→ Pci drukken 4.0 gen4 uit

PCI Express 4.0 is al een realiteit op onze desktopcomputers dankzij de komst van de nieuwe generatie AMD Ryzen Zen2 en de AMD X570- chipset. De nieuwe PCI-SIG-standaard is bij ons sinds 2017, maar in de eerste helft van het jaar was het een optie voor fabrikanten om het het gebruik te geven dat het verdient. In dit artikel zullen we alles zien wat we moeten weten over deze nieuwe, of beter gezegd, bijgewerkte communicatie-interface.

Inhoudsindex

Evolutie en nieuws van PCI Express

Ook bekend als PCI Express of gewoon PCI-e, het is een hogesnelheidsbus die tegenwoordig wordt gebruikt in alle desktop- en professionele computerapparatuur. Vrijwel alle hoogwaardige componenten in een computer verzenden invoer- en uitvoergegevens via een dergelijke bus.

De entiteit onder deze communicatiestandaard is PCI-SIG en heeft deze versie 4.0 voor het eerst ontgrendeld in 2017, maar deze heeft ons, en zelfs onze desktops, pas dit jaar 2019 bereikt. En de reden is heel eenvoudig, tot nu toe, Zeer weinig apparaten hebben een grotere bandbreedte nodig dan PCIe 3.0 ons geeft, maar met de komst van de nieuwe NVMe solid-state opslageenheden en een hogere dichtheid van gegevensuitwisseling tussen CPU en chipset, is deze bus ingevoerd vanaf verpakt in de industrie.

Sinds deze standaard in 2003 is geïmplementeerd, hebben we in totaal vier updates ondergaan. Ze hebben allemaal een constante gehad, en dat is het verdubbelen van de busbreedte in elke iteratie. De duur van elk van de versies op de markt is ongeveer 4 jaar, tot de komst van versie 3.0, die tot 2017 maar liefst 7 jaar wordt gehandhaafd. PCI-SIG heeft zelfs de volgende update, de PCIe 5.0 in hetzelfde kwartaal van 2019, al ontgrendeld, maar op desktops zullen we nog minstens drie jaar bij deze bus blijven, aangezien er maar weinigen zijn die nog steeds zo'n bandbreedte nodig hebben.

Bandbreedte

PCI Express is gebaseerd op rijstroken of datalijnen die lijken op de rijstrook van een snelweg, maar waar auto's in beide richtingen kunnen circuleren, zij het in dit geval van elektriciteit. Met name PCIe 4.0 is in staat om de overdrachtssnelheid van versie 3.0 te verdubbelen, waardoor het maar liefst 16 GT / s (Transfer Gigabits) bereikt voor elk van deze op en neer lanes, omdat het bidirectioneel is. Als we deze meting doorgeven aan waarden waarmee we dagelijks werken, worden we geconfronteerd met een snelheid van 1969, 2 MB / s voor elke rijstrook, vergeleken met 984, 6 MB / s voor de PCIe 3.0-bus.

Een ander aspect dat ook verbetert, is de latentie in communicatie door een grotere busbreedte en een PHY-ontvanger die de informatie van de elektrische marge van elk van de rijstroken beheert dankzij de bijbehorende PCIe-controller. Voor praktische doeleinden wordt een beter busverzadigingsbeheer en verminderde latentie in I / O-communicatie bereikt, waardoor de schaalbaarheid wordt verbeterd, afhankelijk van welke apparaten we verbinden.

Wat betreft de behoefte is PCI Express 4.0 vandaag nog niet onmisbaar, maar een manier om voor te bereiden op de nabije toekomst. Netwerkcommunicatie met 10 Gbps komt steeds vaker voor, vooral nu met de komst van 5G. De grote vraag naar USB 3.1 Gen2- connectiviteit en binnenkort USB 3.2 met 20 Gbps, samen met de nieuwe NVMe PCIe x4 SSD's die de limiet al op 3, 94 GB / s vonden, was een van de belangrijkste oorzaken van de implementatie.

Laten we in de volgende tabel een vergelijking bekijken tussen de verschillende versies van PCIe, aangezien de snelheid afhankelijk is van de beschikbare configuratie:

V.	Introductie	Transfer per rijbaan	Bandbreedte
× 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)

Achterwaartse compatibiliteit Hebben we PCI Express 4.0 nodig?

Momenteel is de meest bekende applicatie die we allemaal kennen om de PCIe-slots te gebruiken, via de grafische kaart. Op dit moment weten we allemaal dat we voor een zichzelf respecterend gameteam een speciale grafische kaart nodig hebben, die werkt via PCIe 3.0 x16, dat wil zeggen dat we een 126 Gbps-bus hebben om gegevens over te dragen. Maar hoeveel hebben we echt nodig? Welnu, bij een overdracht voor een game in 4K-resolutie bij 144 Hz en 10-bits kleurdiepte, zouden we ongeveer een bus van 35, 8 Gbps nodig hebben.

Dit betekent dat we een busbreedte van ongeveer 70% hebben voor de overdracht van beeldgegevens. Laten we niet vergeten dat het bidirectionele gegevens zijn, dus hier komt de overweging van de stroomopwaartse en stroomafwaartse bus al binnen. Het heeft dus op dit moment absoluut geen zin om bijvoorbeeld PCie 4.0 op een grafische kaart te hebben. Als we het hebben over multi GPU, nou, de breedte zou aanzienlijk meer worden gebruikt vanwege het parallellisme, maar nog steeds meer dan genoeg.

Maar we kunnen ook zeggen dat we het wel nodig hebben, en dit komt door de integratie van de nieuwe NVMe SSD's. Tot nu toe werkten ze allemaal met PCI 3.0 x4, maar in dit opzicht vonden de fabrikanten al snel de limiet en bereikten ze de leessnelheden heel dicht bij de beschikbare 3, 94 GB / s. De oplossing is niet om meer rijstroken in het M.2-slot te introduceren door simpelweg de capaciteit van de CPU en chipset te beperken, maar om het te vergroten tot tweemaal de bandbreedte, aangezien fabrikanten zoals AORUS of Corsair al een eigen M.2 PCie 4.0 a hebben meer dan 4000 MB / s.

Dus wat gebeurt er met gebruikers die hun PCIe 3.0 onderhouden en een randapparaat 4.0 willen gebruiken? Welnu, het zal geen enkel probleem hebben op het gebied van connectiviteit, aangezien PCIe vanaf het begin achterwaartse compatibiliteit met eerdere standaarden heeft aangeboden. In feite blijven 3.0, 4.0 en binnenkort 5.0 de 128b / 130b-codering gebruiken bij hun overdrachten. Het enige nadeel is dat het de snelheid van de bus beperkt.

PCI Express 4.0 op SSD en grafische kaart

Het uitstekende werk dat is gedaan op het gebied van solide opslag moet zeker worden benadrukt. Sinds de M.2-interface leek te werken op x4-banen en onder het NVMe-protocol, zijn de snelheden binnen enkele maanden vermenigvuldigd en hebben ze meer dan 4000 MB / s nodig voor de geheugenconfiguraties op basis van 3D NAND.

Fabrikanten zoals AORUS of Corsair hebben hun nieuwe SSD's onthuld die in staat zijn om te werken met theoretische snelheden van 5000 MB / s in sequentieel lezen en 4400 MB / s schriftelijk met Toshiba's NAND 3D TLC-architectuur. Deze cijfers zijn ongeveer 40% meer dan de vorige generatie SSD's, en verre van de limiet te hebben bereikt, aangezien, hoewel het de weg blijft naar 7 , 88 GB / s beschikbaar in slechts 4 rijstroken.

Deze wijziging brengt enkele details met zich mee die moeten worden overwogen bij het installeren van deze SSD's, bijvoorbeeld de noodzaak om het beleid voor schrijfcache te activeren om betere overdrachten te bereiken. Natuurlijk is een ander enigszins belangrijk detail het hebben van een PCIe-compatibel bord, en voorlopig zal alleen AMD ze hebben.

We raden aan om beide opties te controleren voor de beste prestaties met de SSD

Het andere apparaat dat we op de markt hebben met PCI Express 4.0 zijn de nieuwe AMD Radeon RX 5700 en 5700 XT grafische kaarten. Voor praktische doeleinden is het niet iets belangrijks, aangezien we duidelijk hebben gezien dat we met 3.0 over zijn, maar het is niet verkeerd om de nieuwe standaard te implementeren en voorop te lopen.

AMD Ryzen 3000 en AMD X570, de eerste compatibel met PCI Express 4.0

De eerste fabrikant die met deze nieuwe PCIe 4.0 op de desktopmarkt kwam, was AMD, dankzij de nieuwe generatie Ryzen-processors. Sommige CPU's met lithografie in 7 nm FinFET gedoopt als Zen2 die nu 16 banen PCIe 4.0 bieden in de communicatie-interface I / O voor grafische kaart, en in totaal 24 banen. Ze zijn niet alleen processors met een grote prestatieverbetering bij het verwerken van instructies, maar ze kunnen ook werken met een veel groter gegevensvolume.

In feite gebruiken de nieuwe moederborden die zijn aangepast aan deze nieuwe generatie een AMD X570-chipset met niet minder dan 20 banen PCI Express 4.0. In een artikel dat we al hebben voorbereid, zullen we de vergelijking zien tussen X570 versus X470-chipset, enz.En een van de belangrijkste is dit. De basisconfiguratie bestaat uit 8 rijstroken die verplicht zullen zijn voor PCIe 4.0 en nog eens 8 rijstroken kunnen worden gebruikt voor andere apparaten zoals SATA of randapparatuur zoals USB, waarbij fabrikanten enige toewijzingsvrijheid hebben. De overige 4 rijstroken zijn voor fabrikanten vrij te kiezen, hoewel ze in principe bedoeld zijn voor een configuratie van 4x SATA 6 Gbps of 2x PCIe 4.0 x2.

Dankzij de kracht van deze twee elementen bestaat de communicatiebus tussen CPU en chipset uit 4 PCI Express 4.0-banen. Wat betreft de toewijzing van slots zien we ook nogal wat nieuwe functies in vergelijking met de vorige generatie, aangezien de chipset zelf een paar andere PCIe x1- en x16-slots (werkend op x4) 4.0 en zelfs twee M.2 x4-slots heeft geïntroduceerd voor deze nieuwe SSD's. Een andere substantiële wijziging is de ondersteuning van maximaal 8 USB 3.1 Gen2 10 Gbps-poorten, iets dat tot nu toe niet mogelijk was.

Wat betreft andere hardware die compatibel is met PCI Express 4.0, kunnen we de IBM POWER9-processor of de Falcon Mesa FPGA met Intel's 10nm-productieprocessor noemen, die compatibel is met PCI Express 4.0 als een ingebouwd IP-blok via EMIB. De nieuwe generatie Intel-processors moet nog komen en het is duidelijk dat deze ook PCI Express 4.0 zal implementeren.

NVME prestatieverschil PCI Express 3.0 versus PCI Express 4.0

Hoewel het iets is dat we snel door onze beoordelingen kunnen doorzoeken, gaan we het opeenvolgende lezen en schrijven van een PCI Express 3.0 SSD vergelijken met een vierde generatie met PCI Express 4.0. De perfecte kandidaten zijn de Corsair MP510 vs. MP600.

Model	Sequentiële lezing (MB / s)	Sequentieel schrijven (MB / s)
Corsair MP510	3.480 MB / s	2.700 MB / s
Corsair MP600	4, 950MB / s	4.250MB / s

En hier onze tests:

Conclusies en toekomst van de industrie

Als er iets duidelijk moet zijn, dan is het dat PCI e 4.0 voorlopig zijn maximale voordeel biedt op het gebied van opslagapparaten en interne communicatie tussen apparaten, bijvoorbeeld CPU en chipset. Hardware zoals grafische kaarten zijn nog lang niet in de problemen met versie 3.0 en veel minder deze 4.0, dus voor gamers zal het resultaat praktisch identiek zijn qua prestaties.

PCI-SIG heeft zijn PCIe 5.0-interface dit jaar al ontgrendeld, maar het is duidelijk dat we pas in 2022 moederborden met deze bus zullen zien, om te proberen de levensduur van de huidige standaard een beetje te verlengen, voor vandaag is deze 4.0 nog steeds Het heeft niet een breed scala aan applicaties van elk tot de gewone gebruiker.

We laten u achter met de volgende artikelen:

Als u meer informatie over dit onderwerp wilt geven of vragen heeft, nodigen wij u uit om ons te schrijven in het opmerkingenveld of om dit te bespreken in ons Hardware Forum.