※ [本文转录自 Storage_Zone 看板 #1WsS-g0X ] 作者: yuu123 (yuu) 看板: Storage_Zone 标题: [心得] PCIe Maximum Payload Size与SSD效能问题 时间: Mon Jun 28 21:33:12 2021 网页好读版 https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Storage_Zone/M.1624887210.A.021.html PTT的标题长度不够。 老实说我原本想下的题目应该是以下这串。 浅谈PCIe Maximun Payload Size大小与SSD效能之间的问题 暨ASUS TUF GAMING X570-PLUS (WIFI)实测与回溯研究 因为整篇废文很多，所以把一点也不懒人的懒人包直接写在最前面。 　　　　　　　　　　　　　　不是摘要 本文研究目的仅在证实PCIe Maximum Payload Size(MPS)对SSD效能之影响， 当系统处於MPS於较低的128 bytes时，会导致SSD的写入及读取速度，较256 bytes时有所不足。 就测试结果来看，WD SN750 於MPS: 128 bytes时似乎有天花板限制。 参照网路上其他人的测试，例如PCIe 4.0的SN850或980PRO也有相同的状况。 深入研究後，发现是由於主机板晶片组所提供之PCIe Maxmium Payload Size 虽然支援到512 bytes，但接在主机板晶片组後方的设备大多为256 bytes， 少部份仅支援128 bytes。 由於主机板晶片组的Maxmium Payload Size协定，会以所有接在晶片组後方的 设备中最低的MPS值为准。故在使用ASUS TUF GAMINMG X570-PLUS (WIFI)这张 主机板时，在一般正常状态下。 所有接在晶片组後方的装置，仅能运作於128 bytes。 会导致此问题，是由於主机板上的LAN及WIFI&蓝芽装置，仅支援PCIe Max Payl oad Size: 128 bytes。故若於BIOS内将LAN, WIFI, Bluetooth之功能关闭之後 。所有接在主机板後方的装置，皆可运作於PCIe Maxmium Payload Size: 256 bytes。 且由於各家SSD厂商及主控对於PCIe Maximum Payload Size的支援度不同， 各家主机板厂商也从未於产品规格内，说明产品於主机板晶片组的PCIe Maxi mum Payload Size的值，导致有些消费者购入SSD後效能无法完整发挥。 是故在此抛砖引玉，希望有空能帮忙做测试的热心乡民，一起来统计各家产品 的MPS值，以供消费者购入时的参考。 好了写完了又臭又长的summry之後感觉就开始有点懒了， 所以下面的正文我就随便打了。 https://i.imgur.com/bmaB9jR.png 一、引言与研究背景 之所以会发现这个不知道该说是Issue还是Problem的东西， 是因为这篇Reddit乡民的文章： Fixed Maximum Payload Size. Now I don't have internet.[1] https://www.reddit.com/r/AverMedia/comments/hoq07g/fixed_maximum_payload_size_now_i_dont_have/ 缩网址 https://tinyurl.com/3jb3nzww 拿MPS随便咕狗之後发现一篇更劲爆的： SN850 1TB NVME - slow write speeds (3100) on x570 using M2 Chipset slots (PCH) - confirmed as a problem on MSI, ASRock, Gigabyte and Asus motherboards [4] https://community.wd.com/t/sn850-1tb-nvme-slow-write-speeds-3100-on-x570-using-m2-chipset-slots-pch-confirmed-as-a-problem-on-msi-asrock-gigabyte-and-asus-motherboards/265038 缩网址 https://tinyurl.com/mwprpdah 整串看完无意识喊出一声：晚了！ 我不好容易存了一笔钱，买了SN850。 我还得把LAN关掉、还得连WIFI关掉、还得看他喵MPS的脸色。 那我不成了跪着要饭的吗？ https://i.imgur.com/6el2X6b.png 你要这麽说，买SSD测分数，还真就是跪着要饭的。 就这，多少人想跑3100以上还没这个门子呢。 速度嘛，跑分，插直通！ 不过网路文章毕竟是网路文章。 而消费级的直通通道真他喵少， 所以看起来只能验证一下MPS与SSD效能之间的关系了。 口说无凭，就实际来开测吧。 二、PCIe Maxmium Payload Size 首先去下载HWiNFO64，来查看装置的Maxmium Payload Size数值。 网站在此：https://www.hwinfo.com/download/ 按Run进去之後，在Bus栏位可以找到主机板的PCIe通道分配与连接方式。 顺便附一下AMD X570晶片组的PCIe通道规画 https://i.imgur.com/P1jttQY.jpg 以本次测试标的，华硕 TUF X570-PLUS (WIFI)来说， 可以看到第一条M.2 是CPU直通通道， 是稳稳的支援PCIe 4.0 x4， 以及Support Maxmium Payload Size: 512 bytes. https://i.imgur.com/5QkEIC5.png 可以看到X570晶片组本身，也支援Maximum Payload Size: 512 bytes. https://i.imgur.com/9aX7GU9.png 注：因为Maxmium Payload Size(MPS)打起来实在是有点长， 所以本文以後的段落皆使用缩写MPS。 只是因为插在M.1_1上头的，是有点年纪的Plextor M9PEG。 仅支援128bytes，所以只能跑MPS: 128bytes. https://i.imgur.com/XrIxt7x.png 再接着看接在X570晶片组後方的设备， 首先是也是本文的重点M.2_2， 在HWiNFO 显示出的PCIe装置， 是 "AMD 500-Series Chipset - PCIe GPP Bridge" 虽然支援MPS:512 bytes，但不意外地跑MPS: 128bytes。 https://i.imgur.com/G1Aokuv.png 可以看到SN750虽然支援MPS:512 bytes， 但运作模式被限制在128 bytes。 https://i.imgur.com/QFRoVcb.png 由於PCIe的设计原理，是在所有同通道内的装置， 共用同一组MPS的数值，以最低的装置为限。 因此所有接在主机板晶片组，以此例是接在X570後方的装置， 其MPS值以连接装置中最低的值为主。 所以就来找找所有接在X570後方的装置，哪些是128bytes的。 可以看到与无线网卡连接的PCIe通道，是支援MPS: 256 bytes的。 https://i.imgur.com/DyKjjyB.png 但Intel AC 9260 仅支援MPS: 128bytes https://i.imgur.com/c1fEoYK.png 有线网卡的状况也是类似，PCIe通道本身支援MPS: 256bytes. https://i.imgur.com/q9dg6Cx.png 但RTL8168_8111 仅支援MPS: 128bytes. https://i.imgur.com/tHlDLsr.png X570连接USB3的PCIe通道，也支援MPS: 256bytes， 运作速度被限制在128bytes. https://i.imgur.com/qTj7N3a.png 两个USB3的控制器都一样状态 https://i.imgur.com/hVV1oK6.png 接着来看SATA部份 AMD Internal PCIe GPP Bridge 支援MPS: 512bytes https://i.imgur.com/P9bEbt0.png AMD FCH SATA AHCI Controller 支援MPS: 256bytes 运作速度被限制在128bytes https://i.imgur.com/lyit6r6.png 另一条AMD Internal PCIe GPP Bridge 的状态也一样 AMD Internal PCIe GPP Bridge 支援MPS: 512bytes https://i.imgur.com/Jf2f0vo.png AMD FCH SATA AHCI Controller 支援MPS: 256bytes 但运作速度被限制在128bytes https://i.imgur.com/wQGO6NZ.png 所以在此可以得到一个结果： 由於LAN：RTL8168_8111 以及 WIFI：Intel AC 9260都仅支援MPS: 128bytes。 所以实验的变因， 就是将这两个装置的功能开启或关闭。 看看是否能将所有接在X570晶片组後方的装置， MPS皆恢复成256bytes。 三、实验结果 进BIOS将LAN、WIFI跟Bluetooh都关闭之後， 马上可以看到X570晶片组的MPS，运作於256bytes。 https://i.imgur.com/2Uoc7ox.png 证实了Intel的说法[5] 也可以看到SN750终於运作於MPS: 256bytes。 https://i.imgur.com/u8Ay1Uf.png 接着来看USB3的部份， 关闭网卡功能後 AMD USB3 XHCI Controller 运作於MPS: 256bytes。 https://i.imgur.com/K9i1pOL.png SATA的部份， AMD FCH SATA AHCI Controller 运作於MPS: 256bytes https://i.imgur.com/6Nc6AUr.png 已确认所有接在X570晶片组後方的装置， 都处於Maximum Payload Size: 256 bytes之後， 来开测CDM快乐表： CDM 8.0.1 SN750 运作於MPS: 256bytes https://i.imgur.com/5WgsoS5.png 作为对比，SN750 1TB CDM 8.0.1 运作於MPS: 128bytes https://i.imgur.com/3i5EaU0.png 四、结论 CDM比较结果 https://i.imgur.com/Yf7sTND.png 可以看到循序读取终於突破3100的大关，符合WD原厂标示的数值。 无论是大档还是4K小档，所有效能皆往上提升。 在去年的测试中，我一直以为是我测试环境不乾净的关系。 reference: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/PC_Shopping/M.1601213630.A.A5E.html 没想到是PCIe Maximum Payload Size的问题。 所以如果要发挥SN750的实力，建议插在CPU直通通道的M.2_1， 跑满速的MPS: 512bytes。 或是购买接在晶片组後方的装置，皆是MPS: 256bytes的主机板。 不过我有点怀疑符合这项条件的主机板有多少？ 因为主机板厂商没有任何一家有标示关於MPS的这部份， 另外一点也是本篇文章的遗珠之憾，无法证实在SN850 980PRO 这类效能更高的PCIe 4.0 SSD，是否如文章所说有相同的状况。 是故在此抛砖引玉， 希望如果有空能帮忙做测试的热心乡民，一起来统计各家产品 的MPS值，最好附上SSD的HWiNFO MPS状态抓图。 以供广大消费者购入主机板时的参考。 以上。 参考文献： 1. Fixed Maximum Payload Size. Now I don't have internet. https://www.reddit.com/r/AverMedia/comments/hoq07g/fixed_maximum_payload_size_now_i_dont_have/ https://tinyurl.com/3jb3nzww 2. Live Gamer 4K (GC573) not Operating at 256 bytes for Max Payload Size https://www.reddit.com/r/AverMedia/comments/g5mmhp/live_gamer_4k_gc573_not_operating_at_256_bytes/ https://tinyurl.com/2usrurem 3. BEWARE: If you have a internal WIFI card it may be limiting your Live Gamer 4K's bandwidth. https://www.reddit.com/r/AverMedia/comments/hop1qq/beware_if_you_have_a_internal_wifi_card_it_may_be/ https://tinyurl.com/8v8tducd 4. SN850 1TB NVME - slow write speeds (3100) on x570 using M2 Chipset slots (PCH) - confirmed as a problem on MSI, ASRock, Gigabyte and Asus motherboards https://community.wd.com/t/sn850-1tb-nvme-slow-write-speeds-3100-on-x570-using-m2-chipset-slots-pch-confirmed-as-a-problem-on-msi-asrock-gigabyte-and-asus-motherboards/265038 https://tinyurl.com/mwprpdah 5. Why does the IP compiler for PCI Express not support Max Payload Size (MPS) up to 4096 bytes as specified in the PCIe Specification? https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/support/support-resources/knowledge-base/solutions/rd08222011_674.html https://tinyurl.com/wzwaamvp --

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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ※ 转录者: yuu123 (114.36.80.47 台湾), 06/28/2021 21:36:49 先感谢Saber0217大、smallreader大、JKASON2003大 以及keyman2大、dickyjay大提供的线索 这样看起来 主机板晶片组要跑MPS: 256 bytes 的可能条件如下： 主板设计为无内建WIFI款式，且 网卡仅为Intel I211AT(支援512 bytes) 或Intel I225-V(支援512 bytes) 或RTL8125(支援512 bytes or 256 byes) 同时符合这两个条件的主机板，MPS很大的机率是256 bytes 目前已知的主机板有： MPS: 256 bytes组 1.ASUS ROG Strix X570-F Gaming MPS: 512 bytes组 1.ASUS ROG STRIX B550-A GAMING 另外统计只能跑MPS: 128 bytes的phy装置 LAN： 1.Realtek RTL8168_8111 WIFI： 1.Intel AC9260 2.Intel AX200 3.Intel AX201 如果你的主机板上头的phy是上面这些装置 那就不用看了一定是MPS: 128 bytes 除非把这些装置关掉，否则不会有任何改变 写在最後 如有回报主板晶片组是跑256bytes的热心板友 一段时间之後会统整编辑文章於最顶端 或另行发文 供其他人於购买时参考 在此先 谢谢各位 ※ 编辑: yuu123 (114.36.80.47 台湾), 06/28/2021 23:50:23