→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 jest już rzeczywistością na naszych komputerach stacjonarnych dzięki pojawieniu się nowej generacji AMD Ryzen Zen2 i chipsetu AMD X570. Nowy standard PCI-SIG jest z nami od 2017 roku, ale był w pierwszej połowie roku, kiedy producenci mogli zacząć korzystać z tego, na co zasługują. W tym artykule zobaczymy wszystko, co musimy wiedzieć o tym nowym, lub lepiej mówiąc, zaktualizowanym interfejsie komunikacyjnym.

Indeks treści

Ewolucja i aktualności PCI Express

Znana również jako PCI Express lub po prostu PCI-e, jest to szybka magistrala, która jest dziś używana we wszystkich komputerach stacjonarnych i profesjonalnych urządzeniach komputerowych. Praktycznie wszystkie wysokowydajne komponenty komputera przesyłają dane wejściowe i wyjściowe przez taką magistralę.

Podmiotem zgodnym z tym standardem komunikacji jest PCI-SIG i odblokował tę wersję 4.0 po raz pierwszy w 2017 r., Ale nie dotarł do nas, a nawet do naszych komputerów stacjonarnych do tego roku 2019. I powód jest bardzo prosty, do tej pory, Bardzo niewiele urządzeń wymagało większej przepustowości niż daje PCIe 3.0, ale wraz z pojawieniem się nowych półprzewodnikowych jednostek pamięci NVMe i większej gęstości wymiany danych między procesorem a chipsetem, ta magistrala weszła z pakowane w branży.

Od czasu wdrożenia tego standardu w 2003 r. Przeszliśmy łącznie cztery aktualizacje. We wszystkich była stała, a mianowicie podwojenie szerokości magistrali w każdej iteracji. Czas trwania każdej wersji na rynku wynosi około 4 lata, aż do pojawienia się wersji 3.0, która była utrzymywana przez co najmniej 7 lat do 2017 roku. PCI-SIG odblokowało już nawet kolejną aktualizację, PCIe 5.0 w tym samym kwartale 2019 r., Ale na komputerach pozostaniemy z tą magistralą przez co najmniej trzy kolejne lata, ponieważ niewiele jest urządzeń, które wciąż potrzebują takiej przepustowości.

Szerokość pasma

PCI Express opiera się na pasach lub pasach danych, przypominających pas autostrady, ale w których samochody mogą poruszać się w obu kierunkach, chociaż w tym przypadku energii elektrycznej. W szczególności PCIe 4.0 może podwoić prędkość transferu w wersji 3.0, osiągając w ten sposób nie mniej niż 16 GT / s (Transfer Gigabits) dla każdego z tych pasów w górę i w dół, ponieważ jest dwukierunkowy. Jeśli przekażemy ten pomiar do wartości, z którymi codziennie pracujemy, mamy do czynienia z prędkością 199, 2 MB / s dla każdego toru, w porównaniu do 984, 6 MB / s dla magistrali PCIe 3.0.

Kolejnym aspektem, który również poprawia, jest opóźnienie w komunikacji dzięki większej szerokości magistrali i odbiornikowi PHY, który zarządza informacją o marginesie elektrycznym każdego z torów dzięki odpowiedniemu sterownikowi PCIe. Dla celów praktycznych osiąga się lepsze zarządzanie nasyceniem magistrali i mniejsze opóźnienia w komunikacji we / wy, poprawiając skalowalność w zależności od podłączonych urządzeń.

Jeśli chodzi o potrzeby, PCI Express 4.0 nie jest dziś niezbędny, ale jest sposobem na przygotowanie się na najbliższą przyszłość. Komunikacja sieciowa o przepustowości 10 Gb / s staje się coraz częstsza, szczególnie teraz, gdy pojawi się 5G. Duże zapotrzebowanie na łączność USB 3.1 Gen2, a wkrótce także USB 3.2 z prędkością 20 Gb / s, wraz z nowymi dyskami SSD NVMe PCIe x4, które już osiągnęły limit 3, 94 GB / s, było jedną z głównych przyczyn jego wdrożenia.

Zobaczmy w poniższej tabeli porównanie różnych wersji PCIe, ponieważ jego szybkość zależy od dostępnej konfiguracji:

V.	Wprowadzenie	Transfer liniami	Szerokość pasma
× 1	× 4	× 16
1.0	2003	2, 5 GT / s	250 MB / s (2 Gb / s)	1, 0 GB / s	4, 0 GB / s (32 Gb / s)
2.0	2007	5, 0 GT / s	500 MB / s (4 Gb / s)	2, 0 GB / s	8, 0 GB / s (64 Gb / s)
3.0	2010 r	8, 0 GT / s	984, 6 MB / s (7, 9 Gb / s)	3, 94 GB / s	15, 8 GB / s (126 Gb / s)
4.0	2017 r	16, 0 GT / s	1969 MB / s (15, 8 Gb / s)	7, 88 GB / s	31, 5 GB / s (252, 1 Gb / s)
5.0	2019	32, 0 GT / s	3938 MB / s (31, 6 Gb / s)	15, 75 GB / s	63, 0 GB / s (32 Gb / s)

Kompatybilność wsteczna Czy potrzebujemy PCI Express 4.0?

Obecnie najbardziej znaną aplikacją, z której wszyscy wiemy, że korzysta z gniazd PCIe, jest karta graficzna. W tym momencie wszyscy wiemy, że dla szanującego się zespołu do gier potrzebujemy dedykowanej karty graficznej, która działa przez PCIe 3.0 x16, czyli mamy magistralę 126 Gb / s do przesyłania danych. Ale ile tak naprawdę potrzebujemy? W przypadku gry w rozdzielczości 4K przy 144 Hz i 10-bitowej głębi kolorów potrzebowalibyśmy około 35, 8 Gb / s.

Oznacza to, że mamy szerokość szyny około 70% do przesyłania danych obrazu. Pamiętajmy, że są to dane dwukierunkowe, więc tutaj wchodzi już rozważenie magistrali w górę i w dół. Dlatego zdecydowanie nie ma sensu mieć na przykład PCie 4.0 na karcie graficznej. Jeśli mówimy o wielu procesorach graficznych, cóż, szerokość byłaby znacznie częściej używana ze względu na równoległość, ale wciąż więcej niż wystarczająca.

Ale możemy również powiedzieć, że go potrzebujemy, a to z powodu włączenia nowych dysków SSD NVMe. Do tej pory wszystkie działały przy użyciu PCI 3.0 x4, ale pod tym względem producenci wkrótce znaleźli limit, osiągając prędkości odczytu bardzo zbliżone do dostępnych 3, 94 GB / s. Rozwiązaniem nie jest wprowadzenie większej liczby linii w gnieździe M.2, po prostu ograniczenie pojemności procesora i mikroukładu, ale zwiększenie go do dwukrotnej przepustowości, ponieważ producenci tacy jak AORUS lub Corsair mają już własne M.2 PCie 4.0 a ponad 4000 MB / s.

Co dzieje się z użytkownikami, którzy utrzymują PCIe 3.0 i chcą korzystać z urządzeń peryferyjnych 4.0? Cóż, nie będzie problemu z łącznością, ponieważ od samego początku PCIe oferuje wsteczną kompatybilność z poprzednimi standardami. W rzeczywistości 3.0, 4.0 i wkrótce 5.0 będą nadal używać kodowania 128b / 130b w swoich transferach. Jedyną wadą będzie to, że ograniczy prędkość autobusu.

PCI Express 4.0 na SSD i karcie graficznej

Z pewnością należy podkreślić doskonałą pracę wykonaną w zakresie przechowywania masowego. Odkąd interfejs M.2 pojawił się na liniach x4 i zgodnie z protokołem NVMe, prędkości wzrosły w ciągu kilku miesięcy, wymagając więcej niż 4000 MB / s dla konfiguracji pamięci opartych na 3D NAND.

Producenci tacy jak AORUS lub Corsair zaprezentowali swoje nowe dyski SSD zdolne do pracy z teoretycznymi prędkościami 5000 MB / s podczas sekwencyjnego odczytu i 4400 MB / s w piśmie z architekturą Toshiba NAND 3D TLC. Liczby te są o około 40% wyższe niż w przypadku poprzedniej generacji dysków SSD i są dalekie od osiągnięcia limitu, ponieważ chociaż pozostaje to droga do 7 , 88 GB / s dostępnych tylko na 4 liniach.

Ta zmiana zawiera pewne szczegóły, które należy wziąć pod uwagę podczas instalowania tych dysków SSD, na przykład potrzebę aktywacji zasad pamięci podręcznej zapisu w celu uzyskania lepszych transferów. Oczywiście, innym nieco ważnym szczegółem jest posiadanie karty kompatybilnej z PCIe, a na razie będą ją miały tylko AMD.

Zalecamy sprawdzenie obu opcji, aby uzyskać najlepszą wydajność z dyskiem SSD

Drugim urządzeniem, które mamy na rynku z PCI Express 4.0, są nowe karty graficzne AMD Radeon RX 5700 i 5700 XT. Dla celów praktycznych nie jest to coś ważnego, ponieważ wyraźnie widzieliśmy, że z wersją 3.0 jesteśmy pozostawieni, ale nie jest błędem wdrożenie nowego standardu i przewodzenie.

AMD Ryzen 3000 i AMD X570, pierwsze zgodne z PCI Express 4.0

Pierwszym producentem, który wprowadził na rynek komputery stacjonarne z tym nowym PCIe 4.0, jest AMD, dzięki nowej generacji procesorów Ryzen. Niektóre procesory z litografią w 7 nm FinFET ochrzczony jako Zen2, które teraz oferują 16 linii PCIe 4.0 w interfejsie komunikacyjnym I / O dla karty graficznej oraz łącznie 24 linie. Nie tylko są to procesory z dużą poprawą wydajności w obsłudze instrukcji, ale są w stanie pracować z dużo większą ilością danych.

W rzeczywistości nowe płyty główne dostosowane do nowej generacji wykorzystują mikroukład AMD X570, który ma nie mniej niż 20 linii PCI Express 4.0. W artykule, który już przygotowaliśmy, zobaczymy porównanie między chipsetem X570 a X470 itp., A jednym z głównych jest ten. Podstawowa konfiguracja składa się z 8 linii, które będą obowiązkowe dla PCIe 4.0, a kolejnych 8 linii może być używanych dla innych urządzeń, takich jak SATA lub urządzeń peryferyjnych, takich jak USB, na przykład, z producentami mającymi pewną swobodę alokacji. Pozostałe 4 tory są dla producentów wolnym wyborem, chociaż w zasadzie będą przeznaczone do konfiguracji 4x SATA 6 Gbps lub 2x PCIe 4.0 x2.

Dzięki mocy tych dwóch elementów magistrala komunikacyjna między CPU a chipsetem składa się z 4 linii PCI Express 4.0. Jeśli chodzi o alokację gniazd, widzimy także całkiem sporo nowych funkcji w porównaniu do poprzedniej generacji, ponieważ sam chipset wprowadził kilka innych gniazd PCIe x1 i x16 (pracujących na x4) 4.0, a nawet dwa gniazda M.2 x4 dla te nowe dyski SSD. Kolejną istotną zmianą jest obsługa do 8 portów USB 3.1 Gen2 10 Gb / s, co do tej pory nie było możliwe.

Jeśli chodzi o inny sprzęt zgodny z PCI Express 4.0, możemy wspomnieć o procesorze IBM POWER9 lub Falcon Mesa FPGA z procesorem produkcyjnym Intel 10 nm, który jest zgodny z PCI Express 4.0 jako wbudowany blok IP poprzez EMIB. Nowa generacja procesorów Intel ma dopiero nadejść i jasne jest, że zaimplementuje również PCI Express 4.0.

Różnica wydajności NVME PCI Express 3.0 w porównaniu do PCI Express 4.0

Chociaż jest to coś, co możemy szybko przeszukać nasze recenzje, zamierzamy porównać sekwencyjny odczyt i zapis dysku SSD PCI Express 3.0 z czwartą generacją z PCI Express 4.0. Idealnymi kandydatami są Corsair MP510 vs. MP600.

Model	Odczyt sekwencyjny (MB / s)	Zapis sekwencyjny (MB / s)
Corsair MP510	3480 MB / s	2700 MB / s
Corsair MP600	4 950 MB / s	4.250 MB / s

A oto nasze testy:

Wnioski i przyszłość branży

Jeśli jest coś, o czym musimy jasno powiedzieć, to na razie PCI e 4.0 oferuje maksymalną przewagę w zakresie urządzeń pamięci masowej i wewnętrznej komunikacji między urządzeniami, na przykład CPU i chipsetem. Sprzęt, taki jak karty graficzne, wciąż daleki jest od problemów z wersją 3.0, a tym bardziej z wersją 4.0, więc dla graczy wynik będzie praktycznie identyczny.

PCI-SIG odblokował już w tym roku interfejs PCIe 5.0, ale jasne jest, że nie zobaczymy płyt głównych z tą magistralą co najmniej do 2022 roku, aby spróbować nieco przedłużyć żywotność obecnego standardu, na dzień dzisiejszy 4.0 Nie ma szerokiego zakresu aplikacji od każdego do zwykłego użytkownika.

Pozostawiamy Ci następujące artykuły:

Jeśli chcesz podać więcej informacji na ten temat lub masz jakieś pytania, zachęcamy do napisania do nas w polu komentarza lub omówienia go na naszym Forum sprzętu.