※ [本文轉錄自 Storage_Zone 看板 #1WsS-g0X ] 作者: yuu123 (yuu) 看板: Storage_Zone 標題: [心得] PCIe Maximum Payload Size與SSD效能問題 時間: Mon Jun 28 21:33:12 2021 網頁好讀版 https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Storage_Zone/M.1624887210.A.021.html PTT的標題長度不夠。 老實說我原本想下的題目應該是以下這串。 淺談PCIe Maximun Payload Size大小與SSD效能之間的問題 暨ASUS TUF GAMING X570-PLUS (WIFI)實測與回溯研究 因為整篇廢文很多，所以把一點也不懶人的懶人包直接寫在最前面。 　　　　　　　　　　　　　　不是摘要 本文研究目的僅在證實PCIe Maximum Payload Size(MPS)對SSD效能之影響， 當系統處於MPS於較低的128 bytes時，會導致SSD的寫入及讀取速度，較256 bytes時有所不足。 就測試結果來看，WD SN750 於MPS: 128 bytes時似乎有天花板限制。 參照網路上其他人的測試，例如PCIe 4.0的SN850或980PRO也有相同的狀況。 深入研究後，發現是由於主機板晶片組所提供之PCIe Maxmium Payload Size 雖然支援到512 bytes，但接在主機板晶片組後方的設備大多為256 bytes， 少部份僅支援128 bytes。 由於主機板晶片組的Maxmium Payload Size協定，會以所有接在晶片組後方的 設備中最低的MPS值為準。故在使用ASUS TUF GAMINMG X570-PLUS (WIFI)這張 主機板時，在一般正常狀態下。 所有接在晶片組後方的裝置，僅能運作於128 bytes。 會導致此問題，是由於主機板上的LAN及WIFI&藍芽裝置，僅支援PCIe Max Payl oad Size: 128 bytes。故若於BIOS內將LAN, WIFI, Bluetooth之功能關閉之後 。所有接在主機板後方的裝置，皆可運作於PCIe Maxmium Payload Size: 256 bytes。 且由於各家SSD廠商及主控對於PCIe Maximum Payload Size的支援度不同， 各家主機板廠商也從未於產品規格內，說明產品於主機板晶片組的PCIe Maxi mum Payload Size的值，導致有些消費者購入SSD後效能無法完整發揮。 是故在此拋磚引玉，希望有空能幫忙做測試的熱心鄉民，一起來統計各家產品 的MPS值，以供消費者購入時的參考。 好了寫完了又臭又長的summry之後感覺就開始有點懶了， 所以下面的正文我就隨便打了。 https://i.imgur.com/bmaB9jR.png 一、引言與研究背景 之所以會發現這個不知道該說是Issue還是Problem的東西， 是因為這篇Reddit鄉民的文章： 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/ 縮網址 https://tinyurl.com/3jb3nzww 拿MPS隨便咕狗之後發現一篇更勁爆的： 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 縮網址 https://tinyurl.com/mwprpdah 整串看完無意識喊出一聲：晚了！ 我不好容易存了一筆錢，買了SN850。 我還得把LAN關掉、還得連WIFI關掉、還得看他喵MPS的臉色。 那我不成了跪著要飯的嗎？ https://i.imgur.com/6el2X6b.png 你要這麼說，買SSD測分數，還真就是跪著要飯的。 就這，多少人想跑3100以上還沒這個門子呢。 速度嘛，跑分，插直通！ 不過網路文章畢竟是網路文章。 而消費級的直通通道真他喵少， 所以看起來只能驗證一下MPS與SSD效能之間的關系了。 口說無憑，就實際來開測吧。 二、PCIe Maxmium Payload Size 首先去下載HWiNFO64，來查看裝置的Maxmium Payload Size數值。 網站在此：https://www.hwinfo.com/download/ 按Run進去之後，在Bus欄位可以找到主機板的PCIe通道分配與連接方式。 順便附一下AMD X570晶片組的PCIe通道規畫 https://i.imgur.com/P1jttQY.jpg 以本次測試標的，華碩 TUF X570-PLUS (WIFI)來說， 可以看到第一條M.2 是CPU直通通道， 是穩穩的支援PCIe 4.0 x4， 以及Support Maxmium Payload Size: 512 bytes. https://i.imgur.com/5QkEIC5.png 可以看到X570晶片組本身，也支援Maximum Payload Size: 512 bytes. https://i.imgur.com/9aX7GU9.png 註：因為Maxmium Payload Size(MPS)打起來實在是有點長， 所以本文以後的段落皆使用縮寫MPS。 只是因為插在M.1_1上頭的，是有點年紀的Plextor M9PEG。 僅支援128bytes，所以只能跑MPS: 128bytes. https://i.imgur.com/XrIxt7x.png 再接著看接在X570晶片組後方的設備， 首先是也是本文的重點M.2_2， 在HWiNFO 顯示出的PCIe裝置， 是 "AMD 500-Series Chipset - PCIe GPP Bridge" 雖然支援MPS:512 bytes，但不意外地跑MPS: 128bytes。 https://i.imgur.com/G1Aokuv.png 可以看到SN750雖然支援MPS:512 bytes， 但運作模式被限制在128 bytes。 https://i.imgur.com/QFRoVcb.png 由於PCIe的設計原理，是在所有同通道內的裝置， 共用同一組MPS的數值，以最低的裝置為限。 因此所有接在主機板晶片組，以此例是接在X570後方的裝置， 其MPS值以連接裝置中最低的值為主。 所以就來找找所有接在X570後方的裝置，哪些是128bytes的。 可以看到與無線網卡連接的PCIe通道，是支援MPS: 256 bytes的。 https://i.imgur.com/DyKjjyB.png 但Intel AC 9260 僅支援MPS: 128bytes https://i.imgur.com/c1fEoYK.png 有線網卡的狀況也是類似，PCIe通道本身支援MPS: 256bytes. https://i.imgur.com/q9dg6Cx.png 但RTL8168_8111 僅支援MPS: 128bytes. https://i.imgur.com/tHlDLsr.png X570連接USB3的PCIe通道，也支援MPS: 256bytes， 運作速度被限制在128bytes. https://i.imgur.com/qTj7N3a.png 兩個USB3的控制器都一樣狀態 https://i.imgur.com/hVV1oK6.png 接著來看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 運作速度被限制在128bytes https://i.imgur.com/lyit6r6.png 另一條AMD Internal PCIe GPP Bridge 的狀態也一樣 AMD Internal PCIe GPP Bridge 支援MPS: 512bytes https://i.imgur.com/Jf2f0vo.png AMD FCH SATA AHCI Controller 支援MPS: 256bytes 但運作速度被限制在128bytes https://i.imgur.com/wQGO6NZ.png 所以在此可以得到一個結果： 由於LAN：RTL8168_8111 以及 WIFI：Intel AC 9260都僅支援MPS: 128bytes。 所以實驗的變因， 就是將這兩個裝置的功能開啟或關閉。 看看是否能將所有接在X570晶片組後方的裝置， MPS皆恢復成256bytes。 三、實驗結果 進BIOS將LAN、WIFI跟Bluetooh都關閉之後， 馬上可以看到X570晶片組的MPS，運作於256bytes。 https://i.imgur.com/2Uoc7ox.png 證實了Intel的說法[5] 也可以看到SN750終於運作於MPS: 256bytes。 https://i.imgur.com/u8Ay1Uf.png 接著來看USB3的部份， 關閉網卡功能後 AMD USB3 XHCI Controller 運作於MPS: 256bytes。 https://i.imgur.com/K9i1pOL.png SATA的部份， AMD FCH SATA AHCI Controller 運作於MPS: 256bytes https://i.imgur.com/6Nc6AUr.png 已確認所有接在X570晶片組後方的裝置， 都處於Maximum Payload Size: 256 bytes之後， 來開測CDM快樂表： CDM 8.0.1 SN750 運作於MPS: 256bytes https://i.imgur.com/5WgsoS5.png 作為對比，SN750 1TB CDM 8.0.1 運作於MPS: 128bytes https://i.imgur.com/3i5EaU0.png 四、結論 CDM比較結果 https://i.imgur.com/Yf7sTND.png 可以看到循序讀取終於突破3100的大關，符合WD原廠標示的數值。 無論是大檔還是4K小檔，所有效能皆往上提升。 在去年的測試中，我一直以為是我測試環境不乾淨的關系。 reference: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/PC_Shopping/M.1601213630.A.A5E.html 沒想到是PCIe Maximum Payload Size的問題。 所以如果要發揮SN750的實力，建議插在CPU直通通道的M.2_1， 跑滿速的MPS: 512bytes。 或是購買接在晶片組後方的裝置，皆是MPS: 256bytes的主機板。 不過我有點懷疑符合這項條件的主機板有多少？ 因為主機板廠商沒有任何一家有標示關於MPS的這部份， 另外一點也是本篇文章的遺珠之憾，無法證實在SN850 980PRO 這類效能更高的PCIe 4.0 SSD，是否如文章所說有相同的狀況。 是故在此拋磚引玉， 希望如果有空能幫忙做測試的熱心鄉民，一起來統計各家產品 的MPS值，最好附上SSD的HWiNFO MPS狀態抓圖。 以供廣大消費者購入主機板時的參考。 以上。 參考文獻： 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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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ※ 轉錄者: yuu123 (114.36.80.47 臺灣), 06/28/2021 21:36:49 先感謝Saber0217大、smallreader大、JKASON2003大 以及keyman2大、dickyjay大提供的線索 這樣看起來 主機板晶片組要跑MPS: 256 bytes 的可能條件如下： 主板設計為無內建WIFI款式，且 網卡僅為Intel I211AT(支援512 bytes) 或Intel I225-V(支援512 bytes) 或RTL8125(支援512 bytes or 256 byes) 同時符合這兩個條件的主機板，MPS很大的機率是256 bytes 目前已知的主機板有： MPS: 256 bytes組 1.ASUS ROG Strix X570-F Gaming MPS: 512 bytes組 1.ASUS ROG STRIX B550-A GAMING 另外統計只能跑MPS: 128 bytes的phy裝置 LAN： 1.Realtek RTL8168_8111 WIFI： 1.Intel AC9260 2.Intel AX200 3.Intel AX201 如果你的主機板上頭的phy是上面這些裝置 那就不用看了一定是MPS: 128 bytes 除非把這些裝置關掉，否則不會有任何改變 寫在最後 如有回報主板晶片組是跑256bytes的熱心板友 一段時間之後會統整編輯文章於最頂端 或另行發文 供其他人於購買時參考 在此先 謝謝各位 ※ 編輯: yuu123 (114.36.80.47 臺灣), 06/28/2021 23:50:23