们曾以为直连GPU的M.2接口在数据访问时间上应该会比PGH的M.2接口要更低。不过实际测试结果却表明，对100系芯片组来说，两种M.2接口的数据访问时间是基本一致的，100系芯片组的PCH/M.2接口在数据访问时间上也不会明显增加延迟。

当然，如果你要追求那么零点零几毫秒之差的极致，那么我们还是建议你最好将SSD连接在来自CPU控制的M.2接口上，但对于绝大多数玩家来说，这点差异已经基本可以忽略不计。

而在游戏载入时间测试上，三种类型的M.2接口都没体现出太大的差距。相比SSD与HDD的性能差距，这款SSD在三个测试的M.2接口都表现出了近乎一样的游戏性能。游戏玩家对此倒是没必要太过纠结。

总结：放弃Z97，拥抱100系

通过实际的测试可以明显地看出，100系主板原生的M.2接口在性能上已经基本等同于之前所谓原生PGle 3.0 x4标准的CPU/M.2接口，二者性能上几乎没有明显差距。而对于上一代的9系芯片组主板的PCH/M.2来说，受限于实际带宽，它已经成为了高性能M.2 SSD的瓶颈，基本不值得考虑。如果你之前还在纠结于100系主板的PCH/M.2是否给力，那么到现在你应该清楚了——M.2 SSD性能的瓶颈已经伴随100系芯片组PCH内建PCle 3.O通道而被打破，但凡100系主板上的M.2，无论是来自CPU还是来自PGH，都可放心使用.一定不会给你的SSD带来瓶颈效应，体验飞一般的感觉正当时！

另外，从测试中还可以看出，在4K小文件的读写性能上，无论是297 PGH/M.2还是2170 PCH/M.2或者是源自CPU的M.2，其性能基本都相差无几。也就是说，不同通道及带宽的M.2接口，其核心性能差距还主要是连续读写性能，大文件的复制等方面。当然，这种差异还必须要在M.2 SSD对M.2 SSD或M.2 SSD对PCle SSD之间进行大容量文件的拷贝、粘贴过程中才能清晰地感受到。如果是M.2 SSD对SATA SSD之间的文件复制粘贴，那么很显然瓶颈会出现在SATA接口上，大部分消费者也许体会不到其中的差距。因此，要真的与M.2接口较真的，也只有那些一心追求极致性能的骨灰级发烧友了。

当然，有一点是必须要说明的。尽管Intel为2170芯片组PCH提供了内建的20条PGle 3.O x1通道，但其中的大部分都是具有复合定义的，要给SATA、USB等接口留出必要的通道。所以，尽管理论上厂商可以在100系主板上搭载多于2个的PGH/M.2接口，但这些接口一旦全部使用的话，有可能会导致部分SATA端口无法工作，还有一定可能会影响USB等端口，发烧友们遇到这样的主板时一定要注意。endprint