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X570 主板上 CPU 芯片组通道如何共享？

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X570 主板上 CPU 芯片组通道如何共享？

基本问题是：如果 X570 主板上的 CPU 和芯片组之间有四个 PCIe 通道，那么如何将所有连接到多个芯片组车道与直接CPU连接？

上下文：我在华硕 X570-P 主板上安装了一台标准的非 Threadripper 3000 Ryzen，目前安装了单个 PCIe Gen 3.0 x4 NVMe SSD，显然还有一张需要尽可能多通道的显卡。现有的 SSD 位于与 CPU 连接的 Gen 4.0 x4 M.2 插槽中。还有第二个 4.0 x4 M.2 插槽连接到芯片组而不是 CPU（根据手册和下图）。

现在我想安装第二个 SSD，可以是 Gen 3.0 x4 或 Gen 4.0 x4。但我对 X570 设置的通道图非常着迷，也非常困惑，可以在此处找到非官方分析：https://hexus.net/tech/features/mainboard/131789-amd-ryzen-3000-supporting-x570-chipset-examined/

我的理解和疑问：显然，芯片组和 CPU 之间只有 4.0x4 连接，然后从芯片组到其他所有设备都有大量的通道。因此，如果我在与芯片组连接的插槽中安装第二个 SSD：

  1. 很明显 GPU 不会受到影响（？）
  2. 第一个 SSD 也不应该受到影响 (?)
  3. ... 但与新 SSD 的连接速度肯定比第一个要慢，因为它与所有其他 USB 连接等共享四个通道？然而，X570-P 手册/网页和上述网页都没有提到这种瓶颈。芯片组在这里施展了某种黑魔法吗？此外，相反，这第二个 SSD 会受到外围设备的影响吗……这意味着例如 Gen 4.0 SSD 在这里可能毫无意义？

答案1

是的，你说得对，但请记住：PCIe gen4 x4 是 8GB/s。即使使用 2 个 SSD，也很难达到这个速度。大多数 SSD 的速度要慢得多。例如，以 3.5GB/s 的速度读取很快，但那将是 8GB/s 中的 7 个。USB3 还剩下 1GB/s - 通常绰绰有余。这将同时使至少 5 个现代 HDD 达到饱和状态。或者几乎 2 个 SATA 3 SSD。

不要害怕。PCIe 的 CPU 占用率也比 SATA 低得多 - 这一切都有助于提高实际性能。你不会注意到瓶颈。理论上你可以达到它，但实际上这是非常非常不现实的。:D

祝您玩得开心。

答案2

基本问题是：如果 X570 主板上的 CPU 和芯片组之间有四个 PCIe 通道，那么连接到多个芯片组通道的所有东西如何才能与直接 CPU 连接处于平等地位？

这个问题的直接答案是：根据您的使用场景和整体系统构建，通过 PCH（芯片组）连接的设备可能与直接连接到 CPU 的设备“平等”，也可能不平等。

例如，如果您通过 PCH 连接 PCIe x4 NVME 驱动器，它将与所有连接到 PCH 的 SATA、USB、以太网、wan、音频和其他设备共享 PCH 和 CPU 之间的 x4 连接。

  1. NVME 驱动器的性能是否受到影响取决于驱动器本身的实际性能、SATA 和 USB（以及其他 PCH 连接的设备）请求的带宽以及 X570 PCH 本身内部产生的开销，即芯片组处理和优先处理所有这些并发连接的效率如何；
  2. 截至 2021 年第一季度，顶级消费级 x4 PCIe 4.0 NVME 驱动器的速度已达到 7+ GB/s。例如，三星 980 Pro 的速度达到 7.1 GB/s（峰值顺序读取，128KB 块），这占 PCH 和 PCIe 4.0 CPU 之间 x4 PCIe 4.0 连接理论带宽的 90%；
  3. 考虑到上述第 2 点，如果同时有一些 Sata 3 SSD 和/或 USB 3.2 Gen 2 10 Gbps（X570 上的最大 USB 端口速度）设备传输数据，则 x4 PCIe 4.0 NVME 驱动器可能会成为瓶颈；但这取决于整体构建及其不同的使用场景，以及正在处理的特定数据传输类型（读取与写入、顺序与否、小文件与大文件等）；
  4. 再次考虑第 2 点，如果在某个给定时间仅使用 PCH 端 NVME 连接进行密集数据传输，则瓶颈风险会较低；但这又取决于当时可能空闲的 SATA、USB 和其他设备（1 Gb/s 以太网、WAN、音频等）上正在处理的开销数据量；
  5. 首先，对于 PCIe 3.0 而非 PCIe 4.0 的 CPU，数字会有所不同，但适用相同的逻辑。

至于您的其他子问题：

  1. GPU 卡不会受到影响，只要它通过 1、2 或更多个直接连接到主板 CPU 的物理插槽在 GPU 专用的 x16 逻辑通道上运行。但是，如果该卡在通过 PCH 连接的“辅助”x1、x4、x8 或 x16 物理插槽上运行，则它将在插槽级别逻辑上被限制为 x1、x4 或 x8，具体取决于主板实现，然后在最佳情况下仍然通过共享PCH与CPU之间的x4逻辑连接；
  2. 您没有定义“第一个 SSD”的含义；如果它指的是 NVME #1（连接到 CPU），那么只要没有其他东西连接到 CPU 上的 x4，它就不会受到影响。因为事实上，Ryzen 架构允许 CPU 上的 x4 与更多设备共享，无论是两个 (2) x2 PCIe M.2，还是一个 (1) x2 PCIe M.2 加上两个 (2) SATA（M.2 或传统端口）。然而，这完全取决于特定主板型号上的实现。

作为参考，以下是 x1、x4、x8、x16 通道的带宽计算：

PCIe 3：

x1 = 8 GT/s 带宽（标称）

由于 128b/130b 编码：8 GT/s * (128b/130b) = 7.8769 Gbps

1 GB/s = 8 Gbps，所以...

  • x1 = 0.985 GB/秒 = 984.615 MB/秒
  • x4 = 3.938 GB/秒 = 3,938.462 MB/秒
  • x8 = 7.877 GB/秒 = 7,876.923 MB/秒
  • x16 = 15.754 GB/秒 = 15,753.846 MB/秒

PCIe 4：

x1 = 16 GT/s 带宽（标称）

由于 128b/130b 编码：16GT/s * (128b/130b) = 15.7538 Gbps

1 GB/s = 8 Gbps，所以...

  • x1 = 1.969 GB/秒 = 3,938.462 MB/秒
  • x4 = 7.877 GB/秒 = 7,876.923 MB/秒
  • x8 = 15.754 GB/秒 = 15,753.846 MB/秒
  • x16 = 31.508 GB/秒 = 31,507.692 MB/秒

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