Z690 主機板普遍設計多組 M.2 插槽,透過 VMD 功能可以混合組建 RAID 來使用。

Intel 從第 11 代 Core 行動處理器平台開始,為儲存部分的 IRST 新導入 VMD,提供跨控制器組建 RAID 功能,這也延伸至第 12 代 Core 處理器產品線。現在來簡單聊聊,VMD 和以往的 IRST 有哪些差異,Intel 為何要這麼做。

主流平台導入 VMD 提供新功能性

VMD 全名為 Intel Volume Management Device,這項源自伺服器、工作站的功能,是針對 PCIe NVMe 儲存應用設計。VMD 硬體邏輯層經由 PCIe Root Complex,直接控制電腦所安裝 PCIe NVMe 儲存裝置,可再結合 Intel Virtual RAID on CPU(Intel VROC),提供 CPU-Attached RAID 混合式磁碟陣列功能。像 X299 平台那 VROC 功能就是 VMD 實際應用範例之一,依照 RAID 功能性而定,必要時還得另外購買 VROC 金鑰。

為迎合儲存應用新趨勢,Intel 近來針對主流消費性平台相繼下放 VMD,而且可以支援至 RAID 0 / 1 / 5 / 10 等模式。它的管控樞紐仍然是 IRST(Intel Rapid Storage Technology),並將晶片組端原有功能整合在一起(晶片組 RAID 又稱為 PCH-Attached RAID),因此兩端裝置可以混合組建 RAID,提供比先前平台更多應用的應用彈性。

在此之前的主流消費性平台,其實大約自 Z370(Kaby Lake-R)晶片組開始,Intel 就默默加入 CPU-Attached RAID 0 / 1 支援,但是和 VROC 等部分有一些差異。首先你得自行購買 M.2 擴充介面卡,而且限定搭配使用 Intel 自家的 PCIe NVMe 固態硬碟,再者這主要是針對 CPU-Attached RAID 應用所設計,並未擴及晶片組端實現混合陣列。

由於 VMD 並非是新技術功能,就不去細究其架構與功能性,只要有前述簡單基本概念就好,畢竟對一般人而言就像是功能性增加的 IRST 而已。事實上,這在消費性平台也並非首例,AMD 的 Ryzen 與 Ryzen Threadripper 平台先前跟進 Intel 提供相似的機能,像 Ryzen 所適用 X570 之類晶片組,也是能夠做到混合建構 RAID 來使用。

以下來聊聊實務上的兩三事,在啟用 VMD 並完成所有設置之前,PCIe NVMe 儲存裝置於 Windows 環境,通常預設是掛載系統內建驅動程式。這應該是大家相當熟悉的一點,如果恰好購買 Crucial、Intel、Samsung 等品牌固態硬碟,也可以手動替換上廠商所提供自家專用驅動程式。

在支援 VMD 的 Core 平台上,主機板 BIOS 會多出個 VMD 與其相關選項,有些廠商為了避免麻煩將它關閉,有的預設開啟讓它能發揮作用。晶片組的 SATA 磁碟控制器與 VMD 是分離不相干,各自有獨立 BIOS 控制選項、驅動程式,因此 SATA 部分是可以維持在 AHCI 模式。當然了,實際結果還是依照各主機板廠設置而定,再者如果 UEFI BIOS 相關設定沒有很到位,IRST 使用者介面會有提示。

Intel Alder Lake VMD - UEFI BIOS (4)
Intel Alder Lake VMD - UEFI BIOS (7)
Intel Alder Lake VMD - UEFI BIOS (5)
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Intel Alder Lake VMD - UEFI BIOS (1)
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啟用 VMD 自然也會牽動作業系統層,像是在 Windows 10 安裝前置階段,得自行掛載 VMD 控制器的驅動程式。進入到作業系統,安裝支援 VMD 的新版 IRST 使用者介面與驅動程式之後,就能享受到 RAID 這些附加功能性了(亦可在 UEFI BIOS 內進行組建設定)。雖然說 VMD 是新玩意兒,但 Intel 將它和既有的 IRST 打包在一起,除了 BIOS 內多了個 VMD 選項,其他設定、安裝、使用程序並沒有顯著差異與難度。

Intel Alder Lake VMD - IRST (5)
Intel Alder Lake VMD - IRST (6)
Intel Alder Lake VMD - IRST (1)
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VMD 混合組建 RAID 0 性能實測體驗

接著就來動手玩吧,我們找來 2 張相似的主機板,為 ASUS ProArt Z690-Creator WiFi(Intel Z690)與 ProArt X570-Creator WiFi(AMD X570),搭配 Kingston 所借出 KC3000 PCIe 4.0 NVMe M.2 SSD。分別試驗安裝在 M.2_1(處理器端)、M.2_2(晶片組端)插槽,可以順道看 PCIe Root Complex / Port 等變數對於性能的影響,最後也進行混合組建 RAID 0 實際體驗。

測試平台

在單一測試部分,M.2_2 訊號進入晶片組之後,還得再經過處理器與晶片組之間的通道才到達終點,因此速度合理的略低於 M.2_1。另外也不難看出,AMD 平台能跑出較佳高速,而 Intel 平台是 4K 表現更理想。原因通常指向 PCIe 匯流排介面的 Maximum Payload Size 設定值,AMD 平台支援至 512bytes,Intel 則是偏好固定在 256bytes,

測試範例組所用 KC3000,原廠設定是支援到 512bytes,與這次所用 2 種平台主機板搭配,實際運作組態如同前述最大支援值。PCIe 匯流排介面的 Maximum Payload Size、Transaction Layer Packet 等部分,這邊就不進一步去討論,畢竟使用者也無法自行指定,PCIe 匯流排介面要以怎樣的設定值來運作。

Intel Alder Lake VMD - Benchmark (2)
Intel Alder Lake VMD - Benchmark (3)
Intel Alder Lake VMD - Benchmark (4)
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至於混合組建成 RAID 0,除了前述性能變數之外,處理器與晶片組之間的連結通道頻寬,也具有一些影響性。Intel Z690(Alder Lake-S)為 DMI 4.0 x8,這相等於 PCIe 4.0 x8,而 AMD X570 設計是 PCIe 4.0 x4。再者晶片組端還有 USB 等 I/O,多少會瓜分掉不等數量頻寬,因而導致存取速度變動幅度較大,這些都是可以留意到的地方。

另外也藉由 PCMark、3DMark,以及 FINAL FANTASY XIV:Endwalker Benchmark 等測試,來作為真實效益參考。大抵上還是 M.2_1 性能比較理想,而 Intel 平台在 UL 測試固然獲得較高評價,但遊戲部分 AMD 平台是能夠扭轉局勢。至於混合組建 RAID 0,一如基準測試結果那樣,顯著效益在於衝高傳輸速度,會比較適合特殊應用族群。

Intel Alder Lake VMD - Benchmark (9)
Intel Alder Lake VMD - Benchmark (10)
Intel Alder Lake VMD - Benchmark (11)
Intel Alder Lake VMD - Benchmark (9) Intel Alder Lake VMD - Benchmark (10) Intel Alder Lake VMD - Benchmark (11)

以上,簡單介紹 VMD 相關兩三事,在 Intel 第 11 代 Core 行動、第 12 代桌上型處理器暨平台上,是可以不用管那些發展過程、架構差異。總之在啟用 VMD 之後,無論 PCIe NVMe 固態硬碟是怎麼安裝,現在都可以組建成 RAID,只要你認為有這必要性的話。由於 PCIe 4.0 NVMe 固態硬碟性能已經相當好,VMD 的可玩性對多數人而言,也許比較難引起迴響吧… …