Intel Z97架構讓SATA Express滯礙難行，PCI-E通道是關鍵

越接近5月11日，就越多廠商將自家Z97主機板曝光在網路上，目前可以看到華碩、技嘉、華擎，都針對自家主機板加入了SATA Express的元素在高階系列的產品上，甚至也出現在一般低階Channel系列上，不過功能多是好事，但將對的功能，放在錯誤的平台上，那麼就會帶來災難。

SATA Express靠什麼連接？

目前在現有的晶片組中，並未有任何產品原生支援SATA Express這項功能，目前這個功能皆是由廠商自發性的額外提供在Z97晶片組上，採用的連接方式為PCI-E通道連接，當然以非原生內建在PCH（Platform Controller Hub）上的功能，他們所採用的連接方式都一樣，皆是以PCI-E做為連結兩者之間的通道，就好比馬路，在A地與B地之間的來回以馬路來做溝通橋樑。

晶片組內不內建會出現的問題點

如果晶片組內非原生內建該項功能，那麼基本上除了靠外接該功能的晶片之外別無他法，而問題就會在此浮現。從P55開始，Intel就將北橋的部分功能移至處理器內部，原因在於訊號之間的傳遞時間與延遲可以大幅度縮短，將效能最大化，但問題在於處理器內部架構複雜，受限於此，內部的PCI-E通道數量並不龐大，如高階Sandy Bridge-E、Ivy Bridge-E，僅內建40條的PCI-E通道，中低階的Haswell，與即將推出的Haswell Refresh，皆只有內建16條PCI-E通道，中低階在通道數量僅16條的狀況下，大多只能供應1張PCI-E x16規格的顯示卡，或者是2張PCI-E x16規格的顯示卡以PCI-E x8運作，具體來說，能夠拆分的數量非常稀少，另外也因此而受到限制。

那麼SATA Express以處理器內部的高速PCI-E通道做為連接方式，目前看起來是根本無望了，那麼退而求其次就只能以PCH的PCI-E連接，但這邊也必須要提到，PCH本身也是有PCI-E通道數量的上限，不論是X79或者是Z97，PCH的PCI-E通道數量都只有8條，這意味著主機板廠商在設計時，受到的限制更多，畢竟以我們常使用的LAN、Audio、SATA、USB 3.0、甚至是主機板上的PCI-E x1或者是PCI-E x4，都是靠著PCH這8條PCI-E所連接的第三方晶片所提供功能，我們才得以使用。

再來看看SATA Express晶片，目前可以看到ASMedia所提供的ASM106SE，對外連接的PCI-E通道數量為2條v2.0規格，所以按照規格中所述，最大可以提供單向1GB/s的頻寬，上下行共計2GB/s，所以這個部分就會限制SATA Express裝置的最大速度，也就是最多只能達到讀取1GB/s、寫入1GB/s，這對於一些高速SSD來說，完全不足夠。

▲華碩Z87-Deluxe/SATA Express為華碩的SATA Express試做產品。（圖片取自：TweakTown）

另外一點，因為1個SATA Express就必須要佔用2條PCI-E通道，當然也許有機會只分配1條，不過只分配1條的情況下，讀寫速度就會變成各500MB/s，那遠比SATA 6Gb/s的600MB/s還要慢，那完全失去意義，更遑論SATA 6Gb/s為內建功能，在訊號延遲上遠比使用外掛晶片的SATA Express還要更快。

那麼問題就會在這裡浮現，由於PCH上的PCI-E通道只有8條，以華擎近期曝光的Z97 Extreme6為例子，我們可以看到主機板上，提供2條PCI-E x1（黃框）、2組M.2（紅框）、1個mini PCI-E（藍框）、1個SATA Express（綠框），那麼光是這些功能，就必須要使用PCI-E通道數量9條（PCI-E x1=1，計2、M.2=2，計4、mini PCI-E=1，計1，SATA Express=2，計2，共計9），那麼肯定有些功能是必須要透過Switch切換，除非主機板廠使用了PLX所生產的PCI-E Switch，例如常見於AMD、NVIDIA的單卡雙核顯示卡上的PEX 8747，但這麼做的問題其實還是會面臨以多少條PCI-E頻寬與這顆晶片做連結，具體來說，在一條高速公路上就算有多個交流道可以讓車子上路，但最終還是會面臨高速公路上只有固定的車道可供通行，所以可能有塞車的問題。

▲華擎Z97 Extreme6主機板，提供非常多功能性。

▲PLX晶片被許多廠商採用，做為增加PCI-E通道數量的功能。（圖片取自：legitreviews）

華碩針對SATA Express展示Hyper Express外接盒

主機板既然有SATA Express，沒有終端裝置也是枉然，所以華碩推出了名為Hyper Express的外接盒，提供2顆2.5吋SSD、mSATA SSD、M.2 SSD進行RAID 0，將效能拉升至最大，外部採用SATA Express連接，內部則是提供對應的插槽安裝SSD，就實際Demo的速度實測，可以看到達到讀704.2MB/s、寫746.7MB/s，這個速度在一般的SATA是不可能達到的速度。

▲華碩Hyper Express外接盒將會提供3種內部介面。（圖片取自：legitreviews）

▲2.5吋版本提供2個mSATA進行RAID 0模式。（圖片取自：legitreviews）

▲實際效能大致上可以達到讀寫700MB/s以上。（圖片取自：legitreviews）

看似美好，但現實很殘酷

從華碩Hyper Express外接盒可以看到速度確實不錯，但是如果仔細推敲，就可以發現這可能會有些問題，我們從頭回顧一下SATA Express的結構，以2條PCI-E通道做為連結，理論頻寬可以達到讀寫各1GB/s，那麼再來看一下Hyper Express外接盒，提供2個SATA裝置（SATA、mSATA、M.2都只能以SATA模式運作，故M.2若為PCI-E通道產品，不適用此外接盒），那麼再來看一下SATA裝置的理論頻寬，SATA 6Gb/s可以提供「單」埠600MB/s若是以「雙」埠組成RAID 0模式，那麼理論頻寬則是12Gb/s，也就是1200MB/s，那麼超越SATA Express也就是理論上可行，但實際頻寬需要再打個折，不過若是以產品面來看，2顆SSD在SATA Express上可以達到的速度，那麼在PCH端上組成的RAID 0理論上會相近，甚至更快。

這樣一來就可以看到問題點，不僅SATA Express會占用過多的PCI-E通道，實際上更難以達到我們理想中的頻寬，如Hyper Express就是個過渡時期的產品，提供使用者以現有SSD組成，但卻是多此一舉的設計（不過mSATA那組實用性確實較大），那麼對照一下M.2，本來就是以PCI-E x2/x4介面做為連接橋樑，那麼x2等於SATA Express，而x4則是超越SATA Express，那麼需要高速介面的使用者，顯然是M.2較快，但前提為主機板廠提供的M.2介面為PCI-E x4規格。

▲技嘉Z97X-UD5H，SATA Express其中1組被封閉，所以代表主機板只提供1個SATA Express。（圖片取自：legitreviews）

▲更高階的Z97X-SOC Force，同樣封閉1組，顯然這個部分是技嘉目前的規劃中並不提供2組。（圖片取自：legitreviews）

實不實用？等內建會更好

既然SATA Express的新功能又被晶片組限制，那麼這一代的Z97可以說是M.2不實用、SATA Express效能低落，那麼它賣點可能就不是這麼有吸引力，別想著M.2會提供PCI-E x4的介面，原因在晶片組限制，8條這個門檻，同時也不用想著以PLX晶片解決，因為問題的本身在於CPU與PCH之間的溝通橋樑只有20Gb/s，也就是PCI-E x4，那麼就變得不論底下擴充了多少晶片，最終的瓶頸還是在PCH本身。所以編輯部對於Z97的設計依然存疑，或許等待X99或者是提昇PCH頻寬的後續晶片組，如Skylake，這類型晶片組或許才能發揮新介面應有的實力。