→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 jau ir realitāte mūsu galddatoros, pateicoties jaunās paaudzes AMD Ryzen Zen2 un AMD X570 mikroshēmojuma ienākšanai. Jaunais PCI-SIG standarts ir bijis pie mums kopš 2017. gada, taču tieši šajā gada pirmajā pusē ražotājiem bija iespēja sākt dot tam pelnīto izmantošanu. Šajā rakstā mēs redzēsim visu, kas mums jāzina par šo jauno vai, pareizāk sakot, atjaunināto saziņas interfeisu.

Satura rādītājs

PCI Express attīstība un jaunumi

Pazīstams arī kā PCI Express vai vienkārši PCI-e, tas ir ātrgaitas autobuss, ko šodien izmanto visās galddatoru un profesionālajās skaitļošanas iekārtās. Praktiski visi datora augstas veiktspējas komponenti sūta ievades un izvades datus, izmantojot šādu kopni.

Saskaņā ar šo komunikācijas standartu vienība ir PCI-SIG, un šī versija 4.0 tika atbloķēta pirmo reizi 2017. gadā, taču tā nav sasniegusi mūs un pat mūsu galddatorus līdz 2019. gadam. Un iemesls ir ļoti vienkāršs, līdz šim Ļoti nedaudzām ierīcēm ir vajadzīgs lielāks joslas platums, nekā mums dod PCIe 3.0, taču, ierodoties jaunām NVMe cietvielu krātuves vienībām un nodrošinot lielāku datu apmaiņas blīvumu starp CPU un mikroshēmu, šī kopne ir iebraukusi no iesaiņoti nozarē.

Kopš šī standarta ieviešanas 2003. gadā mēs esam izgājuši četrus atjauninājumus. Visos no tiem ir bijusi konstante, un tas ir, dubultot kopnes platumu katrā atkārtojumā. Katras versijas ilgums tirgū ir aptuveni 4 gadi līdz 3.0 versijas ienākšanai, kas līdz 2017. gadam tiek uzturēta ne mazāk kā 7 gadus. PCI-SIG jau ir atbloķējis pat nākamo atjauninājumu - PCIe 5.0 - tajā pašā 2019. gada ceturksnī, taču galddatoros mēs paliksim pie šī autobusa vēl vismaz trīs gadus, jo maz ir tādu ierīču, kurām joprojām ir vajadzīgs šāds joslas platums.

Joslas platums

PCI Express balstās uz joslām jeb datu joslām, kas atgādina lielceļa joslu, bet kur automašīnas drīkst braukt abos virzienos, kaut arī šajā gadījumā ir elektrība. Konkrēti, PCIe 4.0 spēj divkāršot 3.0 versijas pārsūtīšanas ātrumu, tādējādi katrā no šīm augšup un lejup esošajām joslām sasniedzot ne mazāk kā 16 GT / s (Transfer Gigabits), jo tas ir divvirzienu. Ja mēs nododam šo mērījumu vērtībām, ar kurām mēs strādājam katru dienu, mēs saskaramies ar ātrumu 1969, 2 MB / s par katru joslu, salīdzinot ar 984, 6 MB / s PCIe 3.0 kopnei.

Vēl viens aspekts, kas arī uzlabojas, ir komunikāciju latentums, jo tiem ir lielāks kopnes platums un PHY uztvērējs, kas, pateicoties attiecīgajam PCIe kontrolierim, pārvalda informāciju par katras joslas elektrisko robežu. Praktiskos nolūkos tiek panākta labāka kopņu piesātinājuma pārvaldība un samazināts I / O sakaru latentums, uzlabojot mērogojamību atkarībā no tā, kuras ierīces mēs savienojam.

Ciktāl tas attiecas uz vajadzību, PCI Express 4.0 šodien vēl nav neaizstājams, bet gan veids, kā sagatavoties tuvākajai nākotnei. Tīkla sakari ar ātrumu 10 Gbps kļūst arvien biežāki, īpaši tagad, kad ir parādījusies 5G. Lielais pieprasījums pēc USB 3.1 Gen2 savienojuma un drīzumā USB 3.2 ar 20 Gbps, kā arī jaunie NVMe PCIe x4 SSD, kuriem jau ir noteikts ierobežojums ar ātrumu 3.94 GB / s, ir bijis viens no galvenajiem tā ieviešanas cēloņiem.

Nākamajā tabulā redzēsim dažādu PCIe versiju salīdzinājumu , jo tā ātrums ir atkarīgs no pieejamās konfigurācijas:

V.	Ievads	Pārvietošanās pa joslu	Joslas platums
× 1	× 4	× 16
1.0	2003. gads	2, 5 GT / s	250 MB / s (2 Gb / s)	1, 0 GB / s	4, 0 GB / s (32 Gb / s)
2.0	2007. gads	5, 0 GT / s	500 MB / s (4 Gb / s)	2, 0 GB / s	8, 0 GB / s (64 Gb / s)
3.0	2010. gads	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. gads	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. gads	32, 0 GT / s	3938 MB / s (31, 6 Gb / s)	15, 75 GB / s	63, 0 GB / s (32 Gb / s)

Saderība ar atpakaļejošu datumu Vai mums ir nepieciešams PCI Express 4.0?

Pašlaik slavenākā lietojumprogramma, kuru mēs visi zinām, lai izmantotu PCIe laika nišas, ir caur grafisko karti. Šajā brīdī mēs visi zinām, ka sevi cienošai spēļu komandai mums ir nepieciešama īpaša grafiskā karte, kas darbojas caur PCIe 3.0 x16, tas ir, mums ir 126 Gbps kopne datu pārsūtīšanai. Bet cik daudz mums patiesībā vajag? Nosūtot spēli 4K izšķirtspējā ar 144 Hz un 10 bitu krāsu dziļumu, mums būtu nepieciešams aptuveni 35, 8 Gbps autobuss.

Tas nozīmē, ka attēla datu pārsūtīšanai mums ir kopnes platums aptuveni 70%. Atcerēsimies, ka tie ir divvirzienu dati, tāpēc šeit jau tiek ņemts vērā augšupvērstais un pakārtotais autobuss. Tāpēc šobrīd nav jēgas, piemēram, PCie 4.0 ievietot grafikas kartē. Ja mēs runājam par vairāku GPU, labi, ka paralēlisma dēļ platums tiktu ievērojami izmantots, bet tomēr vairāk nekā pietiekami.

Bet mēs varam arī teikt, ka mums tas ir vajadzīgs, un tas ir saistīts ar jauno NVMe SSD pievienošanu. Līdz šim viņi visi strādāja, izmantojot PCI 3.0 x4, taču šajā aspektā ražotāji drīz vien atrada ierobežojumu, lasīšanas ātrumam sasniedzot ļoti tuvu tiem pieejamiem 3, 94 GB / s. Risinājums nav ieviest vairāk joslu M.2 slotā, vienkārši ierobežojot procesora un mikroshēmojuma ietilpību, bet gan palielināt to līdz divkāršam joslas platumam, jo ​​tādiem ražotājiem kā AORUS vai Corsair jau ir savs M.2 PCie 4.0 a vairāk nekā 4000 MB / s.

Kas notiek ar lietotājiem, kuri uztur savu PCIe 3.0 un vēlas izmantot perifērijas 4.0? Tā savienojamībai nebūs nekādu problēmu, jo PCIe jau no paša sākuma ir piedāvājusi atpakaļejošu saderību ar iepriekšējiem standartiem. Faktiski 3.0, 4.0 un drīz arī 5.0 turpinās pārsūtījumos izmantot 128b / 130b kodējumu. Vienīgais trūkums būs tas, ka tas ierobežos autobusa ātrumu.

PCI Express 4.0 SSD un grafiskajā kartē

Noteikti ir jāuzsver lieliskais darbs, kas paveikts cietās glabāšanas jomā. Kopš M.2 saskarne darbojās pa x4 joslām un saskaņā ar NVMe protokolu, ātrums dažos mēnešos palielinājās, un vajadzēja vairāk nekā 4000 MB / s tās atmiņas konfigurācijām, kuru pamatā ir 3D NAND.

Ražotāji, piemēram, AORUS vai Corsair, ir atklājuši savus jaunos SSD, kas spēj strādāt ar teorētisko ātrumu 5000 MB / s secīgā lasījumā un 4400 MB / s rakstiski ar Toshiba izstrādāto NAND 3D TLC arhitektūru. Šie skaitļi ir par aptuveni 40% vairāk nekā iepriekšējās paaudzes SSD un nebūt nav sasnieguši robežu, jo, lai arī tas joprojām ir ceļš uz 7 , 88 GB / s, kas pieejami tikai 4 joslās.

Šīs izmaiņas sniedz dažas detaļas, kas jāņem vērā, instalējot šos SSD, piemēram, nepieciešamība aktivizēt rakstīšanas kešatmiņas politiku, lai panāktu labākus pārsūtījumus. Protams, vēl viena nedaudz svarīga detaļa ir ar PCIe saderīga tāfeles izveidošana, un pagaidām tās būs tikai AMD.

Mēs iesakām pārbaudīt abas iespējas, lai SSD būtu vislabākā veiktspēja

Otra ierīce, kas mums ir tirgū ar PCI Express 4.0, ir jaunās AMD Radeon RX 5700 un 5700 XT grafiskās kartes. Praktiskos nolūkos tas nav kaut kas svarīgs, jo mēs esam skaidri redzējuši, ka ar 3.0 esam palikuši pāri, taču nav nepareizi ieviest jauno standartu un rādīt ceļu.

AMD Ryzen 3000 un AMD X570, pirmie, kas savietojami ar PCI Express 4.0

Pirmais ražotājs, kurš sāka darboties galddatoru tirgū ar šo jauno PCIe 4.0, ir AMD, pateicoties tās jaunās paaudzes Ryzen procesoriem. Daži CPU ar litogrāfiju 7 nm FinFET, kas kristīti kā Zen2, tagad piedāvā 16 joslu PCIe 4.0 tās sakaru interfeisa I / O grafiskajai kartei un kopumā 24 joslas. Viņi ir ne tikai procesori, kas ievērojami uzlabo instrukciju izpildi, bet arī ir spējīgi strādāt ar daudz lielāku datu apjomu.

Patiesībā jaunās mātesplates, kas pielāgotas šai jaunajai paaudzei, izmanto AMD X570 mikroshēmojumu, kuram ir ne mazāk kā 20 joslu PCI Express 4.0. Rakstā, kuru mēs jau esam sagatavojuši, mēs redzēsim X570 vs X470 mikroshēmojuma utt. Salīdzinājumu, un viens no galvenajiem ir šis. Pamata konfigurācija sastāv no 8 joslām, kas būs obligātas PCIe 4.0, un vēl 8 joslas var izmantot citām ierīcēm, piemēram, SATA, vai tādām perifērijas ierīcēm kā USB, piemēram, ja ražotājiem ir zināma piešķīruma brīvība. Atlikušās 4 joslas ražotāji var brīvi izvēlēties, lai gan principā tās būs paredzētas 4x SATA 6 Gbps vai 2x PCIe 4.0 x2 konfigurācijai.

Pateicoties šo divu elementu jaudai, sakaru kopne starp CPU un Chipset sastāv no 4 PCI Express 4.0 joslām. Runājot par laika nišu sadali, mēs redzam arī diezgan daudz jaunu iespēju, salīdzinot ar iepriekšējo paaudzi, jo pati mikroshēmojums ir ieviesis vēl dažus citus PCIe x1 un x16 slotus (strādā pie x4) 4.0 un pat divus M.2 x4 slotus šie jaunie SSD. Vēl viena būtiska izmaiņa ir līdz 8 USB 3.1 Gen2 10 Gbps pieslēgvietu atbalsts, kas līdz šim nebija iespējams.

Attiecībā uz citu aparatūru, kas ir saderīga ar PCI Express 4.0, mēs varam citēt IBM POWER9 procesoru vai Falcon Mesa FPGA ar Intel 10nm ražošanas procesoru, kas ir savietojams ar PCI Express 4.0 kā iebūvētu IP bloku caur EMIB. Jaunās paaudzes Intel procesori vēl ir priekšā, un ir skaidrs, ka tas ieviesīs arī PCI Express 4.0.

NVME veiktspējas atšķirība PCI Express 3.0 un PCI Express 4.0

Lai gan tas ir kaut kas tāds, ko mēs varam ātri meklēt, izmantojot mūsu pārskatus, mēs salīdzināsim PCI Express 3.0 SSD secīgo lasīšanu un rakstīšanu ar ceturto paaudzi ar PCI Express 4.0. Ideāli kandidāti ir Corsair MP510 un MP600.

Modelis	Secīgais lasījums (MB / s)	Secīgā rakstīšana (MB / s)
Corsair MP510	3, 480 MB / s	2700 MB / s
Corsair MP600	4950 MB / s	4 250 MB / s

Un šeit ir mūsu testi:

Secinājumi un nozares nākotne

Ja ir kaut kas, par ko mums jābūt skaidrībai, šobrīd PCI e 4.0 piedāvā maksimālas priekšrocības attiecībā uz atmiņas ierīcēm un iekšēju saziņu starp ierīcēm, piemēram, CPU un Chipset. Aparatūra, piemēram, grafikas kartes, joprojām ir tālu no iekļūšanas nepatikšanās versijā 3.0 un vēl jo mazāk šajā 4.0, tāpēc spēlētājiem rezultāts būs praktiski identisks.

PCI-SIG šogad jau ir atbloķējis savu PCIe 5.0 saskarni, taču ir skaidrs, ka mēs neredzēsim mātesplates ar šo autobusu vismaz vismaz līdz 2022. gadam, lai mēģinātu nedaudz pagarināt pašreizējā standarta darbības laiku, jo šodien šis 4.0 joprojām Tam nav plaša pielietojuma klāsta - no katra līdz parastajam lietotājam.

Mēs atstājam jums šādus rakstus:

Ja vēlaties sniegt vairāk informācijas par šo tēmu vai jums ir kādi jautājumi, mēs aicinām jūs rakstīt mums komentāru lodziņā vai apspriest to mūsu aparatūras forumā.