→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 - це вже реальність наших настільних комп'ютерів завдяки приходу нового покоління AMD Ryzen Zen2 та чіпсету AMD X570. Новий стандарт PCI-SIG є у нас з 2017 року, але це було в першій половині року, коли виробники мали можливість почати надавати йому те, що заслуговує. У цій статті ми побачимо все, що потрібно знати про цей новий, а краще сказати, оновлений комунікаційний інтерфейс.

Зміст індексу

Еволюція та новини PCI Express

Також відомий як PCI Express або просто PCI-e, це високошвидкісна шина, яка сьогодні використовується у всьому настільному та професійному обчислювальному обладнанні. Практично всі високопродуктивні компоненти в комп'ютері надсилають вхідні та вихідні дані через таку шину.

Суб'єкт, що відповідає цьому стандарту зв'язку, є PCI-SIG і вперше розблокував цю версію 4.0 в 2017 році, але вона не дійшла до нас і навіть на настільних комп'ютерах до цього року 2019. І причина дуже проста, до цих пір, Дуже мало пристроїв потребували більш високої пропускної здатності, ніж нам дає PCIe 3.0, але з приходом нових твердотільних накопичувачів NVMe та більшою щільністю обміну даними між процесором і чіпсетом ця шина перейшла з упакований у промисловості.

З моменту впровадження цього стандарту у 2003 році ми пройшли чотири оновлення. У них спостерігається константа, і це подвоєння ширини шини в кожній ітерації. Тривалість кожної з версій на ринку становить приблизно 4 роки, до появи версії 3.0, яка зберігалася не менше 7 років до 2017 року. PCI-SIG вже розблокував навіть наступне оновлення - PCIe 5.0 у цьому ж кварталі 2019 року, але на настільних комп’ютерах ми залишимося з цією шиною ще щонайменше ще три роки, оскільки небагато пристроїв, яким ще потрібна така пропускна здатність.

Ширина смуги

PCI Express базується на смугах, або смугах передачі даних, що нагадують смугу шосе, але там, де автомобілі можуть циркулювати в обох напрямках, хоча в цьому випадку електрика. Зокрема, PCIe 4.0 здатний удвічі перевищити швидкість передачі версії 3.0, таким чином досягаючи не менше 16 ГТ / с (передачі гігабітів) для кожної з цих смуг вгору та вниз, завдяки тому, що вона двостороння. Якщо ми передаємо це вимірювання значенням, з якими ми працюємо щодня, ми стикаємося зі швидкістю 1969, 2 Мб / с для кожної смуги, порівняно з 984, 6 Мб / с для шини PCIe 3.0.

Ще одним аспектом, який також покращується, є затримка в комунікаціях завдяки більшій ширині шини та приймачу PHY, який керує інформацією електричного запасу кожної із смуг завдяки відповідному контролеру PCIe. Для практичних цілей досягається краще управління насиченням шини та зменшення затримки в комунікаціях вводу / виводу, покращуючи масштабованість залежно від того, до яких пристроїв ми підключаємось.

Що стосується потреби, PCI Express 4.0 ще не є незамінним сьогодні, але є способом підготовки до найближчого майбутнього. Мережева комунікація зі швидкістю 10 Гбіт / с стає все частішою, особливо зараз з появою 5G. Високий попит на підключення USB 3.1 Gen2 та незабаром USB 3.2 з 20 Гбіт / с, а також нові NVMe PCIe x4 SSD, які вже встановили ліміт у 3, 94 ГБ / с, стали однією з головних причин його впровадження.

Давайте побачимо в наступній таблиці порівняння між різними версіями PCIe, як його швидкість залежно від доступної конфігурації:

V.	Вступ	Переїзд по провулку	Ширина смуги
× 1	× 4	× 16
1, 0	2003 рік	2, 5 ГТ / с	250 Мб / с (2 Гбіт / с)	1, 0 Гб / с	4, 0 ГБ / с (32 Гбіт / с)
2.0	2007 рік	5, 0 ГТ / с	500 Мб / с (4 Гбіт / с)	2, 0 ГБ / с	8, 0 Гб / с (64 Гбіт / с)
3.0	2010 рік	8, 0 ГТ / с	984, 6 Мб / с (7, 9 Гбіт / с)	3, 94 ГБ / с	15, 8 ГБ / с (126 Гбіт / с)
4.0	2017 рік	16, 0 ГТ / с	1969 Мб / с (15, 8 Гбіт / с)	7, 88 Гб / с	31, 5 ГБ / с (252, 1 Гбіт / с)
5, 0	2019 рік	32, 0 ГТ / с	3938 Мб / с (31, 6 Гбіт / с)	15, 75 Гб / с	63, 0 Гб / с (32 Гбіт / с)

Зворотна сумісність Чи потрібен нам PCI Express 4.0?

В даний час найвідомішим додатком, для якого всі ми знаємо, що використовується слоти PCIe, є відеокарта. На даний момент ми всі знаємо, що для поважаючої себе ігрової команди нам потрібна спеціальна відеокарта, яка працює через PCIe 3.0 x16, тобто у нас є шина 126 Гбіт / с для передачі даних. Але скільки нам насправді потрібно? Ну а для передачі гри в 4К дозволу на 144 Гц та 10-бітової глибини кольору нам знадобиться приблизно шина 35, 8 Гбіт / с.

Це означає, що у нас ширина шини приблизно 70% для передачі даних зображення. Згадаймо, що це двонаправлені дані, тому сюди вже входить розгляд висхідної та нижньої шини. Тому, безумовно, немає сенсу мати, наприклад, PCie 4.0 на відеокарті. Якщо говорити про багато GPU, то ширина була б значно більше використана через паралелізм, але все ж більш ніж достатня.

Але ми також можемо сказати, що нам це потрібно, і це пов’язано з включенням нових NVMe SSD-дисків. До цього часу вони працювали за допомогою PCI 3.0 x4, але в цьому аспекті виробники незабаром знайшли межу, досягнувши швидкості читання, дуже близької до тих, що були доступні 3, 94 ГБ / с. Рішення полягає не в тому, щоб вводити більше доріжок в слот M.2, просто обмеживши ємність процесора і чіпсета, а збільшити його вдвічі більше пропускної здатності, оскільки виробники, такі як AORUS або Corsair, вже мають власну M.2 PCie 4.0 a більше 4000 Мб / с.

Що ж відбувається з користувачами, які підтримують свій PCIe 3.0 і хочуть використовувати периферійний 4.0? Ну, це не матиме жодних проблем з точки зору підключення, оскільки з самого початку PCIe пропонував відсталу сумісність з попередніми стандартами. Насправді 3.0, 4.0 та незабаром 5.0 продовжуватимуть використовувати кодування 128b / 130b у своїх передачах. Єдиним недоліком буде те, що він обмежить швидкість автобуса.

PCI Express 4.0 на SSD та відеокарті

Безумовно, слід відзначити відмінну роботу, зроблену на твердому зберіганні. Оскільки інтерфейс M.2 з'явився, що працює на смугах x4 та за протоколом NVMe, швидкості зросли за лічені місяці, і для його конфігурації пам'яті на основі 3D NAND потрібно більше 4000 Мб / с.

Виробники, такі як AORUS або Corsair, представили свої нові SSD, здатні працювати з теоретичною швидкістю 5000 МБ / с при послідовному читанні та 4400 МБ / с у письмовій формі з архітектурою NAND 3D TLC Toshiba. Ці показники приблизно на 40% більше, ніж SSD попереднього покоління, і далеко не досягли межі, оскільки, хоча це залишається дорогою до 7 , 88 ГБ / с, доступних лише у 4 смугах.

Ця зміна приносить деякі деталі, які слід враховувати при встановленні цих SSD, наприклад, необхідність активації політики кешування запису для досягнення кращих передач. Звичайно, ще одна важлива деталь - наявність плати, сумісної з PCIe, і наразі їх матиме лише AMD.

Ми рекомендуємо перевірити обидва варіанти, щоб мати найкращі показники роботи з SSD

Іншим пристроєм, який ми маємо на ринку з PCI Express 4.0, є нові відеокарти AMD Radeon RX 5700 та 5700 XT. Для практичних цілей це не є чимось важливим, оскільки ми чітко бачили, що з 3.0 ми залишилися, але це неправильно впроваджувати новий стандарт і вести шлях.

AMD Ryzen 3000 і AMD X570, перший сумісний з PCI Express 4.0

Першим виробником, який вийшов на ринок настільних комп'ютерів з цим новим PCIe 4.0, став AMD завдяки новому поколінню процесорів Ryzen. Деякі процесори з літографією в 7 нм FinFET хрестилися як Zen2, які тепер пропонують 16 смуг PCIe 4.0 у своєму інтерфейсі зв'язку I / O для відеокарти та загалом 24 смуги. Вони не тільки є процесорами, які значно покращують продуктивність в роботі з інструкціями, але й здатні працювати із значно більшим обсягом даних.

Насправді нові материнські плати, адаптовані до цього нового покоління, використовують чіпсет AMD X570, який має не менше 20 доріжок PCI Express 4.0. У статті, яку ми вже підготували, ми побачимо порівняння між чіпсетом X570 проти X470 тощо, і однією з основних є ця. Основна конфігурація складається з 8 доріжок, які будуть обов'язковими для PCIe 4.0, а ще 8 смуг можна використовувати для інших пристроїв, таких як SATA або периферійних пристроїв, таких як USB, наприклад, у виробників, які мають певну свободу розподілу. Решта 4 смуги є вільним вибором для виробників, хоча в принципі вони будуть призначені для конфігурації 4x SATA 6 Gbps або 2x PCIe 4.0 x2.

Завдяки потужності цих двох елементів шина зв'язку між процесором і чіпсетом складається з 4 смуг PCI Express 4.0. Що стосується розподілу слотів, ми також бачимо досить багато нових функцій порівняно з попереднім поколінням, оскільки сам чіпсет представив декілька інших слотів PCIe x1 та x16 (які працюють на x4) 4.0 і навіть два слоти M.2 x4 для ці нові SSD. Ще однією істотною зміною є підтримка до 8 портів 3.1 3.1 Gen2 10 Гбіт / с, що до цього часу було неможливим.

Що стосується іншого обладнання, сумісного з PCI Express 4.0, ми можемо згадати процесор IBM POWER9 або Falcon Mesa FPGA з виробничим процесором Intel 10nm, сумісний з PCI Express 4.0 як вбудований блок IP через EMIB. Нове покоління процесорів Intel ще чекає, і зрозуміло, що він також буде реалізовувати PCI Express 4.0.

Різниця в продуктивності NVME PCI Express 3.0 проти PCI Express 4.0

Хоча ми можемо швидко шукати наші відгуки, ми порівнюємо послідовне читання та запис PCI Express 3.0 SSD проти четвертого покоління з PCI Express 4.0. Ідеальними кандидатами є Corsair MP510 проти MP600.

Модель	Послідовне зчитування (МБ / с)	Послідовне записування (МБ / с)
Corsair MP510	3, 480 Мб / с	2700 Мб / с
Corsair MP600	4 950 МБ / с	4, 250 МБ / с

І ось наші тести:

Висновки та майбутнє галузі

Якщо є щось, що нам повинно бути зрозуміло, це те, що наразі PCI e 4.0 пропонує максимальну перевагу в частині пристроїв зберігання даних та внутрішньої комунікації між пристроями, наприклад, процесором та чіпсетом. Обладнання, таке як відеокарти, все ще далеко не потрапляє в проблему версії 3.0 і набагато менше цього 4.0, тому для геймерів результат буде практично однаковим за продуктивністю.

PCI-SIG вже розблокував інтерфейс PCIe 5.0 цього року, але зрозуміло, що ми не побачимо материнські плати з цією шиною принаймні до 2022 року, щоб спробувати трохи продовжити життя поточного стандарту, на сьогоднішній день цей 4.0 все ще Він не має широкого спектру застосувань від кожного до звичайного користувача.

Ми залишаємо вам такі статті:

Якщо ви хочете надати більше інформації про цю тему або маєте будь-які запитання, ми запрошуємо вас написати нам у полі коментарів або обговорити її на нашому апаратному форумі.