→ Pci exprimuje 4,0 gen4

PCI Express 4.0 je již v našich stolních počítačích realitou díky příchodu nové generace AMD Ryzen Zen2 a čipové sady AMD X570. Nový standard PCI-SIG je s námi od roku 2017, ale bylo to v první polovině roku, kdy výrobci měli možnost začít používat to, co si zaslouží. V tomto článku uvidíme vše, co potřebujeme vědět o tomto novém nebo lépe řečeno aktualizovaném komunikačním rozhraní.

Index obsahu

PCI Express evoluce a novinky

Také známý jako PCI Express nebo jednoduše PCI-e, jedná se o vysokorychlostní sběrnici, která se dnes používá ve všech stolních a profesionálních výpočetních zařízeních. Prakticky všechny vysoce výkonné komponenty v počítači odesílají vstupní a výstupní data přes takovou sběrnici.

Subjektem podle tohoto komunikačního standardu je PCI-SIG a odemkl tuto verzi 4.0 poprvé v roce 2017, ale nedosáhl nás a dokonce i našich stolních počítačů až do tohoto roku 2019. Důvod je zatím velmi jednoduchý, až dosud, Velmi málo zařízení potřebovalo vyšší šířku pásma než nám dává PCIe 3.0, ale s příchodem nových pevných paměťových jednotek NVMe a vyšší hustotou výměny dat mezi CPU a čipovou sadou tato sběrnice vstoupila z zabalené v průmyslu.

Od zavedení tohoto standardu v roce 2003 jsme prošli celkem čtyřmi aktualizacemi. Ve všech z nich byla konstanta, a to je zdvojnásobení šířky sběrnice v každé iteraci. Trvání každé z verzí na trhu je přibližně 4 roky, až do příchodu verze 3.0, která byla udržována po dobu nejméně 7 let do roku 2017. PCI-SIG již odemkl i další aktualizaci, PCIe 5.0 ve stejném čtvrtletí roku 2019, ale na stolních počítačích zůstaneme s touto sběrnicí nejméně tři další roky, protože jen málo z nich jsou zařízení, která stále potřebují takovou šířku pásma.

Šířka pásma

PCI Express je založen na jízdních pruzích nebo datových jízdních pruzích, které se podobají pruhu dálnice, ale kde automobily mohou obíhat oběma směry, i když v tomto případě elektřiny. Konkrétně, PCIe 4.0 je schopen zdvojnásobit přenosovou rychlost verze 3.0, a tak dosáhnout ne méně než 16 GT / s (Transfer Gigabits) pro každý z těchto nahoru a dolů pruhů, vzhledem k tomu, že je obousměrný. Pokud toto měření předáme hodnotám, s nimiž denně pracujeme, čelíme rychlosti 1969, 2 MB / s pro každý pruh, v porovnání s 984, 6 MB / s pro sběrnici PCIe 3.0.

Dalším aspektem, který také zlepšuje, je latence v komunikaci tím, že má větší šířku sběrnice a PHY přijímač, který řídí informace o elektrickém okraji každého z pruhů díky odpovídajícímu PCIe řadiči. Z praktických důvodů je dosaženo lepší správy saturace sběrnice a snížené latence v I / O komunikaci, což zlepšuje škálovatelnost v závislosti na tom, která zařízení připojujeme.

Pokud jde o potřebu, PCI Express 4.0 zatím není nepostradatelný, ale způsob, jak se připravit na nejbližší budoucnost. Síťová komunikace rychlostí 10 Gb / s je stále častější, zejména nyní s příchodem 5G. Vysoká poptávka po připojení USB 3.1 Gen2 a brzy USB 3.2 s 20 Gb / s, spolu s novými SSD NVMe PCIe x4, které již dosáhly limitu 3, 94 GB / s, byla jednou z hlavních příčin jeho implementace.

Uvidíme v následující tabulce srovnání různých verzí PCIe, jako jeho rychlost v závislosti na dostupné konfiguraci:

V.	Úvod	Převod po pruhu	Šířka 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)

Zpětná kompatibilita Potřebujeme PCI Express 4.0?

V současné době je nejznámější aplikace, kterou všichni víme, používat sloty PCIe, prostřednictvím grafické karty. V tuto chvíli všichni víme, že pro sebe-respektující herní tým potřebujeme speciální grafickou kartu, která pracuje prostřednictvím PCIe 3.0 x16, to znamená, že pro přenos dat máme sběrnici 126 Gbps. Kolik však opravdu potřebujeme? Při přenosu hry ve 4K rozlišení při 144 Hz a 10bitové barevné hloubce bychom potřebovali přibližně 35, 8 Gbps sběrnici.

To znamená, že pro přenos obrazových dat máme šířku sběrnice přibližně 70%. Připomeňme si, že se jedná o obousměrná data, takže zde již přichází v úvahu sběrnice proti proudu a po proudu. Například v současné době nemá smysl mít například PCie 4.0 na grafické kartě. Pokud mluvíme o multi GPU, dobře, šířka by byla podstatně více využita kvůli paralelismu, ale stále více než dost.

Můžeme však také říci, že to potřebujeme, a to díky začlenění nových NVMe SSD. Doposud všichni pracovali s použitím PCI 3.0 x4, ale v tomto aspektu výrobci brzy našli limit a dosáhli četnosti čtení velmi blízko těm dostupným 3, 94 GB / s. Řešením není zavedení více pruhů do slotu M.2 pouhým omezením kapacity procesoru a čipové sady, ale jeho zvýšení na dvojnásobnou šířku pásma, protože výrobci jako AORUS nebo Corsair již vlastní M.2 PCie 4.0 a více než 4000 MB / s.

Co se tedy stane s uživateli, kteří udržují své PCIe 3.0 a chtějí používat periferní zařízení 4.0? Pokud jde o konektivitu, nebude to mít žádný problém, protože PCIe od začátku nabízí zpětnou kompatibilitu s předchozími standardy. Ve skutečnosti 3.0, 4.0 a brzy 5.0 budou ve svých přenosech nadále používat kódování 128b / 130b. Jedinou nevýhodou bude, že omezí rychlost autobusu.

PCI Express 4.0 na SSD a grafické kartě

Vynikající práce, kterou bylo provedeno na solidním úložišti, by se určitě měla zdůraznit. Protože se zdálo, že rozhraní M.2 pracuje na x4 jízdních cestách a podle protokolu NVMe, rychlosti se během několika měsíců znásobily a pro konfiguraci paměti založené na 3D NAND potřebovaly více než 4000 MB / s.

Výrobci jako AORUS nebo Corsair představili své nové SSD schopné pracovat při teoretických rychlostech 5000 MB / s při sekvenčním čtení a 4400 MB / s písemně s architekturou Toshiba NAND 3D TLC. Tato čísla jsou přibližně o 40% vyšší než předchozí generace SSD a zdaleka nedosáhla limitu, protože, i když zůstává cesta k 7 , 88 GB / s k dispozici pouze ve 4 jízdních pruzích.

Tato změna přináší některé podrobnosti, které je třeba zvážit při instalaci těchto SSD, například potřeba aktivovat politiku mezipaměti zápisu pro dosažení lepších přenosů. Samozřejmě dalším mírně důležitým detailem je deska kompatibilní s PCIe a prozatím je bude mít pouze AMD.

Doporučujeme zkontrolovat obě možnosti, abyste dosáhli nejlepšího výkonu s jednotkou SSD

Dalším zařízením, které nabízíme na trhu s PCI Express 4.0, jsou nové grafické karty AMD Radeon RX 5700 a 5700 XT. Z praktických důvodů to není něco důležitého, protože jsme jasně viděli, že s 3.0 jsme zbyli, ale není správné implementovat nový standard a vést cestu.

AMD Ryzen 3000 a AMD X570, první kompatibilní s PCI Express 4.0

Prvním výrobcem, který uvedl na trh stolních počítačů s tímto novým PCIe 4.0, byl AMD díky nové generaci procesorů Ryzen. Některé procesory s litografií v 7 nm FinFET pokřtěny jako Zen2, které nyní nabízejí 16 komunikačních rozhraní PCIe 4.0 v komunikačním rozhraní I / O pro grafickou kartu a celkem 24 jízdních pruhů. Nejenže jsou to procesory s velkým zlepšením výkonu při nakládání s instrukcemi, ale jsou také schopny pracovat s mnohem větším objemem dat.

Ve skutečnosti nové základní desky přizpůsobené této nové generaci používají čipovou sadu AMD X570, která má nejméně 20 pruhů PCI Express 4.0. V článku, který jsme již připravili, uvidíme srovnání čipové sady X570 vs X470 atd., A jedním z hlavních je toto. Základní konfigurace sestává z 8 pruhů, které budou povinné pro PCIe 4.0, a dalších 8 pruhů lze použít pro jiná zařízení, jako je SATA nebo periferie, jako je například USB, přičemž výrobci mají určitou svobodu při přidělování. Zbývající 4 jízdní pruhy jsou pro výrobce volně na výběr, i když v zásadě budou určeny pro konfiguraci 4x SATA 6 Gbps nebo 2x PCIe 4, 0 x2.

Díky síle těchto dvou prvků sestává komunikační sběrnice mezi CPU a čipovou sadou ze 4 cest PCI Express 4.0. Pokud jde o přidělování slotů, vidíme také poměrně málo nových funkcí v porovnání s předchozí generací, protože samotná čipová sada zavedla několik dalších slotů PCIe x1 a x16 (pracuje na x4) 4.0 a dokonce dva M.2 x4 sloty pro tyto nové SSD. Další podstatnou změnou je podpora až 8 portů USB 3.1 Gen2 10 Gbps, což dosud nebylo možné.

Pokud jde o další hardware kompatibilní s PCI Express 4.0, můžeme zmínit procesor IBM POWER9 nebo Falcon Mesa FPGA s výrobním procesorem Intel 10nm, který je kompatibilní s PCI Express 4.0 jako vestavěný blok IP prostřednictvím EMIB. Nová generace procesorů Intel má teprve přijít a je jasné, že bude také implementovat PCI Express 4.0.

Rozdíl ve výkonu NVME PCI Express 3.0 vs PCI Express 4.0

Ačkoli je to něco, co můžeme rychle prohledat našimi recenzemi, budeme porovnávat sekvenční čtení a zápis PCI Express 3.0 SSD proti čtvrté generaci s PCI Express 4.0. Perfektní kandidáti jsou Corsair MP510 vs. MP600.

Model	Sekvenční čtení (MB / s)	Sekvenční zápis (MB / s)
Corsair MP510	3 380 MB / s	2 700 MB / s
Corsair MP600	4 950 MB / s	4 250 MB / s

A tady naše testy:

Závěry a budoucnost odvětví

Pokud existuje něco, o čem musíme mít jasno, je to, že prozatím nabízí PCI e 4.0 svou maximální výhodu, pokud jde o paměťová zařízení a interní komunikaci mezi zařízeními, například CPU a čipovou sadou. Hardware, jako jsou grafické karty, se ani zdaleka nedostal do potíží s verzí 3.0 a mnohem méně než 4.0, takže pro hráče bude výsledek prakticky stejný.

PCI-SIG již letos odemklo své rozhraní PCIe 5.0, ale je zřejmé, že základní desky s touto sběrnicí neuvidíme až do roku 2022, abychom se pokusili trochu prodloužit životnost současného standardu, pro tento 4, 0 Nemá širokou škálu aplikací od každého běžného uživatele.

Necháme vás s následujícími články:

Pokud chcete poskytnout více informací o tomto tématu nebo máte jakékoli dotazy, zveme vás, abyste nám napsali do pole komentáře nebo diskutovali o něm na našem Fóru hardwaru.