花费500元，就能让NVMe固态硬盘的速度过万MB？

创作立场声明：关于音响的先放一边，最近一直折腾电脑。为了写这篇文章自费购买了转接卡和4个三星NVMe硬盘。只为了验证到底4盘RAID 0有多快。

前言：

大家好，文章很快来到了第三篇。第二篇解决了存储空间“大”的问题，那么第三篇我们就来聊聊“快”这件事 - 解锁NVMe 固态硬盘带宽的正确姿势。

为了应对视频编辑的活儿，不少用户需要要升级现有存储系统，目的为了提高系统的短时间数据吞吐能力。最简单的方法就是买一个目前最常见也是最热门的支持NVMe标准的固态硬盘，容量越大越好，速度越快越好。

最近几年固态硬盘飞速发展，无论是容量还是速度都有飞速提升。但是不知大家有没有思考一个问题，为什么常见的NVMe硬盘产品，最高读取速度惊人的一致？（图片数据来自超能网）

最高读取速度一般会在3500MB/S左右

真相只有一个，NVMe的固态硬盘再一次遇到了主板上的通道瓶颈。历史总是那么的相似，似乎一直在轮回。让我们来看看用户们到底遇到了什么。

NVMe固态硬盘的瓶颈在哪里？

接口的速度

言归正传，SSD固态硬盘的问世，第一次让存储设备的发展跟上了摩尔定律。从问世开始，速度就在不断提高。现在基本买个256G的NVMe的SSD硬盘，就能有上3000MB/S的读取能力。

为什么一定是要NVMe呢，我的主板上还只有SATA接口，能不能达到这么快的速度呢？答案是不可以。

看各个接口的速度一张图（来自超能网）

硬盘的接口速度比较

多年以来，机械硬盘一般无法跑满接口的速度，所以SATA III的6Gb带宽一直绰绰有余。但是SSD问世后SATA III的带宽限制就逐渐显现。大家有没有想过为什么一般看到的SATA接口固态硬盘的测试数据一般550MB/S左右就到顶了。对了！读取速度已经达到了SATA III接口的最大速率，瓶颈出现了！

所以目前来说，提高数据吞吐能力的事情当然要交给M.2 (NVMe协议)和PCI-E的SSD固态硬盘了。由于U.2经常用于服务器，所以并不常见。

平台的限制：

长久以来，大多数用户在选择平台的时候都是按照CPU，显卡，内存这些显而易见的参数来判断一台电脑是否属于高性能。

但是对于主板平台的拓扑结构，大多数用户其实并不是很了解。了解平台的基本参数和结构，能更好的帮助你选购到适合自己的平台。

什么是平台：简单来说，CPU+主板这两样就是平台。一旦这两样东西选定，那么你的系统基本上已经定型。剩余的那些显卡，内存，硬盘等配件，仅仅是图形处理能力和容量的区别。制约这些配件性能发挥的，就是平台。

举例来说，目前的主流家用平台，比较高端的可以选Z390，入门一些的可选B360平台。相应的，英特尔会提供每个芯片组的系统块图，从里面可以基本了解这个平台的性能。

Z390芯片组

怎么看呢？其实大多数芯片组功能都大同小异，主要看这几个点：

• PCI-E的配置（通道数，版本 - 目前大多数都使用3.0）

• 内存的配置（支持的内存类型，通道数，最大内存数）

PCI-E的重要性：

当今的主板芯片组，PCI-Express承担着重要的作用，可以把它看作是高速公路或者是体内的动脉。几乎所有的数据传输都是通过PCIE进行的。它的带宽决定了数据传输的速度，进而影响最终的用户体验。

怎么看平台的PCI-E配置：

第一点：通道数。这里不得不提Intel DMI总线。关于DMI的作用请看下面的引用（来自于网络）

主板上一般有两个重要的芯片组，一个称谓北桥，一个称南桥。

FSB总线：英文Front Side Bus，是将CPU连接到北桥芯片的总线。

由于FSB不够用，设计上先天不足（这个时候的内存控制器在北桥芯片组内，CPU和内存交换数据总要通过北桥，相当于两个人说话，总要通过第三方，很不方便），因此intel想了个办法，把内存控制器做到了CPU内部，让CPU通过PQI总线直接和内存通讯，不再通过北桥芯片组，这很明显加快了速度。

FSB、QPI、DMI总线的区别

后来intel发现，CPU通过北桥与显卡相连也很麻烦，不如直接通信方便，这样数据交换更加方便，于是干脆把PCI-E控制器也整合了进了CPU内部，这样一来，相当于北桥芯片组整个都集成到了CPU内部，主板上不再需要这个芯片组了，只剩下了南桥，这时CPU直接与“南桥”相连，他们之间的总线叫做DMI。

经过FSB—QPI—DMI总线的发展，CPU内部集成了内存控制器和PCI-E控制器，实现了直接和内存及显卡进行数据传输，而由于南桥则整合了几乎所有的I/O功能，因此CPU具备的DMI总线有多高频率意义已经不大了，因为磁盘类设备的速率无法跟上，再高的DMI总线也没有用。

以上的就是DMI总线的概念，但是最后一句话早已不在适用现在NVMe硬盘的应用场景。

Intel的DMI总线又被称为“牙签总线”，为什么这么说？要知道显卡的PCIE都是X16 或者 X8独享带宽。但是这条负责了南桥与CPU的通信DMI总线（南桥又是所有I/O（输入/输出）的集结地），这么多设备一起使用的却只有PCIE X4的带宽。在NVMe固态硬盘出来之前也许足够，但是一旦连接到南桥的M.2硬盘是读取速度达到3000MB/s以上的性能怪兽的话，就会成为压垮这根“牙签总线”的最后一根稻草。

AMD的平台也是使用了PCIE X 4的通道作为连接CPU和南桥。但是AMD却很良心的提供过了一条直通CPU的PCIE X 4通道作为NVMe硬盘的专用通道，而不用和显卡的PCIE x 16抢带宽。所以说AMD YES?

AMD芯片组

再次普及以及强调一下PCIE带宽的知识。PCIE 3.0 X 4的带宽是3.94GB/s 大约相当于4000MB/s。这不是就相当于一个*级NVMe固态硬盘的读取速度吗？如果在一条PCIE 3.0 x 4的通道中，同时上两个*级NVMe硬盘的话，那就遇到了带宽瓶颈。 在目前所有连接到南桥芯片组的M.2接口的解决方案里，即使你的主板有3个M.2接口，也只能提高硬盘的容量，而不是提高速度！

提升PCIE通道数的解决方案：

在Z390平台主板上，可以看到有一条直通CPU的PCIE X 16通道。通常我们使用这条通道作为显卡专用的数据通道。那么是不是可以分一点带宽出来给NVMe硬盘呢。答案是可以。

在Z390的官方拓扑图上，这条通道可以拆分为8+8，8+4+4（在入门级别的B360上就不支持这种拆分）。

拆分的通道就可以用来组多显卡，或者把多余的通道作为固态硬盘的连接使用。这个时候，只需要主板上有足够的PCIE插槽，以及以下的NVMe转PCIE卡，就可以将小巧的NVMe M.2硬盘插到PCIE槽上。

PCIE转M.2的转接卡

至于每个品牌每一块主板，它上面的PCIE槽到底是直连CPU还是通过南桥连接，那只有看说明书了。比如以下的技嘉Z370的主板拓扑图。

技嘉Z370主板的PCIE分配图

再提一句，由于芯片组的接口有限，因此即使一块主板上有多个硬盘接口，在安装NVMe硬盘之前也一定要看清厂商说明。否则很可能出现接了M.2接口之后有些PCIE槽或者SATA口不能用的情况。

那么问题又来了

如果我要连4块读写超过3000MB/s的固态硬盘，显然这个时候需要至少PCIE X16的带宽。难道一定要放弃独立显卡，将所有直通CPU的PCIE通道都给NVMe硬盘才可以吗？

下面让我们请出X299芯片组：

X299芯片组平台

与场常见的民用芯片组不同，X299是脱胎于服务器平台的高端发烧平台。它继承了服务器平台的两大特点：

• PCIE通道数多

• 内存通道数多

忽略那条DMI 3.0“牙签总线"，可以看到CPU最大PCIE通道数达到了44条（Z390是16条），是不是一下子有质的飞跃？

华擎（ASRock）X299 Extreme4主板（ Intel X299/LGA 2066）1599元京东去购买

就拿华擎的这块比较入门的X299主板举例，说明书中这样写：

是不是再也不用担心PCIE通道数不够了？

PCI-E to M.2转接卡的选择

有了合适的平台，继续来看一下PCIE 转 M.2（NVMe）的转接卡怎么选。这里面也有不小的学问。

普通的一转一卡，随便买一块就行，很简单的线路，其实都差不多。

佳翼（JEYI） SK4 PCIE3.0 X4全速满速NVMe转接卡扩展卡散热片M.2 MKEY SK4+散热黑条 快递包邮26.9元京东去购买

双接口的也有

佳翼（JEYI） SK7-TOP NVMe转接卡m.2 ngff双接口PCIE3.0散热69.9元京东去购买

注意两个接口并不一定都是支持NVMe的，有可能一个是NVMe，另一个只是挂羊头卖狗肉占个地方的SATA口。这两个M.2接口仔细看也能看出区别，一个是M Key的一个是B Key的。

支持双/四 NVMe的转接卡怎么选：

这一类产品比较稀少，主要原因是

1. 价格贵，带PLX桥接芯片的都要大几千。不带PLX芯片可能也要好几百。

2. 支持的主板比较少。这转接卡动辄占用PCIE x16的插槽和带宽，普通主板很少能这么奢侈的将显卡的带宽让给硬盘。而且不带PLX桥接芯片的对于主板的选择面就更窄。要求主板的PCIE插槽支持分拆(Bifurcation)。

关于主板的PCIE分拆:

服务器主板经常用到的功能，它并不是将X16的一条插槽分为多条插槽的X8 X4。而是把单条X16插槽按照需要分拆为X8 X8, X4X4X4X4等多种形式，从而可以在一条插槽上同时连接多个设备。上一篇文章中提到的在一条PCIE插槽中使用两个设备的分拆卡，就是用了这个原理。

BIOS设置中的PCIE Bifurcation

X4X4X4X4 这种形式，不正是完美支持4个PCIE X 4的NVMe硬盘吗？

民用主板的话，目前在售许多型号的X299，X399主板也会提供这个PCIE分拆（Bifurcation）功能，具体请咨询或者自行查找说明书。

花费500元就能达到10000MB/s的读取速度？

下面请出今天测试的主角ASUS HYPER M.2 X16扩展卡。原价430，加上70运费，两天就到了，没有被税。不过现在涨价了，也可以考虑亚马逊海外购，但是时间估计会长。

华硕 Hyper M.2 X16 PCIe 3.0 X4 扩展卡 V2 支持 4 NVMe M.2 (2242/2260/2280/22110) Intel VROC 和 AMD Ryzen Threadripper NVMe RAID *高 128 Gbps397.21元亚马逊中国去购买

飘洋过海从宝岛台湾省过来。 看一下做工

四个M.2插槽。可以支持到22110企业级的规格

厚实的散热片，带散热胶

风扇可以开关

插满4片SSD看看

主板是超微的双路E5 X9，刷最新的BIOS后支持NVMe硬盘（启动）。

插上以后和普通的PCIE转NVMe卡比较一下大小

这次的主角是三星这个跑分王。当然了，作为我们张大妈的消费者来说，选对的，不选贵的才是最重要的。因此，抛弃了三星官方零售版970 EVO(现在最新的Plus版本也出现了)

三星(SAMSUNG) 970 EVO 250G NVMe M.2 SSD固态硬盘（MZ-V7E250BW）499元京东去购买

而选用了PM981这个三星用于OEM的型号，淘宝链接就不放了，大家自行搜索就行。现在价格已经降到280左右（256G）。

由于本次的目的是为了组RAID 0来达到最大的读取写入速度，为了节约成本，选取了2块256G（后来一不做二不休增加到了4块）。

由于是测试4块硬盘RAID 0，所以系统安装在了另一块SATA的SSD上，一条全速的PCIE 3.0 x 16插槽给这次测试的4块SSD。

在设备管理器中发现了2块三星的硬盘（这时仅安装了2块）

组带区卷（Windows系统带的RAID 0）

测速环节（注：本次仅追求最大的连续读写速度，组RAID 0并不能增加任何随机4K读写性能）

分别是单盘，2盘RAID 0,4盘RAID 0的成绩

连续读取成绩并没有如同想象的那样突破10000MB，可能遇到了什么瓶颈，但是写入成绩的确是X4倍的增长。

打完收工。

小结：

1. PCI-E3.0 X 4已经成为高端NVME产品的瓶颈，期待PCI-E 4.0的出现。

2. 对于追求极端速度的用户。特别是使用最新的高端平台的用户，可以是考虑使用PCIE X 16接口的转接卡获得更高的持续读写速度。

3. 玩多显卡，多NVMe硬盘，首选X299，X399和服务器平台，老的X99, X79平台也可以考虑，注意支持和兼容性。

4. 大多数朋友买了高速SSD回去一测试，往往和标称速度差很远。这个时候就要检查问题到底是不是出在带宽瓶颈上。NVMe M.2直连CPU最快（在CPU能提供足够多的PCIE通道的情况下）。

最后附上PCI-E X 16接口的四M.2口转接卡选购指南：

类型一：不带PLX芯片（只能在支持PCIEX16插槽分拆-Bifurcation的主板上使用）

1. 华擎Ultra Quad M.2 Card（价格约600元-日亚，不含运费）

似乎国外亚马逊时常打不开，附上Kakaku的链接

优点，支持22110的企业级M.2,斜向布置的硬盘比较有特色。

2. 上面使用的华硕ASUS HYPER M.2 X16

优点：支持22110标准，价格相对较便宜，做工扎实

3. 淘宝的戴尔工包货（搜索关键字TX9JH）

戴尔工作站用

优点：现货

缺点：只支持最大2280规格的M.2硬盘。价格已经没有什么竞争力了（最低的时候200出头）

类型二：带PLX桥接芯片（只要带PCIE X 16插槽的都可用）

1. Amfeltec PCI Express Gen 3 Carrier Board for 4 M.2 PCIe SSD modules（约700美元）

官网链接

优点：双面设计（一面插2片）的半高卡，可以适合服务器小机箱。拆掉风扇之后成为HHHL（半高半长），十分紧凑。桥接芯片的性能几乎可以跑满PCIE接口的全速。

缺点：贵！

2. Highpoint SSD7101A-1（约400美元）

亚马逊链接

优点：中规中矩的设计。自带的PLX芯片似乎还自带RAID功能。

缺点：只能支持2280和22110两种尺寸的M2。

注意！本文介绍的4盘NVMe固态硬盘RAID 0并不适合所有的系统或者主板，如需尝试，请务必先行确认。

小编注：本文作者@z008 是什么值得买生活家，他的个人自媒体信息为：

微信公众号：一烧体验馆，微信搜索“fashao1”。

扶持推广个人品牌是生活家所享受的福利之一，更多详细内容请看生活家公告。欢迎大家踊跃申请生活家，生活家中表现优异的用户还将有机会成为『首席生活家』，欢迎有着特别生活经验的值友们踊跃加入生活家大家庭！