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11代酷睿VS锐龙:PCIe 4.0 SSD性能测试

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Essence 发表于 2021-4-12 14:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:1610|回复数:5
SATA时代,由于芯片组中磁盘控制器的原因,一直有着AMD磁盘性能不如英特尔的说法。进入NVMe时代,磁盘控制器从主板移到了SSD内部,并且AMD率先进入PCIe 4.0时代抢占了先机。随着11代酷睿Rocket Lake平台问世,在全民PCIe 4.0时代,英特尔能赢回磁盘性能这一局部竞争吗?


本文核心:对于同一块固态硬盘而言,它的能力不会随着平台变化而发生改变,之所以测出来的成绩不同,是因为其他硬件环节的影响。我们看似是在测SSD,其实是测CPU,只不过是从SSD的性能指标上去看CPU的表现。


本次我们使用三星980PRO 2TB顶配固态硬盘,对比英特尔11代酷睿同AMD锐龙5000平台之间的SSD性能。

为公平起见,两个测试平台使用相同版本的操作系统、CPU均未手动超频,并使用相同频率的内存、相同的显卡(某些显卡的驱动有吃CPU的恶习,会影响到延迟敏感型的存储测试成绩,这里就不展开细说了)。

英特尔测试平台:
CPU:Intel Core i9-11900K(开启ABT,开启节能)
主板:技嘉Z590 AORUS PRO AX
内存:DDR4-3600 8GBx2(XMP)
硬盘:OCZ VT150 240GB(系统盘)
      三星980PRO 2TB(测试盘)
显卡:AMD RX 6700XT
系统:Windows 10 20H2(高性能电源计划)
驱动:secnvme

AMD测试平台:
CPU:AMD Ryzen 7 5800X(开启PBO,开启节能)
主板:华硕ROG CROSSHAIR VIII DARK HERO
内存:DDR4-3600 8Gx2(XMP)
硬盘:速柏CP2000 512GB(系统盘)
      三星980PRO 2TB(测试盘)
显卡:AMD RX 6700XT
系统:Windows 10 20H2(高性能电源计划)
驱动:secnvme


为确保最佳存取延迟表现,三星980PRO 2TB被安装在直连CPU PCIe通道的M.2插槽中进行测试。


基准测试1:理论带宽测试
在顺序读写以及4K多线程队列读写环节,英特尔和AMD平台没有明显差异。4K单线程QD1和单线程QD32测试中,英特尔平台的优势较为明显,这其中应该有一部分是CPU主频的影响。


4K单线程QD1测试曾是很多DIY玩家评价SSD性能的主要方式。影响存储性能的因素有很多,如果在放到整机效能中来说,4K QD1随机读取的影响就更加微弱了,至少我个人是感觉不到95.27MB/s和89.93MB/s在实际使用中的差别。

基准测试2:PCMark 8存储测试
PCMark采用了记录-回放式测试原理,能够良好地展现硬盘对实际具体应用性能的影响。PCMark 8存储测试对系统延迟非常敏感,开启或关闭CPU的C State节能都有可能对测试成绩产生明显影响。三星980PRO 2TB在英特尔平台下获得5107分:


三星980PRO 2TB在AMD平台下获得5098分。

这个结果其实并不是很意外,之前我们测试PCIe 4.0固态硬盘的时候也会使用只有PCIe 3.0的Intel Z390平台做个参照测试,PCMark 8一直是英特尔平台的传统优势。虽然NVMe时代没有了板载磁盘控制器的影响,但SSD的测试还是依赖CPU发出读写指令来进行,所以测试平台依然会影响到固态硬盘的测试成绩。

存储效能过去就一直是英特尔的优势,现在同样是。作为测试SSD的编辑,我自然愿意使用英特尔平台来充分展现SSD的能力。不过,对于普通消费者而言,在加载用时近1分钟的游戏读条过程中出现0.3秒的时间差异,对消费决策的影响应该是比较有限的。

基准测试3:PCMark 10完整系统盘基准测试
完整系统盘基准测试是PCMark 10专业版提供的高级功能,其覆盖的测试项目更加广泛,测试强度相比PCMark 8存储测试也有所提高。英特尔平台以15分的优势继续领先。


虽然从整体评分来看依然是英特尔拥有微弱领先优势,但如果细化到每个测试项目来看,依然是英特尔胜多输少,但却不再是完全的一边倒了。我们将对比测试结果导出为Excel格式,并整理了各项测试的存储带宽数据(单位MB/s)对比如下:


基准测试4:PCIe 4.0带宽和成长潜力
英特尔Z590和AMD X570主板都提供了直连CPU的PCIe 4.0 x4接口给NVMe SSD使用。但在一些细节上二者还是存在些许差异,通过HWiNFO可以看到,英特尔和AMD平台支持的PCIe TLP数据包Maximum Payload Size不同,英特尔平台为256字节,AMD平台为512字节。

下图是技嘉AORUS Gen 4 7000s 1TB安装在英特尔Z590主板上,设备支持Payload Size 512字节,但受主板限制,最大只能使用256字节。



下图是AMD X570平台上的情况,设备和主板都支持512字节:



数据通过PCIe传输时会被拆分成TLP数据包,每个数据包的大小会有不同的限制。数据报文在事物层被添加Header(12或16字节)和ECRC(4字节)、在数据链路层被添加Sequence Number(2字节)和LCRC(4字节)、在物理层被添加Start(4字节)。


在考虑到128b/130b编码损耗以及TLP数据包中额外信息的影响之后,Maximum Payload Size=256字节的英特尔平台PCIe 4.0x4接口理论带宽上限约为7.15GB/s,而Maximum Payload Size=512字节的AMD平台PCIe 4.0x4接口理论带宽上限约为7.50GB/s。

在当前1200MT/s闪存接口下,Paylaod Size在256字节和512字节之间的区别还不是非常明显,这主要是固态硬盘内部带宽也存在自身限制,256字节的Payload Size尚未成为性能瓶颈,而且像三星980PRO这样的PCIe 4.0固态硬盘本身也只支持256字节的Payload Size。

不过下一代3D闪存即将提供1600MT/s闪存接口,届时SSD内部带宽瓶颈消除,AMD X570主板就可以实现比英特尔Z590主板更高的顺序读取速度。下图是使用技嘉AORUS Gen4 7000s 1TB固态硬盘全零测试模拟SSD内部闪存带宽无限制时的顺序读取情况,技嘉这块盘使用的群联PS5018-E18主控支持全零数据压缩,可视同为闪存带宽无限制的效果。


这可能又是AMD战未来的一个体现吧。目前还不清楚英特尔平台的256字节Payload Size是硬件限制还是可以在未来通过刷新BIOS来升级。

总结:
作为一名测试SSD的编辑,在工作中我更喜欢C State节能容易控制、整体延迟也相对较低的英特尔作为测试平台,使用它能够充分展现NVMe SSD的极限性能。当然,关掉C State会带来功耗和噪音等影响,并不适合日常使用。所以在本次测试中我们让英特尔和AMD平台都尽可能保持了默认设定,既不手动超频,也不禁用C State等CPU节能状态,仅仅开启内存XMP以及各自的自动超频功能(英特尔Core i9系列专有的ABT以及AMD锐龙系列中通用的PBO),目的都是为了尽可能贴近大家实际使用环境。

从测试结果来看,进入PCIe 4.0时代之后英特尔在存储效能上的传统优势依然存在。不过普通网友的电脑不是专门用来测量存储子系统的性能用的,相信大多数朋友买固态硬盘的最终目的是为了让游戏加载更快、工作任务更流畅,而不是计较带宽、IOPS等性能数据的高下,在这种情况之下,选择固态硬盘比选择硬件平台更重要。也就是说,PCIe 4.0 SSD的性能发挥并不是大家在英特尔还是AMD之间做选择的关键影响因素。

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ssshjp 发表于 2021-4-12 16:54 | 显示全部楼层
PCMark来说差距是足够小了,又yes了一点

虽然高性能电源计划下ASPM不起作用,不过看截图是Intel平台BIOS开启了ASPM?



xdd6622 发表于 2021-4-12 22:28 | 显示全部楼层
AMD战未来
konglang_616 发表于 2021-4-13 08:13 | 显示全部楼层
这些区别在真正的体验上可能感知不大
但AMD战未来
ffq444 发表于 2021-4-14 09:44 | 显示全部楼层
AMD战未来
期待6000系列CPU,不知道能否支持DDR5,PCI-E 5.0
Total 发表于 2021-4-21 14:07 | 显示全部楼层
Intel扳回一局,不过还是看12代酷睿吧,11代虽然进步明显,但14nm的局限性不小,再加上12代的升级变化实在是太多了。不知道PCIe 5.0的SSD会不会等很久
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