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【pciex16】是否连接PCH卡?测试PCI-E x1/x4/x8/x16

8月5日,英特尔正式宣布了新一代Skylack平台,处理器全面进入14纳米时代,附带的100系列芯片组也用弹弓交换包提供了多达20个PCI-E 3.0通道,CPU的连接通道也升级到了DMI 3.0,这是否意味着以后的显卡连接不仅限于CPU内置的PCI?

随着图形性能的不断提高,为了加快CPU和图形卡之间的交互速度,连接通道从早期PCI、AGP到今天的PCI-E,通道带宽大幅增加,最新的PCI-E 3.0 x1单向带宽最高可达1GB/s,因此英特尔Skylake平台一方面在PCH上有通道的空闲,另一方面在多卡上共享带宽,下一步是PCI-E

英特尔Z170芯片组使用DMI 3.0总线和20个PCI-E 3.0通道

注:PCI-E 3.0使用128b/130b数据传输解码机制,实际数据传输效率为98.46%,比PCI-E 2.0的8b/10b机制提高了25%。

因此,我们计划的PCI-E通道数对图形性能影响的主题分别测量PCI-E 3.0 x1、x4、x8和x16通道模式下的图形性能差异。其中PCI-E 3.0 x1、x4提供PCH、PCI-;

为了更具代表性的测试,测试根据当前市面上显卡的性能高中低端定位,分别选择了GeForce GTX 980 Ti、Radeon R9 390X、GeForce GTX 960、测试主板为英特尔Z170和酷睿i7-6700K。三种图形卡规格如下:

单击图片查看详细的参数。

GeForce GTX 980 Ti:28nm GM200 GPU、2816 CUDA、核心频率1190MHz、加速频率1291MHz:视讯记忆体频率7096MHz,视讯记忆体位元宽度384bit,视讯记忆体频宽340.6GB/s

radeon R9 390 x:28纳米Hawaii GPU,2816流处理器,核心频率1100MHz:视讯记忆体频率6100MHz,视讯记忆体位元宽512bit,视讯记忆体频宽390.4GB/s

Geforce gtx960: 28nm gm206 GPU、1024 CUDA、核心频率1253MHz、加速频率1317MHz:视讯记忆体频率7012MHz,视讯记忆体位元宽度128bit,视讯记忆体频宽112.2GB/s

为了防止测试方法产生的误差对测试精度的影响,三个GPU测试项目3DMark、《古墓丽影9》、《孤岛危机3》前两个使用benchmark模式,《孤岛危机3》使用游戏开始帧速率。

GTX 980 Ti显卡规格和发热KARAN GTX TITAN X差不多。CUDA单元虽然有一定程度的减少,但核心频率提高,与GTX TITAN X的差距不大,但以接近半价的价格,GM200 GPU进入了民用市场。

3DMark基准性能差异

第一次3DMark基准性能测试结果显示,随着PCI-E 3.0 x1、x4、x8和x16的成绩依次增加,PCI-E 3.0 x1、x4、PCI-E 3.0 x8和x16由于带宽限制,将形成约两个阶梯

《孤岛危机3》游戏性能差异

然后《孤岛危机3》分别是2560x1600、1920x1080的最大分辨率,任何分辨率集都是PCI-E 3.0 x1,PCI-E 3.0 x4是PCI-E 3.0 x8,PCI

的发挥,结果是显卡性能直接下调了一个等级。

《古墓丽影9》游戏性能差异

《古墓丽影9》显卡性能发挥受带宽影响稍弱一些,此时PCI-E 3.0 x4已经达到了可用的标准,不过PCI-E 3.0 x1的表现还是非常糟糕,与PCI-E 3.0 x16性能差距分别为5.7%和12%。

Radeon R9 390X采用了GCN 1.3架构,虽然没有用上HBM显存,但凭借512bit显存位宽也拥有不错的显存带宽,再配合2816个流处理器,应对非4K分辨率游戏也没什么压力。

3DMark基准性能差异

3DMark基准性能测试项,PCI-E 3.0 x1、x4、x8、x16的性能虽然依次递增,但是差距并不大,最大差异仅为1.8%。

《孤岛危机3》游戏性能差异

《孤岛危机3》的强烈反差还是出现在PCI-E 3.0 x1,另外PCI-E 3.0 x4的1080p画质也有明显的下降,如果是1080p或更低画质的游戏体验显然PCI-E 3.0 x4并不适宜。

《古墓丽影9》游戏性能差异

《古墓丽影9》游戏测试中,Radeon R9 390X在PCI-E 3.0 x1、x4、x8、x16模式下,性能差距非常微弱,特别是2560x1600分辨率下,性能差距几乎可以忽略。

曾经的甜点GTX X60显卡,如今随着整合GPU市场的不断壮大,已经沦为中低端产品,9系列显卡目前仅有一款GTX 950位居臣下。

3DMark基准性能差异

按照趋势性能越低的显卡对于PCI-E通道的带宽依赖越低,3DMark基准测试就是一个很好的论证,PCI-E 3.0 x1、x4、x8、x16下的性能虽然呈现微弱的递增趋势,但这种差距甚至可能比测试误差还小。

《孤岛危机3》游戏性能差异

《孤岛危机3》的通道依赖性也没有GTX 980 Ti、Radeon R9 390X明显,无论是2560x1600还是1920x1080分辨率下,帧率下降尽在1-2fps之间,最大性能差距也在10%范围内。

《古墓丽影9》游戏性能差异

《古墓丽影9》游戏的表现,基本和《孤岛危机3》相似,2560x1600分辨率下性能下降幅度不到1fps,而1920x1080分辨率也最大只有5.6%。

这么多年的等待,本以为Intel在主流消费级平台推出DMI 3.0和20条PCI-E 3.0通道,是在向主流平台开放三卡系统,但事与愿违,测试成绩并不理想,我想这也是为什么Intel X99有其存在的价值。

主流或者高端显卡随着性能的提升对于PCI-E通道的依赖逐渐提升,PCI-E 3.0 x4虽然在高分辨率下性能下滑并不明显,但是在诸如《孤岛危机3》这样的大作下下滑幅度直接让显卡性能降级,难堪大用。另外在PCI-E 3.0 x4、PCI-E 3.0 x1通道测试下,桌面或者游戏画面会出现显示数据信息不足,这直接导致画面花屏,体验非常糟糕。

显卡在PCI-E 3.0 x1模式下出现的游戏花屏

再来说下糟糕的PCI-E 3.0 x1通道,无论是3DMark基准测试,还是游戏性能都相对PCI-E 3.0 x8、x16明显下滑,最重要的是测试中的3款显卡在此种通道下都出现了不同程度的花屏,严重影响了产品的使用体验。

至于PCI-E 3.0 x8的性能发挥则要好很多,基本和全速PCI-E 3.0 x16平分秋色,无论是在基准测试中还是游戏测试,也无论是1920x1080分辨率还是2560x1600分辨率,成绩基本和全速通道相当。这也从侧面论证了诸如Z170这样双卡平台,显卡性能发挥不会受到影响。

● 最后的话

文章到这里不少读者可能会有疑问:既然PCI-E 3.0 x4无法满足高端显卡的带宽需求,为什么主板厂商不把PCI-E 3.0 x4插槽设计成PCI-E 3.0 x8甚至是PCI-E 3.0 x16呢?毕竟Z170 PCH芯片下面可管辖着20条PCI-E 3.0通道。实际却是20条PCI-E 3.0通道有一部分用于USB 3.0、LAN和SATA,剩下完全独立的通道只有6条,除非主板厂商剥夺这些接口服务于显卡,听起来似乎影响也不是很大,但是主板也是要区分定位的,既然Intel都不支持Z170支持组建3路以上的系统,如果主板厂商贸然设计,那么会破坏了本已规划好的产品定位,还会吃力不讨好。

技嘉Z170X-Gaming G1主板支持最高四路显卡

如果想要使用三卡或者是三卡以上的系统,那么X99是首选。当然对于一些顶级的Z170主板诸如华硕MAXIMUS VIII EXTREME、技嘉Z170X-Gaming G1、微星Z170A XPOWER GAMING TITANIUM EDITION、华擎Z170 OC Formula,通过第三方PLX PEX8747 PCI-E 3.0切换芯片,可以支持最高四路显卡SLI或CrossFire,当然这些产品的价格也是不菲,其性价比还不如X99来得纯粹。

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