→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 är redan en verklighet i våra stationära datorer tack vare ankomsten av den nya generationen AMD Ryzen Zen2 och AMD X570- chipset. Den nya PCI-SIG-standarden har varit med oss ​​sedan 2017, men det har varit under detta första halvan av året då det har varit ett alternativ för tillverkare att börja ge den användningen den förtjänar. I den här artikeln ser vi allt vi behöver veta om detta nya, eller bättre sagt, uppdaterade kommunikationsgränssnitt.

Innehållsindex

PCI Express evolution och nyheter

Även känd som PCI Express eller helt enkelt PCI-e, det är en höghastighetsbuss som används i all stationär och professionell datorutrustning idag. Praktiskt taget alla högpresterande komponenter i en dator skickar in- och utdata över en sådan buss.

Enheten under denna kommunikationsstandard är PCI-SIG och låste upp denna version 4.0 för första gången 2017, men den har inte nått oss, och till och med våra stationära datorer förrän i år 2019. Och orsaken är mycket enkel, tills nu, Mycket få enheter har behövt en högre bandbredd än PCIe 3.0 ger oss, men med ankomsten av de nya NVMe solid state-lagringsenheterna, och en högre täthet av datautbyte mellan CPU och Chipset, har denna buss gått in från packad i branschen.

Sedan denna standard implementerades 2003 har vi gått igenom totalt fyra uppdateringar. Det har varit en konstant i dem alla, och det är att dubbla bussbredden i varje iteration. Varaktigheten för var och en av versionerna på marknaden är ungefär fyra år, fram till ankomsten av version 3.0, som har bibehållits under sju år fram till 2017. PCI-SIG har redan låst upp till och med nästa uppdatering, PCIe 5.0 under samma kvartal 2019, men på stationära datorer kommer vi att stanna kvar med denna buss i minst tre år till, eftersom få är de enheter som fortfarande behöver sådan bandbredd.

Bandbredd

PCI Express är baserat på körfält eller datafält som liknar körfältet på en motorväg, men där bilar kan cirkulera i båda riktningarna, även om det i detta fall är elektricitet. Specifikt är PCIe 4.0 kapabel att fördubbla överföringshastigheten för version 3.0 och därmed nå inte mindre än 16 GT / s (Transfer Gigabits) för var och en av dessa upp- och nerfält, på grund av att det är dubbelriktat. Om vi ​​överför denna mätning till värden som vi arbetar dagligen står vi inför en hastighet av 1969, 2 MB / s för varje körfält, jämfört med 984, 6 MB / s för PCIe 3.0-bussen.

En annan aspekt som också förbättras är fördröjningen i kommunikationer genom att ha en större bussbredd och en PHY-mottagare som hanterar informationen om den elektriska marginalen på var och en av banorna tack vare motsvarande PCIe-styrenhet. För praktiska ändamål uppnås bättre bussmättnadshantering och reducerad latens i I / O-kommunikation, vilket förbättrar skalbarheten beroende på vilka enheter vi ansluter.

När det gäller behov är PCI Express 4.0 ännu inte nödvändigt idag utan ett sätt att förbereda sig för en nära framtid. Nätverkskommunikation vid 10 Gbps blir allt vanligare, särskilt nu med ankomsten av 5G. Den stora efterfrågan på USB 3.1 Gen2- anslutning och snart USB 3.2 med 20 Gbps, tillsammans med de nya NVMe PCIe x4 SSD: er som redan hittat gränsen vid 3, 94 GB / s, har varit en av de viktigaste orsakerna till dess implementering.

Låt oss se i följande tabell en jämförelse mellan de olika versionerna av PCIe, som dess hastighet beroende på den tillgängliga konfigurationen:

V.	införandet	Överföring med körfält	Bandbredd
× 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)

Bakåtkompatibilitet Behöver vi PCI Express 4.0?

För närvarande är det mest kända programmet som vi alla vet att använda PCIe-kortplatserna via grafikkortet. Vid denna tidpunkt vet vi alla att för ett själv respekterande spellag behöver vi ett dedikerat grafikkort, som fungerar genom PCIe 3.0 x16, det vill säga, vi har en 126 Gbps-buss för att överföra data. Men hur mycket behöver vi egentligen? Tja, i en överföring för ett spel i 4K-upplösning vid 144 Hz och 10-bitars färgdjup, skulle vi behöva en buss på 35, 8 Gbps.

Det betyder att vi har en bussbredd på cirka 70% för överföring av bilddata. Låt oss komma ihåg att det är dubbelriktad information, så här kommer övervägandet av uppströms- och nedströmsbussen redan in. Så det är definitivt inte meningsfullt att till exempel ha PCie 4.0 på ett grafikkort. Om vi ​​talar om multi-GPU, ja, skulle bredden vara betydligt mer använd på grund av parallellen, men ändå mer än tillräckligt.

Men vi kan också säga att vi behöver det, och det beror på införandet av de nya NVMe SSD: erna. Fram till nu arbetade de alla med PCI 3.0 x4, men i denna aspekt hittade tillverkarna snart gränsen och nådde läshastigheter mycket nära de 3, 94 GB / s som var tillgängliga. Lösningen är inte att införa fler körfält i M.2-spåret genom att helt enkelt begränsa kapaciteten på CPU och chipset, utan att öka den till dubbelt bandbredd, eftersom tillverkare som AORUS eller Corsair redan har sin egen M.2 PCie 4.0 a mer än 4000 MB / s.

Så vad händer med användare som underhåller sin PCIe 3.0 och vill använda en perifer 4.0? Det kommer inte att ha några problem när det gäller anslutning, eftersom PCIe från början har erbjudit bakåtkompatibilitet med tidigare standarder. I själva verket kommer 3.0, 4.0 och snart 5.0 att fortsätta använda 128b / 130b-kodning i sina överföringar. Den enda nackdelen är att det kommer att begränsa bussens hastighet.

PCI Express 4.0 på SSD och grafikkort

Det utmärkta arbetet som har gjorts på solid lagring bör säkert lyfta fram. Sedan M.2-gränssnittet verkade fungera på x4-banor och under NVMe-protokoll har hastigheterna multiplicerats på några månader och kommer att behöva mer än 4000 MB / s för sina minneskonfigurationer baserade på 3D NAND.

Tillverkare som AORUS eller Corsair har avslöjat sina nya SSD: er som kan arbeta med teoretiska hastigheter på 5000 MB / s i sekventiell läsning och 4400 MB / s skriftligt med Toshibas NAND 3D TLC-arkitektur. Dessa siffror är ungefär 40% mer än den föregående generationen SSD, och långt ifrån att de har nått gränsen, eftersom även om det fortfarande är vägen till 7 , 88 GB / s tillgängliga på bara fyra banor.

Denna förändring ger vissa detaljer att tänka på när du installerar dessa SSD: er, till exempel behovet av att aktivera skrivcache-policyn för att få bättre överföringar. Naturligtvis är en annan lite viktig detalj att ha ett PCIe-kompatibelt kort, och för tillfället är det bara AMD som har dem.

Vi rekommenderar att du kontrollerar båda alternativen för att få bästa prestanda med SSD

Den andra enheten vi har på marknaden med PCI Express 4.0 är de nya AMD Radeon RX 5700 och 5700 XT grafikkort. För praktiska ändamål är det inte något viktigt, eftersom vi tydligt har sett att vi med 3.0 är kvar, men det är inte fel att implementera den nya standarden och gå vägen.

AMD Ryzen 3000 och AMD X570, den första kompatibla med PCI Express 4.0

Den första tillverkaren som lanserade på skrivbordsmarknaden med denna nya PCIe 4.0 har varit AMD, tack vare sin nya generation av Ryzen-processorer. Vissa processorer med litografi i 7 nm FinFET döpt till Zen2 som nu erbjuder 16 banor PCIe 4.0 i sitt kommunikationsgränssnitt I / O för grafikkort, och totalt 24 banor. De är inte bara processorer med en stor prestandaförbättring i hanteringen av instruktioner, utan de kan också arbeta med en mycket större datamängd.

Faktum är att de nya moderkorten anpassade till denna nya generation använder en AMD X570-chipset som har inte mindre än 20 fält PCI Express 4.0. I en artikel som vi redan har förberett kommer vi att se jämförelsen mellan chipset X570 mot X470, etc., och en av de viktigaste är denna. Den grundläggande konfigurationen består av 8 banor som kommer att vara obligatoriska för PCIe 4.0 och ytterligare 8 banor kan användas för andra enheter som SATA eller kringutrustning som USB, till exempel med tillverkare som har viss tilldelningsfrihet. De återstående fyra banorna är fritt val för tillverkare, även om de i princip är avsedda för en konfiguration av 4x SATA 6 Gbps eller 2x PCIe 4.0 x2.

Tack vare kraften i dessa två element består kommunikationsbussen mellan CPU och Chipset av 4 PCI Express 4.0-banor. När det gäller slottilldelning ser vi också en hel del nya funktioner jämfört med föregående generation, eftersom själva chipset har infört några andra PCIe x1- och x16-platser (fungerar på x4) 4.0 och till och med två M.2 x4-slots för dessa nya SSD: er. En annan betydande förändring är stödet för upp till 8 USB 3.1 Gen2 10 Gbps-portar, något som hittills inte var möjligt.

När det gäller annan hårdvara kompatibel med PCI Express 4.0, kan vi nämna IBM POWER9-processorn eller Falcon Mesa FPGA med Intels 10nm tillverkningsprocessor, som är kompatibel med PCI Express 4.0 som ett inbyggt IP-block genom EMIB. Den nya generationen Intel-processorer kommer ännu inte att komma, och det är tydligt att den också kommer att implementera PCI Express 4.0.

NVME prestationsskillnad PCI Express 3.0 vs PCI Express 4.0

Även om det är något som vi snabbt kan söka igenom våra recensioner, kommer vi att jämföra sekventiell läsning och skrivning av en PCI Express 3.0 SSD mot en fjärde generation med PCI Express 4.0. De perfekta kandidaterna är Corsair MP510 vs. MP600.

modell	Sekventiell läsning (MB / s)	Sekventiell skrivning (MB / s)
Corsair MP510	3.480 MB / s	2 700 MB / s
Corsair MP600	4 950 MB / s	4 250 MB / s

Och här våra tester:

Slutsatser och branschens framtid

Om det är något vi måste vara tydliga på, är det att PCI e 4.0 för närvarande erbjuder sin maximala fördel när det gäller lagringsenheter och intern kommunikation mellan enheter, till exempel CPU och Chipset. Hårdvara som grafikkort är fortfarande långt ifrån att komma in i problemversion 3.0 och mycket mindre denna 4.0, så för spelare kommer resultatet att vara praktiskt taget identiskt i prestanda.

PCI-SIG har redan låst upp sitt PCIe 5.0-gränssnitt i år, men det är uppenbart att vi inte kommer att se moderkort med denna buss förrän minst 2022, för att försöka förlänga livslängden för den nuvarande standarden lite, för idag, denna 4.0 fortfarande Det har inte ett brett utbud av applikationer från varje till den vanliga användaren.

Vi lämnar dig med följande artiklar:

Om du vill ge mer information om detta ämne eller har några frågor, inbjuder vi dig att skriva till oss i kommentarrutan eller diskutera det i vårt hårdvaruforum.