→ Pci exprimuje 4,0 gen4

PCI Express 4.0 je už v našich stolných počítačoch realitou vďaka príchodu novej generácie čipov AMD Ryzen Zen2 a čipovej sady AMD X570. Nový štandard PCI-SIG je s nami od roku 2017, ale v tejto prvej polovici roka bolo pre výrobcov možné začať s jeho používaním. V tomto článku uvidíme všetko, čo potrebujeme vedieť o tomto novom alebo lepšie povedané aktualizovanom komunikačnom rozhraní.

Index obsahu

PCI Express evolúcia a správy

Známy tiež ako PCI Express alebo jednoducho PCI-e. Je to vysokorýchlostná zbernica, ktorá sa dnes používa vo všetkých stolových a profesionálnych výpočtových zariadeniach. Prakticky všetky vysokovýkonné komponenty v počítači odosielajú vstupné a výstupné údaje cez takúto zbernicu.

Subjektom podľa tohto komunikačného štandardu je PCI-SIG a odomkol túto verziu 4.0 prvýkrát v roku 2017, ale nedosiahol nás a dokonca aj naše stolné počítače až do tohto roku 2019. Dôvod je veľmi jednoduchý, až doteraz, Veľmi málo zariadení potrebovalo vyššiu šírku pásma ako nám dáva PCIe 3.0, ale s príchodom nových pevných úložných jednotiek NVMe a vyššou hustotou výmeny údajov medzi CPU a čipovou sadou táto zbernica vstúpila z zabalené v priemysle.

Od zavedenia tohto štandardu v roku 2003 sme prešli celkom štyrmi aktualizáciami. Vo všetkých z nich bola konštanta, a to znamená zdvojnásobenie šírky zbernice v každej iterácii. Trvanie každej z verzií na trhu je približne 4 roky, až do príchodu verzie 3.0, ktorá bola zachovaná najmenej 7 rokov do roku 2017. PCI-SIG už odomkla aj nasledujúcu aktualizáciu, PCIe 5.0 v tom istom štvrťroku 2019, ale na počítačoch zostaneme v tejto zbernici najmenej ďalšie tri roky, pretože len málo z nich sú zariadenia, ktoré stále potrebujú takúto šírku pásma.

Šírka pásma

PCI Express je založený na jazdných pruhoch alebo dátových pruhoch, ktoré sa podobajú pruhu diaľnice, ale v ktorých môžu autá obiehať v oboch smeroch, aj keď v tomto prípade elektriny. Konkrétne, PCIe 4.0 je schopný zdvojnásobiť prenosovú rýchlosť verzie 3.0, a tak dosiahnuť najmenej 16 GT / s (Transfer Gigabits) pre každý z týchto jazdných pruhov nahor a nadol, pretože je obojsmerný. Ak toto meranie odovzdáme hodnotám, s ktorými pracujeme každý deň, čelíme rýchlosti 1969, 2 MB / s pre každý jazdný pruh v porovnaní s 984, 6 MB / s pre zbernicu PCIe 3.0.

Ďalším aspektom, ktorý tiež zlepšuje, je latencia v komunikácii tým, že má väčšiu šírku zbernice a PHY prijímač, ktorý riadi informácie o elektrickom okraji každého jazdného pruhu vďaka zodpovedajúcemu PCIe radiču. Z praktických dôvodov sa dosiahne lepšia správa saturácie zbernice a znížená latencia v I / O komunikáciách, čo zlepšuje škálovateľnosť v závislosti od toho, ktoré zariadenia sme pripojili.

Pokiaľ ide o potrebu, PCI Express 4.0 ešte nie je nevyhnutný, ale spôsob, ako sa pripraviť na blízku budúcnosť. Sieťová komunikácia pri rýchlosti 10 Gb / s sa stáva stále častejšou, najmä teraz s príchodom 5G. Vysoký dopyt po pripojení USB 3.1 Gen2 a čoskoro USB 3.2 s 20 Gb / s, spolu s novými SSD NVMe PCIe x4, ktoré už dosiahli limit 3, 94 GB / s, je jednou z hlavných príčin jeho implementácie.

V nasledujúcej tabuľke si ukážeme porovnanie medzi rôznymi verziami PCIe, ako je jeho rýchlosť v závislosti od dostupnej konfigurácie:

V.	úvod	Presun pruhom	Šírka pásma
× 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	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	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)

Spätná kompatibilita Potrebujeme PCI Express 4.0?

V súčasnosti je najznámejšou aplikáciou, ktorú všetci vieme používať sloty PCIe, grafická karta. V tejto chvíli všetci vieme, že pre sebavedomý herný tím potrebujeme vyhradenú grafickú kartu, ktorá pracuje prostredníctvom PCIe 3.0 x16, to znamená, že na prenos údajov máme zbernicu 126 Gbps. Ale koľko skutočne potrebujeme? Pri prenose hry v rozlíšení 4 K pri 144 Hz a 10-bitovej farebnej hĺbke by sme potrebovali približne 35, 8 Gbps zbernicu.

To znamená, že na prenos obrazových údajov máme šírku zbernice približne 70%. Pamätajme, že ide o obojsmerné údaje, takže tu už vstupuje do úvahy zbernica proti prúdu a po prúde. Napríklad v súčasnosti nemá zmysel mať napríklad PCie 4.0 na grafickej karte. Ak hovoríme o multi GPU, tak by bola šírka oveľa viac využitá kvôli paralelizmu, ale stále viac než dosť.

Môžeme však tiež povedať, že to potrebujeme, a to kvôli začleneniu nových SSD NVMe. Doteraz všetci pracovali s použitím PCI 3.0 x4, ale v tomto aspekte výrobcovia čoskoro našli limit a dosiahli rýchlosť čítania veľmi blízko k tým dostupným 3, 94 GB / s. Riešením nie je zaviesť viac pruhov do slotu M.2 jednoduchým obmedzením kapacity procesora a čipovej sady, ale zvýšiť ho na dvojnásobnú šírku pásma, pretože výrobcovia ako AORUS alebo Corsair už majú svoj vlastný M.2 PCie 4.0 a viac ako 4000 MB / s.

Čo sa teda stane s používateľmi, ktorí udržiavajú svoje PCIe 3.0 a chcú používať periférne zariadenie 4.0? Pokiaľ ide o pripojenie, nebude mať problém, pretože spoločnosť PCIe od začiatku ponúka spätnú kompatibilitu s predchádzajúcimi normami. V skutočnosti 3.0, 4.0 a čoskoro 5.0 budú vo svojich prenosoch naďalej používať kódovanie 128b / 130b. Jedinou nevýhodou bude, že obmedzí rýchlosť autobusu.

PCI Express 4.0 na SSD a grafickej karte

Určite by sa mala zdôrazniť vynikajúca práca, ktorá sa vykonala na pevných úložiskách. Pretože sa rozhranie M.2 javilo ako pracujúce v x4 jazdných pruhoch a podľa protokolu NVMe, rýchlosti sa v priebehu niekoľkých mesiacov znásobili a na konfiguráciu pamäte založenú na 3D NAND potrebovali viac ako 4000 MB / s.

Výrobcovia ako AORUS alebo Corsair predstavili svoje nové SSD schopné pracovať pri teoretických rýchlostiach 5 000 MB / s pri postupnom čítaní a 4400 MB / s písomne ​​s architektúrou NAND 3D TLC od spoločnosti Toshiba. Tieto čísla sú približne o 40% vyššie ako v predchádzajúcej generácii SSD a ani zďaleka nedosiahli limit, pretože aj napriek tomu zostáva cesta k 7 88 GB / s k dispozícii iba v 4 jazdných pruhoch.

Táto zmena prináša niektoré podrobnosti, ktoré je potrebné zvážiť pri inštalácii týchto SSD, napríklad potreba aktivovať politiku vyrovnávacej pamäte pre zápis, aby sa dosiahli lepšie prenosy. Samozrejme, ďalším mierne dôležitým detailom je doska kompatibilná s PCIe a zatiaľ ich budú mať iba AMD.

Odporúčame skontrolovať obe možnosti, aby ste dosiahli najlepší výkon pri SSD

Ďalším zariadením, ktoré máme na trhu s PCI Express 4.0, sú nové grafické karty AMD Radeon RX 5700 a 5700 XT. Z praktických dôvodov to nie je niečo dôležité, pretože sme jasne videli, že s 3, 0 sme zostali, ale nie je nesprávne implementovať nový štandard a viesť cestu.

AMD Ryzen 3000 a AMD X570, prvý kompatibilný s PCI Express 4.0

Prvý výrobca, ktorý vstúpil na trh so stolnými počítačmi s týmto novým PCIe 4.0, bol AMD vďaka svojej novej generácii procesorov Ryzen. Niektoré procesory s litografiou v 7 nm FinFET boli pokrstené ako Zen2, ktorý teraz ponúka 16 komunikačných rozhraní PCIe 4.0 v komunikačnom rozhraní I / O pre grafickú kartu a celkom 24 jazdných pruhov. Nielenže sú to procesory s veľkým zlepšením výkonu pri narábaní s inštrukciami, ale sú schopné pracovať s oveľa väčším objemom údajov.

V skutočnosti nové základné dosky prispôsobené tejto novej generácii používajú čipovú sadu AMD X570, ktorá nemá najmenej 20 jazdných pruhov PCI Express 4.0. V článku, ktorý sme už pripravili, uvidíme porovnanie čipovej sady X570 vs X470 atď. Jedným z hlavných je toto. Základná konfigurácia pozostáva z 8 pruhov, ktoré budú povinné pre PCIe 4.0, a ďalších 8 pruhov sa môže použiť pre iné zariadenia, ako napríklad SATA alebo periférne zariadenia, ako napríklad USB, pričom výrobcovia majú určitú slobodu pri prideľovaní. Zostávajúce 4 pruhy sú pre výrobcov na výber, hoci v zásade budú určené na konfiguráciu 4x SATA 6 Gbps alebo 2x PCIe 4, 0 x2.

Vďaka výkonu týchto dvoch prvkov pozostáva komunikačná zbernica medzi procesorom a čipovou sadou zo 4 jazdných pruhov PCI Express 4.0. Pokiaľ ide o prideľovanie prevádzkových intervalov, v porovnaní s predchádzajúcou generáciou vidíme aj niekoľko nových funkcií, pretože samotná čipset zaviedla niekoľko ďalších slotov PCIe x1 a x16 (pracujúcich na x4) 4.0 a dokonca dva sloty M.2 x4 pre tieto nové SSD. Ďalšou podstatnou zmenou je podpora až 8 portov USB 3.1 Gen2 10 Gbps, čo doteraz nebolo možné.

Pokiaľ ide o iný hardvér kompatibilný s PCI Express 4.0, môžeme spomenúť procesor IBM POWER9 alebo Falcon Mesa FPGA s výrobným procesorom Intel 10nm, ktorý je kompatibilný s PCI Express 4.0 ako vstavaný blok IP prostredníctvom EMIB. Nová generácia procesorov Intel ešte len príde a je zrejmé, že implementuje aj program PCI Express 4.0.

Rozdiel vo výkone NVME PCI Express 3.0 v porovnaní s PCI Express 4.0

Aj keď je to niečo, čo môžeme rýchlo prehľadávať prostredníctvom našich recenzií, budeme porovnávať postupné čítanie a zápis SSD PCI Express 3.0 oproti štvrtej generácii s PCI Express 4.0. Perfektní kandidáti sú Corsair MP510 vs. MP600.

model	Postupné čítanie (MB / s)	Sekvenčné písanie (MB / s)
Corsair MP510	3 380 MB / s	2 700 MB / s
Corsair MP600	4 950 MB / s	4 250 MB / s

A tu naše testy:

Závery a budúcnosť odvetvia

Ak existuje niečo, o čom musíme mať jasno, je to, že v súčasnosti ponúka PCI e 4.0 svoju maximálnu výhodu, pokiaľ ide o pamäťové zariadenia a internú komunikáciu medzi zariadeniami, napríklad CPU a čipovou sadou. Hardvér, ako sú grafické karty, sa stále ani zďaleka nedostane do problémov s verziou 3.0 a oveľa menej so 4, 0, takže pre hráčov bude výsledok prakticky rovnaký.

PCI-SIG už odomklo svoje rozhranie PCIe 5.0 tento rok, je však zrejmé, že základné dosky s touto zbernicou neuvidíme až do roku 2022, aby sme sa pokúsili trochu predĺžiť životnosť súčasného štandardu. Nemá širokú škálu aplikácií od každého k bežnému užívateľovi.

Necháme vás s nasledujúcimi článkami:

Ak chcete poskytnúť viac informácií o tejto téme alebo máte akékoľvek otázky, pozývame vás, aby ste nám napísali do poľa pre komentáre alebo aby ste diskutovali o nej na našom Fóre hardvéru.