PCIe 4.0 - Újdonságok, és frissítenie kell?

Az AMD biztosította azt a megtiszteltetést, hogy első vállalatként a PCIe Gen 4-et hozta asztali PC-kbe, az X570 chipset 2019 júniusában történő bevezetésével a Computexnél. A PCIe 4.0 ígéreteink szerint sok fejlesztést hoz a PCI Express interfészen, mivel ez a PCIe szabvány legnagyobb változása 2010 óta. Az írás idejére a PCIe Gen 4 még mindig nem elterjedt, de széles körű elfogadását kezdi elérni nem csak az AMD-hez hasonló processzoroktól és alaplapgyártóktól, de olyan grafikus kártyagyártóktól is, mint az Nvidia és az AMD saját Radeon részlege. De valóban szüksége van a PCIe Gen 4-re? És ha igen, akkor hogyan szerzi meg? Mielőtt azonban megválaszolnánk ezeket a kérdéseket, meg kell értenünk, mi is a PCIe 4.0 valójában.

Az X570 alaplapok, mint az ASUS ROG X570 vonal, támogatják a PCIe Gen 4-t - Kép: ASUS

Mi az a PCIe 4.0?

A PCIe 4.0 a széleskörűen megvalósított, nagysebességű kommunikációs interfész, a PCI vagy a Perifériás Komponens Interconnect Express néven ismert legújabb fejlesztése. Egyszerűen fogalmazva: a PCIe 4.0 a PCIe felület következő iterációja, amelyet arra használnak, hogy kiegészítő kártyákat, például grafikus kártyákat és M.2-meghajtókat csatlakoztasson az alaplaphoz. A PCIe jelenlegi generációja, a PCIe 3.0 2010 óta az asztali PC-k szabványa, és a PCIe 4.0 most frissítést kínál erre. A régebbi, de még mindig elég gyors PCIe 3.0-hoz képest az új PCIe 4.0 lényegében duplája a teljes átbocsátásnak. Ez azt jelenti, hogy a PCIe 4.0 dupla sávszélességet biztosít, mint a PCIe 3.0, és óriási 64 GB / s sebességgel érkezik, szemben a gyengén 32 GB / s PCIe 3.0-val x16-os kapcsolaton keresztül. A PCI-SIG, a PCI-szabványt kezelő testület alábbi diagramja bemutatja a sávszélesség különbségét a különböző PCIe-generációk között.

A PCIe Generation sávszélesség-fejlesztései - Kép: PCI-SIG

A két szabvány azonban szerkezetileg még mindig nagyon hasonló. A legfontosabb különbség csak az átviteli sebességekben és egyes esetekben abban rejlik, hogy a jelet nagyobb sebességgel sikeresen továbbítsák. Ahol a PCIe 3.0 8 GT / s sebességgel működött (a 0s és 1s bitek aránya), az új PCIe 4.0 sávonként 16 GT / s sebességgel működött. Ez megduplázza a teljes sávszélességet a PCIe 3.0 szabvány 32 GB / s-ról 64 GB / s PCIe 4.0-ra. A sávszélesség előnyén kívül azonban nagyon kevés különbség van a két generáció között, amelyek bármilyen jelentőséggel bírnak a végfelhasználó számára. A PCIe 4.0 jobb jelmegbízhatósággal és integritással rendelkezik a jobb teljesítmény érdekében.

Mi újság?

Nos, már megbeszéltük, hogy a legfontosabb dolog, ami megkülönbözteti a PCIe 4.0-t a PCIe 3.0-tól, a sávszélesség jelentős növekedése. Ahol a PCIe 3.0 maximális sávszélessége 32 GB / s volt, a PCIe 4.0 megduplázza ezt 64 GB / s-ra. Az azonban érdekes, hogy a PCIe 4.0 hogyan képes megduplázni a sávszélességet. A kódolási technikát meg kell érteni az átvihető adatok tényleges mennyiségének meghatározása érdekében.

A PCIe Gen 3.0 és a PCIe Gen 4.0 128b / 130b kódolási technikát alkalmaz, míg az idősebb generációk, például a PCIe 2.0 8b / 10b kódolási technikát alkalmaznak. Ez a kódolási technika a 128 bites adatokat 130 bites kódsorokká alakítja. Ez biztosítja az adatfolyam összehangolását, és ésszerű óra-helyreállítást is lehetővé tesz. Az óra helyreállítása az időzítési információk adatfolyamból történő kinyerésének folyamata. Mindez azt jelenti, hogy az egyes PCIe Gen 4.0 maximális elméleti sávszélesség Gbps-ben így néz ki:

16GT / s x (128b / 130b) = 15,754Gbps

A kódolás lehetővé teszi számunkra a PCIe adatfolyamok továbbításához szükséges általános költségek kiszámítását, és ezt a következő képlet mutatja meg:

([130b-128b] / 130b) x 100 = 1,54%

A sávszélesség megkétszereződését ezután olyan új PCIe vezérlők teszik lehetővé, mint amilyen az AMD X570 és B550 lapkakészlet. Alacsony veszteségű dielektromos anyagokat is használnak a folyamatban, amelyek lehetővé teszik a nagyobb sebességű jelek továbbterjedését a PCB-ken keresztül.

Generációs fejlesztések a PCIe szabványokban - Kép: PCI-SIG

PCIe 4.0 játékhoz

De mit jelent mindez a számítás és az elméleti kettős sávszélesség a játékosok számára? Várhatjuk, hogy a GPU-k megduplázódnak a sávszélesség növekedése miatt? Nos, valószínűleg már sejtette, hogy ez egyszerűen nem lehetséges. Igen, a PCIe 4.0 sokat javított a GPU és az alaplap összekapcsolási sávszélességén, de ez nem valós játékbeli teljesítményt jelent. A PCIe 4.0 GPU-k már léteznek, mind az AMD RX 5000 sorozatú, mind a 6000 sorozatú, valamint az Nvidia RTX 3000 sorozatú grafikus kártyákkal, amelyek támogatják a PCIe Gen 4-et. Azonban még akkor is, ha ezeket a fényes új PCIe Gen 4 grafikus kártyákat PCIe-vel párosítja Gen 4 alaplap, mint az X570, és egy PCIe Gen 4 CPU, mint a Zen 3 alapú Ryzen 5000 sorozat az AMD-től, még mindig nem látna értékelhető ütemet a teljesítményben.

Az Nvidia GeForce RTX 3000 sorozat támogatja a 4. generációs PCIe

De miért van ez? Nos, a legfőbb ok, amiért az extra sávszélesség nem segíti a teljesítmény javulását, az, hogy manapság még a PCIe Gen 3.0 sávszélességet sem használják ki teljesen a grafikus kártyák. A PCIe Gen 3.0 még mindig sok sávszélességet kínál, és a legtöbb csúcskategóriás grafikus kártya még a telítéshez sem került közel. Valójában sok olyan csúcskategóriás kártya, mint például az Nvidia GeForce RTX 3080, teljes teljesítményük közelébe képes futtatni még PCIe 3.0 x8 vagy PCIe 2.0 x16 hivatkozással is. Ezért nem fog segíteni, ha nagyobb sávszélességet ad hozzá egy még nem telített kapcsolathoz.

Ha mégis megpróbálunk a jövőbe nézni, láthatjuk, hogy a PCIe 4.0 extra sávszélessége valamikor a jövőben előnyt jelent. A videojátékok eszközmérete és grafikus bonyolultsága napról napra növekszik, így végre némi előnyt láthatunk a PCIe kapcsolat extra sebességével szemben, ha a PCIe 3.0 interfész egyszerűen nem képes lépést tartani. Különösen olyan terhelésigényes alkalmazásoknál, mint a gépi tanulás, továbbra is egyre nagyobb adatkészletekre van szükség, a PCIe 4.0 még mindig nagy szerepet játszhat abban, hogy a jövő gépeit ne akadályozza a PCIe link sávszélességének hiánya.

PCIe 4.0 a tároláshoz

Most arra a fő okra jutottunk, hogy a PCIe 4.0 valóban vonzó frissítés. A PCIe 4.0 sokkal, de sokkal gyorsabb tárolási lehetőségeket tesz lehetővé. Vannak olyan PCIe Gen 4 meghajtók, amelyek még a leggyorsabb NVMe PCIe Gen 3 meghajtókat is teljesen összetörik a nyers számok szempontjából, és csak a SATA meghajtókat szégyenlik meg. A PCIe Gen 4 segítségével végül azt látjuk, hogy a meghajtók az 5 GB / s-os számot átlépik a szekvenciális leolvasások szempontjából, míg a PCIe Gen 3 NVMe meghajtók általában 3,5 GB / s körüli csúcsot tesznek ki. Az egyik különösen gyors meghajtó, a Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0 óriási 5 GB / s olvasási és 4,3 GB / s írási sebességet ér el, ami körülbelül 35-40% -kal magasabb szekvenciális teljesítmény, mint a leggyorsabb M.2 PCIe Gen 3 SSD-nél is. Ennek oka, hogy a grafikus kártyákkal ellentétben ezen a platformon az SSD-k valóban kihasználhatják az extra sávszélességet.

A PCIe Gen 4 SSD-k sebessége - Kép: HotHardware

A helyzet még szélsőségesebbé válik, ha RAID-et ad a keverékhez. Mint ahogy elmagyaráztuk cikkünk a RAID-szintekről , A RAID 0 gyakorlatilag megduplázza a két RAID-be helyezett meghajtó sebességét, ugyanakkor veszélybe sodorja a meghajtók redundanciáját. Gigabyte egy PCIe 4.0 kiegészítő kártyát használt, amely négy 2 TB-os PCIe M.2 SSD-t tárolt a RAID 0-ban, és szembeötlő 15,4 GB / s olvasási és 15,5 GB / s írási sebességet ért el. Ez egy soha nem látott teljesítményszint, bár igaz, nagyon drága, de kizárólag a PCIe Gen 4 puszta sávszélességének javításával volt lehetséges.

Az AIC, amelyet a Gigabyte használt az őrült sávszélességű számok tolására - Kép: PCWorld

Hogyan lehet letölteni a PCIe 4.0-t?

Míg a PCIe 4.0 valóban lenyűgözően hangzik, ha olyan számokat hall, mint 15 GB / s, valóban van egy bizonyos követelményrendszer, amelyet teljesíteni kell a PCIe 4.0 működéséhez. A PCIe Gen 4 megszerzéséhez lényegében 3 dolognak kell megfelelnie.

• PCIe Gen 4 kompatibilis alaplap
• PCIe Gen 4 kompatibilis CPU
• PCIe Gen 4 kompatibilis GPU / SSD

Ha az alaplapokról beszélünk, az AMD két chipkészlete létezik, amelyek jelenleg a PCIe Gen 4-et támogatják az írás idején. Az X570 lapkakészlet és a B550 lapkakészlet a Red csapat egyetlen olyan chipkészlete, amely lehetővé teszi a PCIe Gen 4 kompatibilitást, és e kettő között is csak az X570 lapkakészlet teszi lehetővé a PCIe Gen 4 teljes körű kompatibilitását. A régebbi B450, X470, B350, X370, A320, valamint az A520 lapkakészletek nem támogatják a 4. generációs PCIe-t, és soha nem fogják, mivel a PCIe generációk nem kompatibilisek hátrafelé. Sőt, a TRX40 Threadripper platform és az AMD EPYC Rome szerver platform is támogatja a PCIe Gen 4-et.

Az Intel oldalán a Z490 platform valóban támogatja a PCIe Gen 4-et, bár az írás idején jelenleg nincsenek olyan Intel CPU-k, amelyek támogatnák a funkciót. Ez hamarosan várhatóan megváltozik, mivel megerősítést nyer, hogy az Intel 11^thA Gen Rocket Lake asztali CPU-k nem csak a Z490-es táblákkal működnek, hanem támogatni fogja a PCIe Gen 4-et is szóval ez pozitív dolog a Team Blue-tól. A középkategóriás B-sorozat és a költségvetésű H-sorozatú táblák semmiképpen sem támogatják a PCIe Gen 4-et.

A 11. generációs Intel Rocket Lake CPU-k szintén megerősítették a PCIe Gen 4 támogatását - Kép: Intel

Ami a CPU-kat illeti, az AMD Ryzen 3000 sorozat és az új AMD Ryzen 5000 sorozat hivatalosan is támogatja a PCIe Gen 4-et. Az Intel az írás idején még mindig nem támogatja az asztali CPU-k PCIe Gen 4-ét, de a közelgő Rocket Lake 11^thA Gen CPU-k megerősítik, hogy támogatják a funkciót.

Végül azok a termékek, amelyeket ténylegesen a PCIe bővítőhelyekre fog tenni. Ami a GPU-kat illeti, az Nvidia RTX 3000, az AMD RX 5000 és az AMD RX 6000 sorozatú grafikus kártyák hivatalosan támogatják ezt a funkciót. Az SSD-khez különféle PCIe Gen 4 SSD-k közül választhatunk, sok különböző gyártó által. Néhány figyelemre méltó a Corsair Force MP600, a Sabrent Rocket 4.0, a Samsung 980 Pro, a Seagate FireCuda és a Gigabyte Aorus PCIe 4.0 SSD.

A Corsair MP600 az egyik leggyorsabb PCIe Gen 4 meghajtó - Kép: Corsair

Kompromisszumok

Csakúgy, mint bármely más frissítésnél, van néhány kompromisszum, amely együtt jár az előnyökkel. A PCIe 4.0 frissítésnek nincs sok hátránya, de itt-ott van néhány furcsaság, amelyekkel tisztában kell lennie.

Először is, a PCIe Gen 4 forrón fut. Nemcsak a tényleges meghajtók működnek, de az alaplapon lévő chipset is elég forrón fut a PCIe Gen 4 megvalósítása miatt. A meghajtók számára ez azt jelenti, hogy az eddig látott meghajtók szinte mindegyikéhez tartozik hűtőborda hűtő. A hűtőborda passzív hűtést biztosít a memóriachipeken, és optimális hőmérsékleten tartja a NAND Flash-et. A lapkakészlet esetében az alaplapgyártók úgy gondolták, hogy a legjobb az aktív hűtés beépítése, így az X570-es panelek szinte mindegyikéhez tartozik egy ventilátor, amely forog és aktív hűtést biztosít a chipset felett terhelés alatt. A B550 táblák ugyan megszabadultak a ventilátortól a passzív hűtés mellett.

A Gigabyte Aorus PCIe Gen 4 SSD hűtőborda hűtővel rendelkezik - Kép: Gigabyte

A forró futó komponenseken kívül van egy kompromisszum is, amely társul a PCIe 4.0 megvalósítást tartalmazó alaplapok árához. Nem meglepő, hogy az X570, B550 és Z490 táblák mindkét felsorolásban drágábbak, mint a B-sorozatú és a H-sorozatú opciók. Ez kissé bonyolulttá teszi a PCIe 4.0 verzióra való frissítést, mivel a vevőnek most mérlegelnie kell a PCIe 4.0 előnyeit a külön költségekkel szemben a vásárlási döntés meghozatalához.

Frissítenie kellene?

Tehát van-e oka annak, hogy kimenjen és megvásároljon egy csúcskategóriás alaplapot, egy újabb CPU-t és egy drága SSD-t a PCIe 4.0 használatához? Nos, valószínűleg nem. A PCIe 4.0 fő előnye jelenleg a tárolási részleg. Hacsak nem egy teljesen új gépet épít a semmiből, úgy tűnik, hogy a PCIe 4.0-ban nincs elég ösztönzés ahhoz, hogy a B450 vagy X470 alaplapokról, vagy akár a régebbi Ryzen vagy Intel CPU-ról újabbakra történő frissítést indokoljanak, ha a teljesítményt megtartjuk. az egyik oldalon. Ahogy korábban kitértünk rá, a PCIe 4.0 alig vagy egyáltalán nem befolyásolja a rendszer játékteljesítményét is, így a grafikus kártya frissítése jelenleg nem tartalmazza a PCIe 4.0 támogatás kérdését.

Kivéve, ha a tárolás kiemelkedő fontosságú az Ön számára, és az NVMe Gen 3 meghajtók már csak nem vágják le, úgy tűnik, hogy a PCIe 4.0 nem éri meg a régebbi alaplapok frissítését. A PCIe Gen 4 meghajtók jelentős előnyöket kínálnak a hálózaton keresztül nagy fájlokkal dolgozó felhasználók vagy olyan szakemberek számára, akiknek nagyobb sebességre van szükségük professzionális alkalmazásokhoz és videoszerkesztéshez stb. Ezzel azt mondhatjuk, hogy ha vadonatúj rendszert épít, akkor az alapértelmezett választás a PCIe alaplapok és a CPU-k annak érdekében, hogy megbizonyosodhasson arról, hogy a rendszer nem fogja visszatartani a jövőbeni frissítéseket, ha úgy érzi, hogy a gyors Gen 4-es meghajtóba akar szállni. Ezért nincs sok ösztönzés a régebbi alaplapról történő frissítésre, de az új építők számára alapértelmezett ajánlásunk az lenne, hogy a PCIe Gen 4 funkciót támogató alaplapokkal együtt járjunk.