bisheng
發表於 2017年7月04日 09:30 
Intel 最新的 Basin Falls 旗艦平台，亮點之一莫過於 X299 晶片組，匯流排介面升級為 PCIe
3.0。
雖然規格看起來對了，Kaby Lake-X 處理器卻有只內建區區 16 條通道，並未因應旗艦平台定位而增加數量。
如此搭配組合，遇上
Kaby Lake-S 實在顯得尷尬，哥們倆都受制於 DMI 3.0 頻寬枷鎖。
旗艦平台處理器架構分歧，實質用意耐人尋味
代號 Basin Falls 的旗艦平台，支援代號 Skylake-X 與 Kaby Lake-X 兩種處理器，晶片組部分同樣使用 X299。
如先前概略提到，這兩個家族處理器的規格相差甚遠，Skylake-X 屬於前代 Broadwell-E 正宗接班人。
而 Kaby Lake-X 說穿了是 Kaby Lake-S 孿生產品，兩者核心配置最高規格為 4 核心、8 執行緒，參考下列圖表可以看出差異極小，其存在價值實在令人困惑。
Kaby Lake-X 本質上如同 Kaby Lake-S 的變裝產品，變更了外觀和極小部分內在，因此近乎完全承襲了 Kaby Lake-S 的優缺點。
站在旗艦平台應用角度而言，規格最大缺憾在於內建的 PCIe 3.0 通道數量，和 Kaby Lake-S 一樣只有 16 條。
由於基本設定是提供給顯示卡使用，因此其他任一有 PCIe 通道需求的裝置，全得連結至 X299 晶片組所內建 PCIe 3.0 控制器。
▲ Skylake-X、Kaby Lake-X、Kaby Lake-S 處理器簡要比較表：Kaby Lake-X 結構本質和 Kaby Lake-S 相同，說不上有更好，但裝機代價卻會高一些。
24 條算是相當充裕的數量，可以妥善分配給 SATA 6Gb/s、乙太網路，並堆砌第三方 USB 3.1 Gen 2 控制器。
剩下的部分，可以配置成 PCIe 3.0 x4 規格 M.2 與 PCIe 3.0 x4 插槽，用於安裝 PCIe NVMe 固態硬碟。
話說到這，一切看來還頗為美好，Kaby Lake-X 所內建 PCIe 3.0 通道數量彷彿不是問題，只有使用多路顯示卡時才會受限。
盲點在於就電腦系統架構而言，日常使用的這些周邊可不是各自為政，控制乃至於資料存取仍然由處理器端掌握。
處理器與晶片組之間的連結途徑，Intel 最新 200 系列晶片組，都是使用名為 DMI 3.0 這等同 PCIe 3.0 x4 的匯流排，單向理論傳輸頻寬為 3938MB/s。
▲ X299 晶片組架構示意圖。
▲ Z270 晶片組架構示意圖。
有趣的地方在此，像是 Intel 自家 SSD 750 固態硬碟，最高循序讀取速度可達 2200MB/s 或以上。
若使用 2 張組建成 RAID 0，那麼理論最高速度會有 4000MB/s 左右，光是它單獨運作就能塞爆 DMI 3.0 有限的頻寬。
雖然談論的是旗艦個人平台，不過依據 Intel 當下行銷方針來說，3D 繪圖、超高畫質影音剪輯等商業應用範疇，也納入了 Basin Falls 平台的守備範圍內。
諸如此類 Mega-Tasking 執行超級多工作業，往往同時需要容量大且高速的儲存裝置，基於資料吞吐量與儲存容量等要求、考量，運用數個裝置組建成 RAID 0 來當工作碟，其實這並不是什麼稀奇古怪的事。
在此類應用情境下，別忘了連結到晶片組 PCIe 3.0 控制器的其他裝置，也會有資料需要經過 DMI 3.0 往返處理器與系統記憶體之間。
一旦 DMI 3.0 頻寬趨於飽和，自然會進入資源搶奪狀態，下場不外乎是傳輸速度低。
反觀 Skylake-X 由於內建 28 或 44 條 PCIe 3.0 通道，因而能讓高、低速裝置分流，對於所欠缺的磁碟陣列組建功能部分，Intel 是新推出 VROC 對應之。
▲ PCIe NVMe 3.0 固態硬碟的單價已經降了不少，在特定應用以 2 或更多個組建成 RAID 0，並不會是太稀奇古怪的行為，但此舉將會對平台架構造成資料流量壓力。
DMI 頻寬枷鎖，亦為旗艦與主流平台區隔屏障
接下來實際透過性能簡測，驗證 DMI 3.0 頻寬潛在的影響性，一律使用先前曾經評測過的磁碟裝置，因為對於基本性能特性已經有一定程度瞭解。
我們所使用儲存裝置配置如下列，為了確保能擠出足夠的資料流量，固態硬碟部分組建成等量磁碟、RAID 0 模式，並搭配外接盒來做輔助驗證之用。
在真實資料傳輸試驗階段，主要組合由 M8Pe 複製檔案到 RAMDisk，SK-2520 外接盒複製到 M5 Pro，這是基於資料寫入速度的考量。
主要組合：
Plextor M8Pe 512GB x 2 @ Windows 10 等量磁碟 < 複製 > Asus RAMDisk
輔助組合：
AKiTiO SK-2520 外接盒 Seagate 600 SSD 240GB x 2 @ RAID 0 < 複製 > Plextor M5 Pro 256GB x 2 @ IRST RAID 0
▲ M8Pe：左圖取用處理器通道、右圖取用 X299 晶片組通道。
▲ 左圖 M5 Pro、右圖 SK-2520 外接盒。
而當組建成等量磁碟、RAID 0 模式時，雖然循序存取速度會有相當程度提升，然而當系統碟為之關鍵的 4K 存取，基本上並不會有大躍進演出。
至於重點部分，由於是為了衝高資料流量探討 DMI 3.0 瓶頸，因此細項成績姑且不去細節，以下只取最大數值當代表。
M8Pe 組建成等量磁碟模式，當 PCIe 通道來自處理器時，最大值可以達到 4716MB/s。
反觀連接在 X299 端只有 3244MB/s，兩種連接方式速度差異達 45％ 之多，DMI 3.0 其 3938MB/s 理論頻寬的影響性再明顯不過。
而輔助組合 M5 Pro 組建成 RAID 0，其最大值為 1021MB/s，與 M8Pe 最佳總和值可以達到 5700MB/s 之譜，這足以預估到真實檔案傳輸的結果將會如何。
▲ M8Pe 組建等量磁碟：左圖取用處理器通道、右圖取用 X299 晶片組通道。
▲ 左圖 M5 Pro 組建 RAID 0、右圖 Asus RAMDisk。
主要組合 M8Pe 複製到 RAMDisk，當 M8Pe 安裝於處理器供應通道的 PCIe 插槽時，單獨運作平均傳輸速度可達 3978MB/s，若安裝在 X299 供應通道的通道則是只有 3091MB/s，雙方差異達 28％ 之多。
至於 SK-2520 外接盒讀取到組建 M5 Pro，所得平均速度為 791MB/s，主要、輔助組合單獨運作都有不俗的速度。
▲ M8Pe 組建等量磁碟：左圖取用處理器通道、右圖取用 X299 晶片組通道。
▲ SK-2520 外接盒複製到組建 RAID 0 的 M5 Pro。
主要組合 M8Pe 安裝於處理器通道時，檔案傳輸過程速度變化有限，平均速度總是能維持在 3700MB/s 以上。
至於 SK-2520 外接盒讀取檔案到 M5 Pro，初始速度約 670MB/s 是有稍微受到影響，而在主要組合複製結束後，其平均速度提升至 772.9MB/s。
當 M8Pe 安裝在 X299 晶片組端時，複製過程出現頻寬爭搶現象，主要組合 M8Pe 速度在 1800MB/s 以上，和複製結束後的平均速度相近。
而輔助組合在同步複製過程中，其速度反而高達 844.3MB/s，但是當主要組合複製結束後，其平均值滑落到 814.8MB/s。
就同步傳輸過程中的速度總和而言，M8Pe 安裝於處理器通道大約有 4400MB/s，安裝在 X299 則是只有 2700MB/s，相差 1700MB/s、62％ 左右。
▲ 同步傳輸檔案：左圖 M8Pe 取用處理器通道、右圖 M5 Pro。
▲ 同步傳輸檔案：左圖 M8Pe 取用 X299 晶片組通道、右圖 M5 Pro。
因此當各式 I/O 全連結到 X299 晶片組端，在大量資料傳輸應用情境下，確實會面臨頻寬瓶頸。
反觀像是 PCIe 3.0 x4 NVMe 固態硬碟，這類高速裝置連接在處理器供應的通道，的確能夠和 X299 晶片組端其他 I/O，達成不爭搶 DMI 3.0 頻寬的分流效果。
由此來看 Kaby Lake-X，它骨子裡和 Kaby Lake-S 沒什麼差別，記憶體只支援雙通道而且容量上限 64GB，也不像 Skylake-X 內建 AVX-512 延伸指令集，處理器端 PCIe 通道數量更是有限的 16 條。
然而 Kaby Lake-X 的 TDP（Thermal Design Power，散熱設計功耗）為 112W，足足比 Kaby Lake-S 高出 21W，使用體驗未必比 Kaby Lake-S 好到哪，只有溫度和耗電量可能略高是真的。
Kaby Lake-X 感覺像是 Intel 的價格策略牌，透過它降低旗艦平台處理器價位門檻，由大約 14,000 元拉低到 8,000 元左右。
不過得留意，Kaby Lake-X 適用的 X299 主機板約 10,000 元起跳，Kaby Lake-S 所適用 Z270 不用 4,000 元就有。
由於 Kaby Lake-X 的存在看似多餘，我們認為選則 Kaby Lake-S，或者稍後將推出來接替其市場的 Coffee Lake，都比挑 Kaby Lake-X 來得經濟實惠。
測試平台
- 主機板：Asus Prime X299 Deluxe
- 記憶體：Crucial Ballistix Tactical 32GB Kit（4 x 8GB）DDR4-2666 UDIMM
- 系統碟：Kingston SSDNow V300 120GB
- 資料碟：Plextor M8Pe 512GB、Seagate 600 SSD 240GB、Plextor M5 Pro 256GB、AKiTiO SK-2520 外接盒
- 顯示卡：Asus DUAL-GTX1050TI-4G
- 電源供應器：FSP PT-550M
- 作業系統：Microsoft Windows 10 Pro 64bit 中文版
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