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Kaby Lake 初試啼聲——ASUS ROG STRIX H270F GAMING 主機板 + Intel® Core™ i5-7600K 中央處理器完全剖析

消費電子市場之年度盛宴——CES 於 2017 年 1 月 5 日展開,而 Intel 已搶先於 1 月 3 日公布其第七代 Core™ 處理器產品線之全貌。第七代 Core™ 處理器架構(開發代號 Kaby Lake)包含了最新之 200 系列晶片組,以及一系列之全新第七代 Core™ 處理器家族成員。

200 系列晶片組較舊系列具備更多的 PCIe 通道,搭載了新版本(第 15 版,100 系列搭載版本為 14 版)之 IRST(Intel® Rapid Storage Technology) 功能,另外支援 Intel 最新銳之 SSD 技術——Optane™ Technology,以及納入了 Thunderbolt™ 3 之支援能力。而在處理器部分,目前已公開之第七代 Core™ 處理器家族成員仍使用 14 奈米製程,但擁有更低之熱功耗,更高之工作時脈與效能,以及搭載了最新第九代內建顯示晶片,而擁有更佳之顯示效能。

我們於第一時間取得了 ASUS ROG STRIX H270F GAMING 主機板以及 Intel® Core™ i5-7600K 中央處理器進行測試,將介紹最新版本之 IRST 硬碟陣列設定方式以及其 RAID 性能表現,並比較 CPU 內建之第九代顯示晶片與前代相較之效能差異。

ASUS ROG STRIX H270F GAMING 主機板

ROG STRIX H270F GAMING 主機板所使用之晶片組為 Intel® H270,其主要規格諸元列述如下:

ROG STRIX H270F GAMING 主機板為標準 ATX 尺寸,CPU 供電模組以及 H270 晶片組上之散熱片皆應用了造型工業設計。

內建兩組 M.2 M Key SSD 插槽,兩組皆可透過 IRST 功能定義磁碟陣列。

ROG 系列搭載 SupremeFX S1220A 八通道高傳真音效處理器。

大量的 USB 連接埠:兩組 USB3.1、兩組 USB 3.0 以及四組 USB 2.0 連接埠。

具備兩組 PCIex16 及四組 PCIex1 擴充槽。

搭配四組 DDR4 DIMM 插槽,支援 3300/3000/2400/2133 MHz。

六組 SATA 6Gb/s 連接埠,皆可透過 IRST 功能定義磁碟陣列。

Intel® H270 晶片組與 H170 晶片組之差異

我們將 H270 晶片組之特性與 H170 晶片組相較,表列如下:

H270 晶片組H170 晶片組
Intel® Optane™ Technology支援不支援
Intel® Rapid Storage Technology15版14版
最高 High Speed I/O(HSIO) 通道數3022
最高 PCIe Express 3.0 通道數2016

由上表可知,H270 晶片組較 H170 具備更多的 PCIe 與 HSIO 通道數,搭載了新版本之 IRST 技術,另外支援 Intel 以其最新銳之 Optane™ SSD 技術。使用者可利用 Optane™ SSD 作為傳統 HDD 之快取,而令傳統 HDD 之使用延滯體感降低到與 SSD 有相同之體驗。

Intel® Core™ i5-7600K 中央處理器

Core™ i5-7600K 為不鎖頻之 K 版處理器,其原廠包裝未含有散熱器。而使用者可依其使用環境及需求,另行購置適合之散熱器,來搭配超頻使用。第七代 Core™ 處理器之外盒與前一代相近,但正面多了 "for a great VR experience(擁有一個美好的 VR 體驗)" 之標記,來凸顯 Intel 對於 VR 市場應用其重視程度。

i5-7600K 具備 8MB 之快取,額定運作頻率為 3.8 GHz。我們以原廠 Socket 1151 散熱器搭配 BIOS 預設參數進行測試時,CPU 基礎運行時脈為 4.0 GHz。此外,i5-7600K 其內建顯示晶片為 Intel® HD graphics 630,相較於前一代 i5-6500 處理器所內建者為 HD graphics 530,我們特別準備了 i5-6500 作為對照組來進行內顯效能之比較。

測試環境

為了進行 IRST 功能之測試,我們特別準備了 兩組 Intel SSD 600p 1TB(SSDPEKKW010T7X1),以 IRST 功能規劃為 RAID 0 來做為主硬碟。另外於綜合效能測試部分,我們另外安裝了 ASUS STRIX GTX1080 A8G GAMING 顯示卡來搭配測試。

測試平台之規格:

最新版之 Intel® 快速儲存技術(Intel® RST)

Intel® 快速儲存技術(Intel® Rapid Storage Technology,簡稱 Intel® RST 或 IRST)係由 Intel 所開發之專屬功能。藉由支援 IRST 之主機板晶片組上 IRST 控制器及其 BIOS,可針對 HDD 或 SSD 建立出韌體層面之硬碟陣列(RAID)。IRST 可將傳統 HDD 與 SSD 進行結合,而產生一功能性上與混合碟相仿之儲存空間(volume)。此外,依照使用者所納入之硬碟數量之多寡與相關設定,IRST 可建立出 RAID 0/1/5/10 等等不同陣列模式。對於作業系統而言,IRST 所建立之 RAID 空間為一獨特之 AHCI 裝置,且支援原生指令佇列(NCQ)。

在 STRIX H270F GAMING 搭載最新版第 15 版 IRST 功能主機板其 BIOS 中,IRST 已與主機板 BIOS 完全整合,且具備有極佳之 UI 與 UX 設計。可讓使用者以 step-by-step 之方式依照介面之提示逐步完成 RAID 之設定,以此能讓 RAID 能更親近於消費市場。在此特別說明於 ROG STRIX H270F GAMING 之 BIOS 中設定 IRST RAID 之方式如下:

首先於 BIOS 中按下 F11 鍵,啟動「EZ Tuning Wizard』功能。系統將提示使用者是否要啟動 RAID 功能;若 RAID 功能確定已啟用,則系統將提示使用者選擇將 PCIe 或 SATA 裝置納入 IRST RAID 管理模式之中。

因我們準備之 m.2 SSD 為 PCIe/NVMe 協定規格,以此我們選擇 PCIe 裝置。此時系統會將目前尚未建立為 RAID 之 PCIe 儲存裝置全數列出。若已確定系統有順利偵測到欲進行 RAID 設定之 PCIe 裝置,則可進行下一步。

系統將提示使用者其所建立之磁碟陣列主要目的為「易於備份(Easy Backup)」或「高速效能(Super Speed)」,選擇前者主要會建立以 RAID 1(鏡像映射)為主之磁碟陣列,而後者則會將多個磁碟重組為一更大之儲存空間(volume)。

為測試系統之極限,我們在此選擇「高速效能(Super Speed)」,系統將提示選擇建立磁碟陣列模式為 RAID 0 或 RAID 5,因為後者最少需要三顆硬碟,以此我們選擇建立 RAID 0。

確定選擇磁碟陣列模式之後,系統將會列出被影響之儲存裝置,並說明在這些裝置內原有的資料都會被覆蓋清除。若使用者仍有資料需要使用,請先不要建立 RAID,待備份後再行設定。

接著系統會再度警示資料將會被全數抹除,令使用者再行確認後才會開始建立 RAID。

之後系統將會提示所建立出之儲存空間之容量、模式及其下轄硬碟等等相關資訊。此時 RAID 已完成建立程序,系統將會重新開機。

之後我們可以於 BIOS 中檢視到以 IRST 建立出之 RAID 其相關資訊,包含其目前狀態是否正常。

我們亦可透過 BIOS 功能將已建立好的 RAID 加以解編移除或重新安排設置,但是要注意到的是所有的 RAID 更動都會導致資料的完全抹除,以此在進行相關設定前務必先行備份。

此外,經我們測試之結果,若將一組已設好 RAID 之 SSD 卸下換裝其他的 SSD,則原先設定好之 RAID 模式亦會隨著新 SSD 之安裝而有所更動。若新 SSD 本為未設定 RAID 之狀態,則 BIOS 將會將此 SSD 顯示為未列入 RAID 之裝置。若我們再將原有已設定好 RAID 之 SSD 整組裝回,則相關之 RAID 設定會再行回復。

B250 晶片組無法建立 IRST RAID

此次 IRST 於 200 系列晶片組各成員之支援程度各有所不同,其中最主要的差異點在於 PCIe RAID 支援下轄硬碟之數量,以及 IRST RAID 支援之模式。我們將其支援程度列於下表:

Z270 晶片組H270 晶片組B250 晶片組
最高 Intel® RST 對 PCIe 儲存裝置埠數(x2 M.2 或 x4 M.2)321
RAID 0/1/5/10支援支援不支援

由上表可知,由於 B250 晶片組中其 IRST 下轄之 M.2 PCIe 裝置上限僅有一組,且不支援任何 RAID 模式,以此我們於 B250 晶片組主機板上將無法建立出 IRST RAID。

此外,依據我們實際測試之結果,目前 200 系列晶片組之 IRST 僅能將安裝於主機板上 SATA 或 M.2 插槽之儲存裝置進行偵測與定義。若使用 PCIe M.2 轉卡安裝 SSD,則該 M.2 SSD 僅能作為一般儲存裝置使用,而無法被 IRST 所管理。

Windows 10 安裝媒體需為最新之版本

我們於首度安裝作業系統及主機板所附光碟片之全數驅動程式之後,遭遇到一個需克服之問題:主機板內建之網路卡無法正常被辨識及運行。且指定安裝驅動程式路徑,再度進行安裝,亦無法使網路卡正常運作。

究其原因,在於以原版 Windows 10 彩盒所安裝之作業系統版本為 build 10240,但現下 Intel® I219-V 網路卡之驅動程式需要於 build 10586 版以上才能運行。以此 Windows 必須進行更新,更新之後方能將網路卡正常驅動。但若無法正常連網,則 Windows 亦無法進行更新。較不推薦之解決方案為另行安裝臨時之額外網路卡來令電腦連網,並進行 Windows Update。而較推薦之方案為:至微軟之網站下載最新版本之安裝程式,來進行新電腦之作業系統安裝。

由微軟所提供之專屬程式將會提示使用者是否要為另一部電腦建立安裝媒體,選擇該選項並進行下一步。

專屬程式可將作業系統之安裝程式下載為 ISO 檔案,供使用者再行燒錄光碟。或亦可準備一隻空的 USB 隨身碟,選擇直接將安裝程式建立於 USB 之中。

系統基本效能測試

我們於測試環境所安裝之作業系統為 Windows 10 專業版,並升級到最新版本(build 14393)。由系統提供之資訊可得知以 IRST 將兩組 SSD 600p 1024GB 所建立出之 RAID 0 空間為一個容量趨近 2000GB 之巨大磁碟。而 IRST 裝置所對應之磁碟控制器為 Intel Chipset SATA RAID Controller,磁碟機名稱則為與主機板 BIOS 中所顯示之 RAID 空間名稱相符。

由另行安裝之「Intel® 快速儲存技術」工具程式則可以順利辨識出 IRST RAID。此工具程式可顯示 IRST RAID 組成,並對於 RAID 空間本身或其下之實體裝置進行相關之設定管理。於測試中我們對於以上設定值皆以系統預設值為主,而不進行任何特定更動。

由工具程式所呈現之內容可得知,主機板上 SATA 埠此時亦已列入 IRST 的管理之下。依照硬碟數量之不同,使用者可依其需求而規劃出不同的陣列組合。

由於 IRST RAID 對於裝置管理員而言為一虛擬之儲存空間,以此相關之電源管理與快取等系統設定將透過工具程式來進行管理。

IRST 亦提供熱插入自動重建功能,並能依使用者需求紀錄相關之系統運行資訊。

IRST 可以將系統資訊主動以 e-mail 方式進行通知,讓管理者可於第一時間被告知並進行處理。

對於重要的資訊,IRST 可以排程方式對 RAID 進行驗證及修復。由上述功能可得知,IRST 已具備完整之 RAID 管理能力,以往存在於伺服器端之管理功能目前皆已入駐消費性市場,使消費者在追求單碟性能之餘,能獲得更多的儲存空間,以及更簡易之資料維護方案。

由 CPU-Z 之資訊可得知 i5-7600K 其額定時脈為 3.8GHz,而系統基礎運行時脈則為 4.0GHz(100MHz*40)。CPU 為四核心,四執行緒。

執行 CPU-Z 之處理器測速可得單核效能 2029 分,多核分數為 7923 分。單核效能已與六代旗艦 i7-6700K 並駕齊驅,多核效能則為後者略勝。

記憶體之運作頻率為 1197.7MHz,SPD 之 CL 設定值為 17-17-17-39-55,工作電壓為 1.20V。

由 GPU-Z 執行之結果可得知目前 GPU-Z 尚無法正確偵測 Intel® HD graphics 630 內建顯示晶片,必須待程式有相關之更新之後方能取得正確資訊。

由 AIDA64 測試記憶體之性能:讀取 35813MB/s、寫入 37357MB/s、複製 33934MB/s,延遲 62.1ns。而 CPU 之基礎運作時脈為 4.0GHz。

Performance Test 9.0 測試 CPU 之效能得分為 9605 分,此外於 DISK 項目中 SSD 600p 1024GB*2 IRST RAID 獲得十分驚人之 15468 分,超越了 Samsung SSD 950 256GB 之成績甚多。

7-Zip 整體評等 17985 MIPS,此分數與 CPU 關聯較大,而與 SSD 性能較無關聯。

綜合性能評測

我們採用芬蘭 Futuremark 公司所推出之 PCMark8 進行綜合性能之評測。於 Home 一般模式項目中獲得 4436 分,PR 值為 96%。而於 Creative 一般模式項目則為 5723 分,PR值為 98%。最後於 Work 一般模式項目則為 3789 分,PR值為 97%。由以上得分之 PR 值分布可得知,ROG STRIX H270F GAMING 主機板搭配 i5-7600K 以及 STRIX GTX1080 A8G GAMING 之組合其效能超越了 95% 以上之電腦測試結果,對於高負荷之任務,抑或是 VR/4K 相關之需求亦可輕鬆勝任。

IRST RAID 0 基本效能測試

AS SSD Benchmark 測試

AS SSD Benchmark 基本測試循序讀取為十分驚人之 2394.90 MB/s、寫入亦為前所未見之 1064.88 MB/s。4K 讀取亦為程度以上之 34.25 MB/s、寫入 128.21 MB/s。

使用 AS SSD Compression-Benchmark 測試之結果顯示,IRST RAID 0 之寫入曲線十分平順,而讀取部分則有可能因系統緩衝之故而稍有起伏之現象,但其波動皆維持在 1/10 內。

Anvil's Storage Utilities 測試

Anvil's Storage Utilities 測試顯示 4MB 區塊之循序讀取 2569.64 MB/s、寫入 1074.50 MB/s。4K 讀取 33.61 MB/s、寫入 126.93 MB/s。與 AS SSD Benchmark 之結果相較,各交集項目之差異並不顯著,可以列入測試數據之浮動範圍內。

CrystalDiskMark 測試

CrystalDiskMark 測試結果多佇列(QD32)循序讀取為 2820 MB/s、寫入 1119 MB/s。4K 讀取 36.96 MB/s、寫入 151.4 MB/s。

CrystalDiskMark zero fill測試結果 QD32 循序讀取 2850 MB/s、寫入 1114 MB/s。 4K 讀取 36.91 MB/s、寫入 151.2 MB/s。

TxBENCH 測試

TxBENCH 測試結果 128KB QD32 循序讀取 2722.679 MB/s、寫入 1113.444 MB/s。4K 讀取 35.566 MB/s、寫入 130.239 MB/s。

SSD IRST RAID 0 進階效能測試

首先採用 Anvil's Storage Utilities 測試佇列深度。測試結果佇列深度至 QD128 其 IOPS 尚未達到飽和點。可見 H270 晶片組內之 IRST 控制之處理能力較前世代更為優越,且所達到之最高 IOPS 值超過 260,000,此一測試數值亦為前所未見者。

寫入階段亦超越了 SSD 600p 系列之一貫特性,於超過深度 QD16 時其 IOPS 猶有可為。

ATTO Disk Benchmark——Neither 測試模式

以ATTO Disk Benchmark於 Neither 測試模式,最高傳輸速度約為讀取 2981 MB/s、寫入 1115.7 MB/s。且並未發生當傳輸區塊超過32MB時,傳輸速度下降之狀態。由此可知 IRST 控制器對於 SSD 佇列管理進行了一定之適當調適。

ATTO Disk Benchmark——I/O Comparison Random 測試模式

以ATTO Disk Benchmark於 I/O Comparison Random 測試模式,最高傳輸速度約為讀取 2776.9 MB/s、寫入 1118.5 MB/s。相同地,IRST 對於佇列管理有所著墨,以此於較大傳輸區塊之條件下,傳輸速度皆能保持一定之水準。

ATTO Disk Benchmark——Overlapped I/O QD8 測試模式

以ATTO Disk Benchmark於 Overlapped I/O QD8 測試模式,最高傳輸速度約為讀取 3054.9 MB/s、寫入 1115.7 MB/s。且進一步地,原先於前一版本 IRST 之環境,當傳輸區塊超過 2MB 時,傳輸速度將會明顯下降之情況並未有發生。以此可得知新版之 IRST 其效能與調校皆有所增進。

IRST RAID 0 與同款單一 SSD 之效能差異

STRIX H270F GAMING 內建之兩組不同 M.2 插槽各自之傳輸協定以及運行速度皆有所不同。靠近 CPU 之 M.2 插槽為 SATA/PCIe 兼容,但 PCIe 之運行速度最高至 PCIe 3.0x2。

下方之 M.2 插槽則僅支援 PCIe 協定,但其運行速度可至 PCIe 3.0x4。

當 SSD 600p 1024GB 安裝於不同位置之 M.2 插槽時,由 CrystalDiskInfo 可確認其傳輸模式確如主機板上標記所示,運行速度將有所不同。

我們另行於系統中設置了無 RAID 之獨立硬碟模式,針對 SSD 600p 1024GB 安裝於 STRIX H270F GAMING 其兩組不同 M.2 插槽進行相關效能測試。之後將所得之測試數據與上述 IRST RAID 0 之結果相較,所得之分析分述如下:

循序讀寫傳輸率

比較兩種不同傳輸速度之 SSD 600p 1024GB 單碟,及 IRST RAID 0 其循序讀寫傳輸率可得知:於寫入部分 PCIe 3.0x2 與 PCIe 3.0x4 幾無差異,而讀取部分受限於 PCIe 3.0x2 之頻寬上限,在 x2 模式時傳輸速度將被壓抑於 1200 MB/s 之下。。此外,IRST RAID 0 之連續寫入性能達到單碟之兩倍速度,此為 RAID 0 之最佳理論值;而在讀取部分,IRST RAID 0 之傳輸表現約為單碟於 PCIe 3.0x2 + PCIe 3.0x4 合併數據表現之 87%(理論最佳值為 100%)。考量到合併不同頻寬單碟以及相關演算處理之影響,此一數據已為十分卓越之表現。

4K讀寫傳輸率

於單碟部分 4K 讀寫結果因未觸及頻寬上限,以此於 PCIe 3.0x2 與 PCIe 3.0x4 其表現皆十分相近。此外 IRST RAID 0 之 4K 表現於讀取部分已十分逼近單碟之表現,而其於寫入部分則較單碟要稍微遜色。究其原因在於 IRST 與 SSD 控制器在小資料存取時,皆須進行最佳化運算,尤其是於資料寫入時將會進行兩層次之分散寫入運算,這使得 IRST RAID 0 的 4K 寫入性能有一定程度之減損(151.4 / 188.4 ≒ 80.3%)。但比較之前於 NUC6i7KYK 上之測試結果(100 / 162.6 ≒ 61.5%),H270 晶片之新一代 IRST 技術無論是於 4K 寫入速度,或相較單碟之減損率,皆有長足之進步。

佇列深度比較

比較不同設置之佇列深度測試結果,可得知因 4K 傳輸速度未達 PCIe 3.0x2 之頻寬上限,以此無論於 x2 或 x4 模式之下其 IOPS 表現皆十分相近。而 IRST RAID 0 則可以承受更高之同時佇列請求,也能提供較單一 600p 1024G 更優越之 IOPS 表現。其超越 250,000 之 IOPS 數值可說是再度創造了新紀錄。

在寫入部分,可以觀察到在單一佇列或 QD4 深度之下時,IRST RAID 0 之 4K 表現略遜於 600p 1024GB 單碟,理由如前所述。但當佇列增加至 QD16 以上時,IRST RAID 0 其寫入表現則大幅超越單碟之性能,提升倍率約為 1.72 倍。

不同傳輸量之比較

比較不同設置產品於 ATTO Disk Benchmark Neither 測試模式之結果,可得知於讀取狀態下,IRST RAID 0 在 512KB 以上之傳輸量時皆能有更高的傳輸率表現。且 IRST RAID 0 本身不若 600p 系列於超過 16MB 時會因佇列深度設定而大幅降速,而仍可維持一極高之性能呈現。

此外,PCIe 3.0x2 之頻寬上限對於單碟大區塊傳輸將會有所影響。相較於 x2 與 x4 之測試數據,單碟之傳輸速度於 PCIe 3.0x2 模式時,將會被限制於 1200 MB/s 之下。

在寫入部分,我們可以注意到 IRST RAID 0 在低於 32KB 之傳輸量時,其表現會略低於單碟。而當傳輸區塊之容量超過 32KB 時,IRST RAID 0 之效能將大幅超越後者。且不因佇列深度設定而於大區塊寫入時產生大幅降速之現象。而單碟部分因未觸及 PCIe 3.0x2 之頻寬上限,以此無論於 x2 或 x4 模式下不同傳輸區塊之寫入表現皆十分相近。

內建顯示晶片測試——Intel® HD graphics 630 vs HD graphics 530

Core™ i5-7600K 搭載了第九代內建顯示晶片 Intel® HD graphics 630,我們特別以 Futuremark 公司所推出之 3DMark 進行顯示性能之評測。在1080P之解析度下進行測試。首先 Intel® HD graphics 630 於 Fire Strike 測試項目中獲得 1208 分,而於 Sky Diver 項目中獲得 4969 分,於 Cloud Gate 項目中獲得 9394 分,最後於 DirectX 12 之 Time Spy 項目中獲得 459 分。

另外我們以 MAXON 公司所推出之 CINEBENCH R15 進行 OpenGL 效能測試,所獲得效能評分為 59.71 fps,i5-7600K CPU 本身則為 665 cb。

另外我們同時測試了 i5-6500 之 HD graphics 530,所得之結果相較製成下表:

i5-7600K / HD graphics 630i5-6500 / HD graphics 530
3DMark Time Spy459397
3DMark Fire Strike12081019
3DMark Sky Diver49694208
3DMark Cloud Gate93947991
3DMark DirectX 11 multi-thread
(draw calls/s)
755,723718,826
3DMark DirectX 11 single-thread
(draw calls/s)
706,039624,263
3DMark DirectX 12
(draw calls/s)
3,156,0611,846,858
CINEBENCH R15 OpenGL
(fps)
59.7151.60

由以上結果可得知,Intel 第九代內建顯示晶片 Intel® HD graphics 630 相較於前一世代之 HD graphics 530,其各項運算效能皆有明顯之進步。且 HD graphics 630 於 DirectX 12 進行了更多的優化,此一結果亦將導致其他顯示晶片市場不得不增加其技術趨力,來因應內顯效能不斷演進之現況。

新世代的性能引領新世代之指標

Intel 之第七代 Core™ 處理器架構帶領個人電腦再度邁進一個新的紀元。而其所導入各項新功能之概念(IRST PCIe RAID、Intel® Optane™ Memory Ready 等等)將逐步改變現有個人電腦零組件之樣貌。更進一步地,因應著虛擬實境之需求崛起,中央處理器之運算需求也隨之提升。第七代 Core™ 處理器因應具備了更強大之運算效能,搭配相對較低之熱功耗,而得以於次世代市場中游刃有餘。

IRST RAID 將不再為小眾所獨享

新版本之 IRST 功能無論是在處理器效能上之增進,抑或是於主機板設定介面上 UI/UX 之親和性都有了長足之進步。可預見的是憑藉著 IRST 所帶來效能與安全性之優勢,IRST RAID 將逐步普及。而使用者亦得以跨越單顆硬碟之限制,而在容量與速度上都能獲得更大之助益。

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