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微星170主板M.2接口解释
dongfang-M 发表于 2015-11-9
一、Z170主板频现M.2接口
M.2接口第一次出现在微星主板上是Z97 GAMING 7，当时是PCIE 2.0 x2的。第二次是微星的X99主板，升级为PCIE 3.0 x4的。
这次Z170系列主板都有M.2接口，都是PCIE 3.0x4的。有的主板是1个M.2，有的是2个M.2。
为什么Z170主板普遍提供PCIE 3.0x4的接口？它意味这什么？如何使用？
首先是英特尔的100系列芯片组， Z170芯片组提供20条PCIE 3.0x1通道。
这是20条PCIE 3.0x1高速通道，有12条可以用于PCIE 3.0x4的M.2接口。
注意看下面的PCIE 3.0通道分配图，右下角标明可分配给3个PCIE 3.0x4的存储设备。
微星高中端Z170主板采用2个M.2接口设计。
低端主板也配有一个M.2接口。
PCIE 3.0x4的M.2提供的带宽是8Gb/s x 4 = 32Gb/s。
二、所有M.2接口的SSD通吃
M.2接口的SSD，数据传输接口（通道）有SATA和PCIE 两类。
PCIE通道的M.2 SSD还有AHCI和NVMe两类。
微星高端Z170主板（2个M.2）的M.2接口既支持SATA和PCIE传输接口的M.2，又支持AHCI和NVMe控制器的M.2。
在主板手册里，特别列出了M.2和e-SATA、SATA的组合搭配图解。
三、搭配NVMe SSD构成当前读写盘最快的电脑
NVMe是Non-Volatile Memory Express的缩写，中文直译就是非易失存储器，是一种超越AHCI控制模式的适合PCIE 接口的SSD控制模式。
采用NVMe控制模式的SSD有三大优势：
第一是读写时间更快，因为通过PCIE 通道直接连接CPU，取消了中间一层控制器，降低了读写延时。
第二是提高了IOPS（每秒读写次数），NVMe的读写队列深度是AHCI的64000倍，每一队列有64K命令。
第三是功耗低，NVMe采用了独立的功耗管理，可以在空闲时进入低功耗状态。
下图是微星Z170 GAMING M7主板配NVMe SM951和X99主板配AHCI SM951的成绩对比。
最突出的是写盘速度，顺序写是AHCI的1.7倍，4K随机写是AHCI的4.8倍。
360开机助手提示5秒开机。
四、双M.2的主板支持M.2的RAID
插2个M.2 SSD盘，可以组建RAID。
第一步先开启Windows 8.1/10 WHQL Support。
第二步SATA Mode设置为RAID。
第三步组建RAID。
五、Z170主板配NVMe SSD的注意事项
1、AHCI和NVMe的区别
SSD条上标识的型号不同，AHCI的是MZHPV，NVMe的是MZVPV。新出的NVMe条子上面还有NVMe标识。
2、要向商家索要三星的NVMe驱动
Win10自带NVMe的驱动，用AS SSD1.8版测试出现成绩低，4K测试奇慢。需要手动加载三星的NVMe驱动。左图是win10自带的驱动“标准NVM Express控制器”，右图是三星的驱动“Samsung NVMe Controller”。
两种驱动，AS SSD测试结果不一样。2000MB/s的读盘速度，1000MB/s的写盘速度，是不是很恐怖？
附件：NVMe的三大优势
NVMe是Non-Volatile Memory Express的缩写，中文直译就是非易失存储器。NVMe标准早在2011年就发布，当时是专门针对NVND闪存和下一代存储设备所提出的规范。它基于闪存的特点而研发，其目的是尽可能缩小存储系统和内存带宽之间的差距。企业级SSD已经有很多产品采用NVMe规范，消费级产品普及要慢一些，目前最新标准是NVMe 1.2。
1、更低的延时
影响存储设备延时的因素有存储介质本身、控制器以及软件接口标准等三大因素。
由上图可以看出来机械硬盘存储介质本身的延时最长，而且无法克服。SSD固态盘首先是存储介质的延时缩短最显著，控制器接口以及软件的延时改进不大。PCIE 的AHCI没有了接口延时，但软件（AHCI规范）延时还较大。
NVMe的存储介质是PCIE SSD，PCIE SSD是PCIE 主控与CPU直接相连（即使接到南桥的PCIE 接口也是与CPU高速连接），这就在物理连接上大幅度降低了延时。
同是PCIE SSD，AHCI和NVMe的差别是: AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5μs的延迟。NVMe则精简了调用方式，执行命令时不再读取寄存器。
2、IOPS性能提升
NVMe的另一个特色是SSD的IOPS（每秒读写次数）大幅提升。
队列深度是读写存储器的重要参数。理论上，IOPS=队列深度/ IO延迟，故IOPS的性能，与队列深度有较大的关系。市面上性能不错的SATA接口SSD，在队列深度上都可以达到32，然而这也是AHCI所能做到的极限。目前高端的企业级PCIE SSD，其队列深度可能要达到128，甚至是256才能够发挥出最高的IOPS性能。而NVMe标准下，最大的队列深度可达64000。并且NVMe的队列数量也从AHCI的1，提高了64000。
下面是的数据证明队列深度在128以上才能发挥高性能。
3、低功耗
NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，如上图所示，设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1，在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟，但闲置时这两种状态下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势，这一点对增加笔记本电脑等移动设备的续航尤其有帮助。另外，因为原生PCIE 可以与CPU直连，数据传输时没有了中间转接过程所产生的功耗，也会在一定程度上降低能耗。
dongfang-M 发表于 2015-11-9
一、Z170主板频现M.2接口
M.2接口第一次出现在微星主板上是Z97 GAMING 7，当时是PCIE 2.0 x2的。第二次是微星的X99主板，升级为PCIE 3.0 x4的。
这次Z170系列主板都有M.2接口，都是PCIE 3.0x4的。有的主板是1个M.2，有的是2个M.2。
为什么Z170主板普遍提供PCIE 3.0x4的接口？它意味这什么？如何使用？
首先是英特尔的100系列芯片组， Z170芯片组提供20条PCIE 3.0x1通道。
这是20条PCIE 3.0x1高速通道，有12条可以用于PCIE 3.0x4的M.2接口。
注意看下面的PCIE 3.0通道分配图，右下角标明可分配给3个PCIE 3.0x4的存储设备。
微星高中端Z170主板采用2个M.2接口设计。
低端主板也配有一个M.2接口。
PCIE 3.0x4的M.2提供的带宽是8Gb/s x 4 = 32Gb/s。
二、所有M.2接口的SSD通吃
M.2接口的SSD，数据传输接口（通道）有SATA和PCIE 两类。
PCIE通道的M.2 SSD还有AHCI和NVMe两类。
微星高端Z170主板（2个M.2）的M.2接口既支持SATA和PCIE传输接口的M.2，又支持AHCI和NVMe控制器的M.2。
在主板手册里，特别列出了M.2和e-SATA、SATA的组合搭配图解。
三、搭配NVMe SSD构成当前读写盘最快的电脑
NVMe是Non-Volatile Memory Express的缩写，中文直译就是非易失存储器，是一种超越AHCI控制模式的适合PCIE 接口的SSD控制模式。
采用NVMe控制模式的SSD有三大优势：
第一是读写时间更快，因为通过PCIE 通道直接连接CPU，取消了中间一层控制器，降低了读写延时。
第二是提高了IOPS（每秒读写次数），NVMe的读写队列深度是AHCI的64000倍，每一队列有64K命令。
第三是功耗低，NVMe采用了独立的功耗管理，可以在空闲时进入低功耗状态。
下图是微星Z170 GAMING M7主板配NVMe SM951和X99主板配AHCI SM951的成绩对比。
最突出的是写盘速度，顺序写是AHCI的1.7倍，4K随机写是AHCI的4.8倍。
360开机助手提示5秒开机。
四、双M.2的主板支持M.2的RAID
插2个M.2 SSD盘，可以组建RAID。
第一步先开启Windows 8.1/10 WHQL Support。
第二步SATA Mode设置为RAID。
第三步组建RAID。
五、Z170主板配NVMe SSD的注意事项
1、AHCI和NVMe的区别
SSD条上标识的型号不同，AHCI的是MZHPV，NVMe的是MZVPV。新出的NVMe条子上面还有NVMe标识。
2、要向商家索要三星的NVMe驱动
Win10自带NVMe的驱动，用AS SSD1.8版测试出现成绩低，4K测试奇慢。需要手动加载三星的NVMe驱动。左图是win10自带的驱动“标准NVM Express控制器”，右图是三星的驱动“Samsung NVMe Controller”。
两种驱动，AS SSD测试结果不一样。2000MB/s的读盘速度，1000MB/s的写盘速度，是不是很恐怖？
附件：NVMe的三大优势
NVMe是Non-Volatile Memory Express的缩写，中文直译就是非易失存储器。NVMe标准早在2011年就发布，当时是专门针对NVND闪存和下一代存储设备所提出的规范。它基于闪存的特点而研发，其目的是尽可能缩小存储系统和内存带宽之间的差距。企业级SSD已经有很多产品采用NVMe规范，消费级产品普及要慢一些，目前最新标准是NVMe 1.2。
1、更低的延时
影响存储设备延时的因素有存储介质本身、控制器以及软件接口标准等三大因素。
由上图可以看出来机械硬盘存储介质本身的延时最长，而且无法克服。SSD固态盘首先是存储介质的延时缩短最显著，控制器接口以及软件的延时改进不大。PCIE 的AHCI没有了接口延时，但软件（AHCI规范）延时还较大。
NVMe的存储介质是PCIE SSD，PCIE SSD是PCIE 主控与CPU直接相连（即使接到南桥的PCIE 接口也是与CPU高速连接），这就在物理连接上大幅度降低了延时。
同是PCIE SSD，AHCI和NVMe的差别是: AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5μs的延迟。NVMe则精简了调用方式，执行命令时不再读取寄存器。
2、IOPS性能提升
NVMe的另一个特色是SSD的IOPS（每秒读写次数）大幅提升。
队列深度是读写存储器的重要参数。理论上，IOPS=队列深度/ IO延迟，故IOPS的性能，与队列深度有较大的关系。市面上性能不错的SATA接口SSD，在队列深度上都可以达到32，然而这也是AHCI所能做到的极限。目前高端的企业级PCIE SSD，其队列深度可能要达到128，甚至是256才能够发挥出最高的IOPS性能。而NVMe标准下，最大的队列深度可达64000。并且NVMe的队列数量也从AHCI的1，提高了64000。
下面是的数据证明队列深度在128以上才能发挥高性能。
3、低功耗
NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，如上图所示，设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1，在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟，但闲置时这两种状态下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势，这一点对增加笔记本电脑等移动设备的续航尤其有帮助。另外，因为原生PCIE 可以与CPU直连，数据传输时没有了中间转接过程所产生的功耗，也会在一定程度上降低能耗。