【綜合簡測】2023年上半年主機板NVMe Gen4x4 CPU/FCH/PCH通道效能差異大亂評 (圖多)

Day_Night · 發表於 2023-5-21 01:28:54

這篇本來是今年初要貼出，因為時間忙，一直拖到這時候。會想作這
篇測試主要是想了解目前主流主機板上PCIe Gen4x4 SSD CPU通道或
是PCH/FCH與CPU直連通道效能的差異到底差多少？查了國外網站似乎
沒人作過，那就自己來作個一篇。

AMD Socket AM4平台首見於2016年問世，之後歷經三代的修正，直到
X570平台搭配AM4，或許它是第一個支援Gen4x4SSD主機板。從架構圖
可以看到NVMe SSD可以選擇透過CPU通道，或是透過X570 FCH通道，
以滿足Gen4x4 SSD所需的頻寬。

Intel Z590平台是Intel系列平台中，首次支援PCIe Gen4x4 SSD，與
AMD X570平台的FCH也支援Gen4x4 SSD。不過最大的差異是Z590平台的
PCH若搭載NVMe SSD時，僅支援PCIe Gen3x4頻寬，引起不少怨聲。

2022年AMD推出AM5平台，也就是X670晶片組首次問市。AM5平台亦是首
次直接原生支援PCIe 5.0x4 SSD，但它不是本篇的重點，本篇只想了
解AM5平台在PCIe 4.0x4 SSD上的CPU或FCH通道效能，相對於AM4平台會
進步多少？

Intel Z60/Z790是新一代支援Gen4x4 SSD平台的主機板，Z790在部分主
機板廠商的設定可以喬出支援PCIe 5.0x4 SSD，也不在本篇範疇，仍以
觀察CPU通道與PCH通道在PCIe Gen4x4 SSD的效能差異。

簡單的說故事結束，網路上一定有高手講得比我更好，若各位有興趣的
不妨可參閱其它人關於各平台的相關說明。

測試環境簡述:

各平台對應的主機板直接表列如下

SSD: Samsung 980 PRO 2TB PCIe 4.0x4 NVMe SSD
OS: Windows 11 Enterprise 22H2 64-bit
Driver: Windows Default NVMe Driver

以下測試分為幾個部分評比：循序讀寫、4K讀寫、應用軟體整合項目，
其中又會分為不可壓縮及壓縮環境兩個子項目，這樣合計拆分為八個測
試組別，第九個組別係考慮某些軟體提供混合環境。由於測試檔案圖檔
太多，均採Excel圖表整理。

(一)非壓縮環境，循序讀寫測試：

AIDA64 線性讀寫測試，設定檔案容量為8MB。
線性讀取很意外的顛覆原先的認知，或許多數人都會認為CPU通道的效能
會高於FCH或PCH通道的效能，但是在平均讀取速率FCH/PCH的速率都高於
CPU通道，X670 FCH速率最快，Z790 PCH次之，X670 CPU通道只拿到第三
名，而Z590 CPU通道速率最慢；線性寫入速率還是CPU通道普遍較快，第
一名反而是Z590，Z790取得第二名，X670獲得第三名，相對地X670 FCH
通道反而是最慢，甚至輸給X570 FCH通道。

Anvils軟體裡，循序讀取或寫入速率都以X670 FCH平均表現最快，X670次
之，Z790PCH第三名。讀取速率裡Z590落後別人蠻多的；寫入速率則是以
X570 FCH表現最後。

AS SSD裡，1GB或10GB容量的循序讀取測試前兩名為Z790及X670輪，第二
名也有輪當的情況，只有Z590 PCH當忠實的第三名；寫入速率前兩名分別
是X670及X670 FCH，Z790 PCH為第三名。

ATTO設定測試型態為Random模式，將64KB、64MB、256MB、512MB、1GB、
2GB、4GB、32GB的檔案容量各家的曲線直接貼出，讓各位一目瞭然。

NetworkDLS - DiskMark採預設封包值64K進行測試，平均讀取速率或寫
入速率都是Z590最快，Z590 PCH次之，X670 FCH最慢。

HDTune循序讀取/寫入測試，平均讀取測試是X670 FCH些微差距領先了
X670及Z590 PCH而奪冠；平均寫入測試X670 FCH險勝Z790 PCH。

HDTune額外讀寫測試，分離出的循序讀寫隨機項目。讀取或寫入測試
大多是Z790最快，在Burst Read項目X570贏過其它人。

HDTach 8MB小檔或32MB大檔讀取測試平均速率都是Z790最快。

HDTach-RW 8MB小檔/32MM大檔的平均讀取速率都是Z790最快；寫入測
試是小檔的平均寫入速率是X670 FCH最快，大檔平均寫入是Z790最快。

Inhouse DiskBenchmark循序讀取是X670 FCH最快，寫入速率是X670最快。

Parkdale (Block 64K)的模式，循序讀取或寫入速率都是Z790表現最好；
循序寫入速率可以看到明顯分成三群組，X570 FCH不論是讀取或寫入速率
平均都是最慢。

Parkdale (Block 1M)的模式，循序讀取以X670 FCH表現較佳；循序寫入
是Z590表現較佳。

Q8T1項目，Crystal Diskmark軟體裡，讀取速率由X670 FCH及Z790 PCH
並列第一，X570 FCH墊底；寫入速率Z790 PCH擊敗Z790取得冠軍，X670
表現意外差而墊底。

Q32T1測試項目

Crystal Diskmark的128K Q32T1讀取速率是Z590幾乎全勝獲得冠軍，X670
讀取速率表現不甚理想，X570 FCH甚至墊底；寫入速率是Z790 PCH平均
表現較佳奪冠，X670則是墊底。
幾乎可以拿到第二名，MAP1602仍是最弱。

ezIOmeter的循序讀取速率是X670最快，X670 FCH亞軍，Z790 PCH第三名；
循序寫入速率是X570最快，X570 FCH次之，X670 FCH第三名。

TxBench循序讀取或寫入速率以X570平均表現較好，新一代主機板沒有佔
到太多便宜。

(二)壓縮環境，循序讀寫測試：

Anvils軟體裡，循序讀取速率由Z570 PCH與X670並列第一，X670 FCH取
得第三名，Z590表現非常差，落後其它人甚多；循序寫入速率是X670平
均表現最佳獲得冠軍，Z790 PCH亞軍，X670 FCH拿到第三名。

ATTO設定測試型態在00000000模式，從64KB、64MB、256MB、512MB、
1GB、2GB、4GB、32GB的檔案容量，各家的曲線直接貼出可以一目瞭然。

HDTune檔案基準-循序讀寫測試。讀取測試以Z790最快；寫入測試是Z790與
Z790 PCH 並列第一。

Q8T1項目

Crystal Diskmark裡讀取速率以Z790 PCH平均表現最快，X670 FCH次之，
X570在這個項目表現不差，但是X570 FCH就相對十分落漆；寫入速率還是
Z790平均表現最佳，Z790 FCH表現次之，X670的寫入速率最慢並落後其它
人不少而墊底。

Q32T1測試項目

Crystal Diskmark的128K Q32T1讀取速率表現以Z590幾乎全贏取得冠軍，
同時期的X570 FCH則是氣喘噓噓落後別人一大截；寫入速率由Z790 PCH險
勝Z790取得冠軍，X570還可以拿到第三名，但是X670卻是落後別人不少，
大多數的項目都輸給別人不少。

TxBench循序讀取速率是X570 FCH最慢；循序寫入是Z790 PCH與X670並
列最後一名。

(三)非壓縮環境，非循序或非4K讀寫測試：

AIDA64 隨機讀寫測試，設定檔案容量為8MB。隨機讀取平均速率是X670
最快，X670 FCH通道第二名，Intel所有CPU通道都輸給Z790 FCH速率，
由Z790 FCH取得第三名，Z590最慢；隨機寫入平均速率是Z790最快，
Z790 FCH，X670 FCH通道些微差距或得第三名，X570 FCH最慢。

HDTune額外讀寫測試，分離出的隨機讀寫項目。讀取或寫入測試都是Z790
平均表現最佳。

HDTune隨機讀寫測試，讀取或寫入測試都是Z790領先其它人，只有在1MB
寫入項目輸給Z590。

Inhouse Diskbenchmark隨機測試，隨機讀取在1MB以下幾乎都是Z590領
先其它人；寫入測試變成是X670的天下。

512B項目

AS SSD軟體裡設定檔案大小為1GB及10GB兩組。讀取速率前兩名為Z790及
Z790 PCH，第三名以X670平均表現較好；寫入速率前兩名仍是Z790及Z790
PCH，第三名雖有輪替仍以X670平均較佳。

32K讀取測試項目

Z790 PCH平均表現最佳優於其它獲勝，Z790第二名並贏過X570，X670 FCH
呈現極不穩定，X670也輸給Z570。

128K讀取測試項目

Z790 PCH平均表現最佳優於其它獲勝，Z790第二名並贏過X570，X670 FCH
仍然極不穩定，X570 FCH墊底。

Q1T1測試項目

TxBench的隨機讀取測試以X670平均表現較佳，寫入測試Z790全贏其它人。
意外的是Z790 PCH讀取測試幾乎墊底，寫入測試險贏X570 FCH避免再墊底。

QD32測試項目

Parkdale (Block 64K)模式，讀取或寫入測試都是以Z790平均表現最好，
X570最慢。若以延遲率觀察，讀取測試中的Z790延遲最低；寫入測試裡
Z790/X670表現差不多，X570的讀取或寫入延遲都是最慢，Z790 PCH小檔
的寫入延遲也偏慢。

Parkdale (Block 1M)模式，讀取或寫入測試都是以Z790平均表現最好，
X570最慢。若以延遲率觀察，讀取測試中的Z790延遲最低；寫入測試裡
Z790/X670表現差不多，但是X570的讀取或寫入延遲都是最慢。

(四)壓縮環境，非循序或非4K讀寫測試：

32K讀取測試項目

Anvils軟體裡由Z790 PCH平均表現較差贏過Z790而獲得冠軍，X570完勝
X670而取得第三名，X670 FCH遠遠落後別人非常地多，真讓人跌破眼鏡。

128K讀取測試項目

Anvils軟體裡前三名仍是Z790 FCH、Z790及X570，X670 FCH表現仍讓人非
常失望，仍落後其它人一大截。

Q1T1測試項目

TxBench裡，隨機讀取速率是X670最快，寫入測試速率是Z790最快。意外
的是Z790 PCH在讀取或寫入都落入後段班，讀取速率一度落後X570 FCH，
寫入速率也只比X570 FCH快一些。

(五)非壓縮環境，4K相關讀寫測試：

4K QD1項目

Anvils軟體裡，讀取速率是Z790遙遙領先領先其它人，無懸念地取得冠
軍，Z790 PCH第二名，X570第三名，X670不但輸給X670 FCH也輸給其它
人甚多而墊底；寫入速率還是Z790平均表現最快，贏過Z790 PCH取得第
一名，X670/X670 FCH並列第三名。

AS SSD軟體裡設定檔案大小為1GB及10GB兩組。讀取速率前兩名無疑的是
Z790及Z790 PCH，第三名為X670FCH；寫入速率前兩名是Z90及Z790 PCH，
第三名由X670及X670 FCH並列。

Crystal Diskmark軟體讀取速率由Z790取得絕對領先，Z590及Z790 PCH
分別獲得第二、第三名，X670平台表現最弱；寫入速率仍是Z790表現最
快，X670平台雖然進步仍輸給了Z790 PCH，X570平台落後甚多，X570 FCH
墊底。

TxBench裡，隨機讀取或寫入速率都是Z790最快，X570 FCH幾乎是最慢。

4K QD4項目

Anvils軟體的讀取速率，Z790還是碾壓其它人獲得冠軍，X670 FCH平均
表現佳險勝X670取得第二名，X570 FCH最慢；寫入速率仍是Z790及Z790
FCH包辦前兩名，X670 FCH取得第三名，X570 FCH仍是最慢。

4K QD16項目

Anvils軟體的讀取速率Z790還是碾壓其它人獲得冠軍，Z790 PCH平均第
二名，X670 FCH險勝X670取得第三名，X570 FCH最慢；寫入速率Z790也
是碾壓其它人獲得冠軍，Z790 PCH平均第二名，X670取得第三名，X570
FCH最慢。

4K Q32T1項目

ezIOmeter平均隨機讀取或寫入速率是X670 FCH最快，X670次之，Z590
搶到第三名。

TxBench的隨機讀取測試，以Z790 PCH平均表現最好；寫入速率是Z790
PCH完封。不論是讀取或寫入速率測試，都是X570 FCH最慢。

4K Q32T16項目

Crystal Diskmark軟體讀取速率Z790平均表現較佳贏過X670 FCH取得冠
軍，X670拿到第三名，X570平台落後別人將近40%，以X570 FCH墊底；寫
入速率以Z790橫掃取得冠軍，X670 FCH為亞軍，X570平台落後別人約一
倍以上，仍是X570 FCH墊底。

4K QD64項目

AS SSD軟體裡設定檔案大小為1GB及10GB兩組。讀取速率前二名分別是
Z790、Z790PCH，第三名為X670與X670 FCH並列；寫入測試第一名反而
是Z790遙遙領先其它人，第二及第三名是X670與X670FCH。

Day_Night · 發表於 2023-5-21 01:29:13

(六)壓縮環境，4K相關讀寫測試：

4K QD1項目

Anvils軟體讀取測試速率，Z790睥睨其它人取得冠軍，第二名為Z790
PCH，第三名竟然是X570，X670 FCH表現荒腔走版，X670也只達到Z590
的效能，讓人很吃驚；寫入速率還是Z790最快，Z790 FCH亞軍，第三名
由X670雪恥，X570不論是CPU通道或是FCH通道的效能與Z590差異不大。

Crystal Diskmark軟體讀取速率以Z790表現最佳，Z590打敗其它後起
之秀取得第二名，Z790 PCH第三名，X670整體表現輸給其它人；寫入
速率還是Z790最快，Z790 PCH次之，X670 FCH平均表現較佳取得第三
名，X570 FCH最慢。

HDTune檔案基準-隨機測試，讀取或寫入測試是以Z790表現最好，X570
小檔速度差其它人很多。

TxBench軟體的隨機讀取或寫入測試都是Z790表現最快，X570 FCH最慢。

4K QD4項目

Anvils軟體的讀取測試，Z790速度最快，X670勝出Z790 FCH獲得第二名，
但是X67 FCH讀取速率遠遠落後其它人一大截，甚至輸於多年前的X570；
寫入速率前兩名由Z790及Z790 PCH包辦，X670 FCH雪恥擊敗X670 CPU通道
獲得第三名，X570 FCH通道最慢。

4K QD16項目

Anvils軟體的讀取測試還是Z790最快，Z790 FCH贏過X670獲得第二名，
X670 FCH讀取速率最慢，落後別人很多；寫入速率前兩名仍是Z790及
Z790 PCH，第三名則是X670，此外也可以看出X570平台寫入速率落後其
它人幅度甚大。

4K Q32T1項目

HDTune檔案基準-隨機測試，讀取或寫入測試Z790些微差距贏過Z790 PCH奪
冠，X570落後其它人甚多。X570 FCH與這軟體的項目不相容，部分無法完
成測試。

TxBench軟體，隨機讀取測試Z790與Z790 PCH互有領先並列第一，並形成
三個測試集團；寫入測試是Z590 PCH甩開Z590奪冠。不論是讀取或是寫入
測試，X570 FCH明顯落後其它人。

4K Q32T16項目

Crystal Diskmark軟體讀取速率Z790平均表現較佳贏過X670取得第一，
X670 FCH為第三名，X570平台效能落後別人將近40%，X570 FCH表現最
弱；寫入速率還是Z790平均表現較好，X670或是X670 FCH並列第二，
X570平台寫入效能落後別人達一倍之多，有點讓人意外。

(七)非壓縮環境，應用軟體整合測試：

AIDA64 Read Test Suite 1MB或8M環境，線性讀取速率或隨機讀取速率
由X670 FCH大多勝過其它人而居冠，Buffered Read Block 1M環境由
Z790遙遙領先其它人，Block 8M環境反倒是Z790 PCH險勝奪冠。

Anvils的非壓縮環境讀取分數是Z790贏得多數最高分，Z790 PCH次之，
X670 FCH第三高分。寫入分數以Z790壓倒性全勝獲得最高分，Z790 PCH
次之，X670贏過X670 FCH得到第三高分。因為寫入分數的幫助，總分數
的排名與寫入分數幾乎一樣。

AS SSD裡設定檔案大小為1GB及10GB兩組，Copy Benchmark測試項目，
多數項目Z790及Z790 PCH表現幾乎都是前兩名，除了10GB ISO項目中
Z590或X670有意外突出表現，延遲時間幾乎是Z790或Z790 PCH較低，
其它人的延遲都有偏高的情況。

AS SSD的讀寫分數比較，讀取分數前兩名是Z790及Z790 PCH，第三名
為X670；寫入分數因為Z590在4K-64項目表現驚人，反而取得寫入分
數的最高分，第二及第三名反而是X670及X670 FCH輪流當。總分數可
以看到前三名在大檔或小檔項目輪流當，沒人可以絕對獲勝。

PCMark 7以Z790最高分，但是Raw測試則是Z590最高分，其它細項測試
請直接看圖。

PCMark 8中的總分及頻寬都是Z790 PCH為最佳，其它細項測試請直接看圖。

PCMark 10系統碟測試，總得分與頻寬都是Z590最高，Z790 PCH最低。

PCMark 10資料碟測試，總得分與頻寬都是Z790最高，X570 FCH最低。

PCMark 10存取時間，系統碟時以Z590最快，資料碟則是Z790最快，有點顛
覆傳統印象，共同的是不論是FCH或PCH的存取時間都長一點。

3DMark Storage測試，總得分與頻寬都是Z790最高，X670 FCH最低。

(八)壓縮環境，應用軟體整合測試：

AJA 設定影片格式為3840*2160 4K RED HD解析度，編碼為16bit RGB。
讀取速率由X670 FCH表現最好取得第一，X670 CPU通道得到第二名，
Z790 PCH平均較快險勝獲得第三名，X570平台都落後；寫入速率由
X670及X670FCH並列第一，第三名則是Z790，X570寫入速率遠落後其它
人，甚至還輸給X570 FCH。

Anvils壓縮環境，讀取分數由Z790平均最高分，Z790 PCH緊追在後，X670
僅取得第三名，X670 FCH因為幾個讀取項目嚴重落後而在讀取分數表現最
低分；寫入速率是Z790全勝贏過Z790 PCH獲冠軍，X670取得第三名，X570
FCH平均寫入分數最低。總分數前三名分別是Z90、Z790 FCH及X670，X570
FCH總分數最低分。

(九)混合測試：

ATTO設定測試型態在Overlapped I/O、佇列深度4 (QD4)模式，從64KB、
64MB、256MB、512MB、1GB、2GB、4GB、32GB的檔案容量各家的曲線直
接貼出，讓各位一目瞭然。

CrystalDiskMark隨機混合模式，循序讀寫速率是X570表現最佳，X670
表現最慢。4K Q1T1速率Z790贏過別人約10%而奪冠，4K Q32T16讀寫速
率可見到X570平台的弱點，落後別人甚多，Z790表現最快，X670平台分
居第二及第三名。

CrystalDiskMark隨機真實世界混合模式，不論是循序讀寫速率或是4K
讀寫速率都是Z790最快，延遲時間最低。

HDTune檔案基準測試-循序讀寫測試結果。讀取測試以Z590 PCH平均表現
較佳；寫入測試是Z590與Z590 PCH並列第一。

4K Q1T1項目

HDTune檔案基準-隨機讀寫測試，讀取或寫入測試很明顯看到Z790領先其
它人的幅度非常大，X570 FCH讀取或寫入速率都是最慢。

4K Q32T1項目

HDTune檔案基準-隨機讀寫測試，讀取測試都是Z590 PCH平均表現最佳。
寫入測試則是Z590與Z590 PCH平分秋色。X570 FCH與這軟體不相容，多
次測試都無法完成大檔測試。

測試至此，作個簡單的測試總表，依不同項目分類予以比較：

假設以Z590為測試基準，來觀察各平台間PCIe Gen4x4 SSD通道間的差異：

若將所有的測試變數均納入，X570平台顯然已面臨力不心，全數敗陣。
原本以為X670平台會領先，不過因為在多深度或佇列的測試中，X670
雖然比X570平台進步，仍然比Z790平台低了不少。因此Z790 CPU通道
的整體表現是最快的，Z790 PCH通道比CPU通道還是慢了約7%。

若將全部變數僅扣除Burst Speed的項目，前三名的排列順序仍一致。

若在非壓縮環境中，納入所有變數，Z790 CPU通道領先幅度略有縮減，
不過Z790 PCH通道變化不大。第四名的X670 FCH通道在非壓縮環境表現
比壓縮環境好一點。

若在非壓縮環境中，扣除Burst Speed的項目，Z790 CPU通道領先幅度亦
有縮減，不過Z790 PCH通道變化不大。第四名的X670 FCH通道在非壓縮環
境表現比壓縮環境好一點，也與X670 CPU通道幾乎平起而坐。

以上不專業之簡單測試到此結束，下台一鞠躬，一切的批評希望廠商能
見諒，本文不作筆戰用，若有指教歡迎大家一起來討論。

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