→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 уже стал реальностью для наших настольных компьютеров благодаря появлению нового поколения AMD Ryzen Zen2 и чипсета AMD X570. Новый стандарт PCI-SIG появился у нас с 2017 года, но это было в первой половине года, когда у производителей была возможность начать использовать его, которого оно заслуживает. В этой статье мы увидим все, что нам нужно знать об этом новом, или, точнее, обновленном интерфейсе связи.

Указатель содержания

Эволюция PCI Express и новости

Также известная как PCI Express или просто PCI-e, это высокоскоростная шина, которая сегодня используется во всем настольном и профессиональном компьютерном оборудовании. Практически все высокопроизводительные компоненты компьютера отправляют входные и выходные данные по такой шине.

В соответствии с этим стандартом связи PCI-SIG впервые разблокировал эту версию 4.0 в 2017 году, но до 2019 года он не дошел до нас и даже до наших настольных компьютеров. И причина очень проста до сих пор, Очень немногим устройствам нужна более высокая пропускная способность, чем нам дает PCIe 3.0, но с появлением новых твердотельных накопителей NVMe и более высокой плотностью обмена данными между процессором и набором микросхем эта шина поступила из упакованы в промышленности.

С тех пор как этот стандарт был внедрен в 2003 году, мы прошли четыре обновления. Во всех них была константа, то есть удваивать ширину шины в каждой итерации. Продолжительность каждой из версий на рынке составляет примерно 4 года, до появления версии 3.0, которая поддерживалась не менее 7 лет до 2017 года. PCI-SIG уже разблокировал даже следующее обновление, PCIe 5.0 в том же квартале 2019 года, но на настольных ПК мы останемся с этой шиной еще как минимум еще три года, поскольку лишь немногие устройства нуждаются в такой пропускной способности.

Ширина полосы

PCI Express основан на полосах, или полосах данных, напоминающих полосу шоссе, но где автомобили могут ездить в обоих направлениях, хотя в этом случае и электричество. В частности, PCIe 4.0 способен удвоить скорость передачи версии 3.0, достигая, таким образом, не менее 16 ГТ / с (гигабит передачи) для каждой из этих восходящих и нисходящих линий благодаря тому, что он является двунаправленным. Если мы передадим это измерение значениям, с которыми мы работаем ежедневно, мы столкнемся со скоростью 1969, 2 МБ / с для каждой полосы по сравнению с 984, 6 МБ / с для шины PCIe 3.0.

Другим аспектом, который также улучшается, является задержка в коммуникациях благодаря большей ширине шины и приемнику PHY, который управляет информацией об электрическом запасе каждой из дорожек благодаря соответствующему контроллеру PCIe. В практических целях достигается лучшее управление насыщением шины и сниженная задержка при обмене данными ввода / вывода, что повышает масштабируемость в зависимости от того, какие устройства мы подключаем.

Что касается необходимости, PCI Express 4.0 еще не является обязательным сегодня, но способ подготовиться к ближайшему будущему. Сетевая связь на скорости 10 Гбит / с становится все более частой, особенно сейчас, с появлением 5G. Высокий спрос на подключение USB 3.1 Gen2 и вскоре USB 3.2 с 20 Гбит / с, наряду с новыми твердотельными накопителями NVMe PCIe x4, которые уже нашли ограничение в 3, 94 ГБ / с, стал одной из основных причин его внедрения.

Давайте посмотрим в следующей таблице сравнение между различными версиями PCIe, поскольку его скорость зависит от доступной конфигурации:

V.	введение	Переезд по полосе	Ширина полосы
× 1	× 4	× 16
1, 0	2003	2, 5 ГТ / с	250 МБ / с (2 Гбит / с)	1, 0 ГБ / с	4, 0 ГБ / с (32 Гбит / с)
2, 0	2007	5, 0 ГТ / с	500 МБ / с (4 Гбит / с)	2, 0 ГБ / с	8, 0 ГБ / с (64 ГБ / с)
3.0	2010	8, 0 ГТ / с	984, 6 МБ / с (7, 9 Гбит / с)	3, 94 ГБ / с	15, 8 ГБ / с (126 ГБ / с)
4, 0	2017	16, 0 ГТ / с	1969 МБ / с (15, 8 Гбит / с)	7, 88 ГБ / с	31, 5 ГБ / с (252, 1 ГБ / с)
5.0	2019	32, 0 ГТ / с	3938 МБ / с (31, 6 ГБ / с)	15, 75 ГБ / с	63, 0 ГБ / с (32 ГБ / с)

Обратная совместимость Нужна ли нам PCI Express 4.0?

В настоящее время самым известным приложением, которое мы все знаем для использования слотов PCIe, является графическая карта. К настоящему времени мы все знаем, что для уважающей себя игровой команды нам нужна выделенная графическая карта, которая работает через PCIe 3.0 x16, то есть у нас есть шина 126 Гбит / с для передачи данных. Но сколько нам действительно нужно? Что ж, при передаче для игры в разрешении 4K при 144 Гц и 10-битной глубине цвета нам потребуется шина примерно 35, 8 Гбит / с.

Это означает, что у нас есть ширина шины приблизительно 70% для передачи данных изображения. Давайте вспомним, что это двунаправленные данные, поэтому сюда уже входит рассмотрение восходящей и нисходящей шины. Так что в настоящее время, безусловно, не имеет смысла иметь PCie 4.0 на видеокарте. Если говорить о мультипроцессоре, то ширина будет значительно больше использоваться из-за параллелизма, но все же более чем достаточно.

Но мы также можем сказать, что нам это нужно, и это связано с внедрением новых твердотельных накопителей NVMe. До сих пор все они работали с использованием PCI 3.0 x4, но в этом аспекте производители вскоре нашли предел, достигнув скоростей чтения очень близких к тем 3, 94 ГБ / с, которые были доступны. Решение состоит не в том, чтобы вводить больше дорожек в слот M.2, просто ограничивая емкость процессора и чипсета, а в том, чтобы увеличить его до удвоенной пропускной способности, поскольку такие производители, как AORUS или Corsair, уже имеют свои собственные M.2 PCie 4.0 a. более 4000 МБ / с.

Так что же происходит с пользователями, которые поддерживают свои PCIe 3.0 и хотят использовать периферийное устройство 4.0? Что ж, у него не будет никаких проблем с точки зрения подключения, поскольку с самого начала PCIe предлагал обратную совместимость с предыдущими стандартами. Фактически 3.0, 4.0 и скоро 5.0 продолжат использовать кодирование 128b / 130b в своих передачах. Единственным недостатком будет то, что это ограничит скорость автобуса.

PCI Express 4.0 на SSD и видеокарте

Отличная работа, которая была проделана на твердом хранилище, безусловно, должна быть подчеркнута. С тех пор как интерфейс M.2 появился на дорожках x4 и по протоколу NVMe, скорости увеличились за несколько месяцев, и для конфигураций памяти на основе 3D NAND потребовалось более 4000 МБ / с.

Такие производители, как AORUS или Corsair, представили свои новые твердотельные накопители, способные работать с теоретической скоростью 5000 МБ / с при последовательном считывании и 4400 МБ / с при записи с архитектурой Toshiba NAND 3D TLC. Эти цифры примерно на 40% больше, чем у предыдущего поколения твердотельных накопителей, и далеко не достигли предела, поскольку, несмотря на то, что до 7, 88 ГБ / с, они доступны только на 4 линиях.

Это изменение приносит некоторые детали, которые необходимо учитывать при установке этих SSD, например, необходимость активировать политику записи в кэш для достижения лучшей передачи. Конечно, еще одна немаловажная деталь - наличие платы, совместимой с PCIe, и пока она будет у AMD.

Мы рекомендуем проверить оба варианта, чтобы иметь лучшую производительность с SSD

Другое имеющееся на рынке устройство с PCI Express 4.0 - это новые видеокарты AMD Radeon RX 5700 и 5700 XT. Для практических целей это не является чем-то важным, так как мы ясно видели, что с 3.0 мы остались, но это не является ошибкой для внедрения нового стандарта и продвижения вперед.

AMD Ryzen 3000 и AMD X570, первый совместимый с PCI Express 4.0

Первым производителем, появившимся на рынке настольных ПК с этим новым PCIe 4.0, стал AMD благодаря новому поколению процессоров Ryzen. Некоторые процессоры с литографией в 7 нм FinFET крещены как Zen2, которые теперь предлагают 16 линий PCIe 4.0 в своем интерфейсе ввода-вывода для графической карты и всего 24 полосы. Они не только процессоры с большим улучшением производительности при обработке инструкций, но они могут работать с гораздо большим объемом данных.

Фактически, новые материнские платы, адаптированные к этому новому поколению, используют чипсет AMD X570, имеющий не менее 20 линий PCI Express 4.0. В статье, которую мы уже подготовили, мы увидим сравнение между чипсетом X570 и X470 и т. Д., И одним из основных является следующее. Базовая конфигурация состоит из 8 линий, которые будут обязательными для PCIe 4.0, и еще 8 линий можно использовать для других устройств, таких как SATA, или периферийных устройств, таких как USB, например, с производителями, имеющими некоторую свободу выделения. Остальные 4 полосы являются свободным выбором для производителей, хотя в принципе они будут предназначены для конфигурации 4x SATA 6 Гбит / с или 2x PCIe 4.0 x2.

Благодаря мощности этих двух элементов коммуникационная шина между процессором и набором микросхем состоит из 4 линий PCI Express 4.0. Что касается распределения слотов, мы также видим немало новых функций по сравнению с предыдущим поколением, поскольку сам чипсет представил несколько других слотов PCIe x1 и x16 (работающих на x4) 4.0 и даже два слота M.2 x4 для эти новые SSD. Еще одно существенное изменение - поддержка до 8 портов USB 3.1 Gen2 10 Гбит / с, что до сих пор было невозможно.

Что касается другого оборудования, совместимого с PCI Express 4.0, мы можем упомянуть процессор IBM POWER9 или FPGA Falcon Mesa с 10-нм производственным процессором Intel, который совместим с PCI Express 4.0 в качестве встроенного IP-блока. EMIB. Новое поколение процессоров Intel еще впереди, и очевидно, что оно также будет реализовывать PCI Express 4.0.

Разница в производительности NVME PCI Express 3.0 против PCI Express 4.0

Хотя это то, что мы можем быстро найти в наших обзорах, мы собираемся сравнить последовательное чтение и запись SSD PCI Express 3.0 с четвертым поколением с PCI Express 4.0. Идеальными кандидатами являются Corsair MP510 против MP600.

модель	Последовательное чтение (МБ / с)	Последовательная запись (МБ / с)
Corsair MP510	3480 МБ / с	2700 МБ / с
Corsair MP600	4950 МБ / с	4250 МБ / с

И вот наши тесты:

Выводы и будущее отрасли

Если есть что-то, о чем мы должны знать, так это то, что пока PCI e 4.0 предлагает максимальное преимущество с точки зрения устройств хранения и внутренней связи между устройствами, например, CPU и Chipset. Аппаратное обеспечение, такое как видеокарты, все еще далеки от проблем с версией 3.0 и намного меньше этой 4.0, поэтому для геймеров результат будет практически одинаковым по производительности.

В этом году PCI-SIG уже разблокировал свой интерфейс PCIe 5.0, но ясно, что мы не увидим материнские платы с этой шиной, по крайней мере, до 2022 года, чтобы попытаться немного продлить жизнь нынешнему стандарту, на сегодняшний день эта 4.0 все еще У него нет широкого спектра приложений от каждого обычному пользователю.

Мы оставляем вас со следующими статьями:

Если вы хотите предоставить больше информации по этой теме или у вас есть какие-либо вопросы, мы приглашаем вас написать нам в поле для комментариев или обсудить это на нашем форуме по аппаратному обеспечению.