AMD si je z uvedbo nabora čipov X570 junija 2019 pri Computexu zagotovil čast, da je kot prvo podjetje prineslo PCIe Gen 4 v namizne računalnike. PCIe 4.0 obljublja, da bo prinesel veliko izboljšav vmesnika PCI Express, saj je to največja sprememba standarda PCIe po letu 2010. V času pisanja tega poročila PCIe Gen 4 še vedno ni razširjen, vendar se začne širiti samo od proizvajalcev procesorjev in matičnih plošč, kot je AMD, pa tudi od proizvajalcev grafičnih kartic, kot sta Nvidia in AMD-jev lastni Radeon. Toda ali res potrebujete PCIe Gen 4? In če je tako, kako ga dobite? Preden odgovorimo na ta vprašanja, moramo razumeti, kaj pravzaprav je PCIe 4.0.
Plošče X570, kot je linija ASUS ROG X570, podpirajo PCIe Gen 4 - Slika: ASUS
Kaj je PCIe 4.0?
PCIe 4.0 je najnovejši razvoj široko uporabljenega komunikacijskega vmesnika za visoke hitrosti, znan kot PCI ali Peripheral Component Interconnect Express. Preprosto povedano, PCIe 4.0 je naslednja ponovitev vmesnika PCIe, ki se uporablja za povezovanje dodatnih kartic, kot so grafične kartice in pogoni M.2, na matično ploščo. Trenutna generacija PCIe, PCIe 3.0, je standard za namizne računalnike od leta 2010 in PCIe 4.0 zdaj to nadgrajuje. V primerjavi s starejšim, a še vedno precej hitrim PCIe 3.0, novi PCIe 4.0 v bistvu zagotavlja dvojno skupno prepustnost. Se pravi, da PCIe 4.0 zagotavlja dvojno pasovno širino kot PCIe 3.0, ki prihaja z neverjetnimi 64 GB / s v primerjavi z nizkimi 32 GB / s PCIe 3.0 prek povezave x16. Naslednja tabela PCI-SIG, telesa, ki upravlja standard PCI, prikazuje razliko v pasovni širini med različnimi generacijami PCIe.
Izboljšave pasovne širine generacije PCIe - Slika: PCI-SIG
Oba standarda pa sta si strukturno še vedno zelo podobna. Ključna razlika je le v hitrostih prenosa in v nekaterih primerih v materialu, uporabljenem za uspešen prenos signala z višjo hitrostjo. Kjer je PCIe 3.0 deloval s hitrostjo 8 GT / s (hitrost bitov 0s in 1s), je novi PCIe 4.0 deloval s hitrostjo 16 GT / s na pas. To podvoji skupno pasovno širino z 32 GB / s standarda PCIe 3.0 na 64 GB / s PCIe 4.0. Razen prednosti pasovne širine pa se med obema generacijama, ki imajo končni uporabnik kakršen koli pomen, zelo malo razlikuje. PCIe 4.0 ima boljšo zanesljivost in integriteto signala za boljše delovanje.
Kaj je novega?
No, že smo razpravljali, da je glavno, kar razlikuje PCIe 4.0 od PCIe 3.0, večje povečanje pasovne širine. Kjer je imel PCIe 3.0 največjo pasovno širino 32 GB / s, PCIe 4.0 to podvoji na 64 GB / s. Zanimivo pa je, kako PCIe 4.0 uspe podvojiti pasovno širino. Za določitev dejanske količine podatkov, ki jih je mogoče prenesti, je treba razumeti tehniko kodiranja.
PCIe Gen 3.0 in PCIe Gen 4.0 uporabljata tehniko kodiranja 128b / 130b, starejše generacije, kot je PCIe 2.0, pa 8b / 10b. Ta tehnika kodiranja pretvori 128-bitne podatke v 130-bitno vrstico kode. To zagotavlja poravnavo podatkovnega toka in omogoča tudi primerno obnovitev ure. Obnovitev ure je postopek pridobivanja časovnih informacij iz podatkovnega toka. Vse to pomeni, da je največja teoretična pasovna širina v Gbps vsakega PCIe Gen 4.0 videti tako:
16GT / s x (128b / 130b) = 15,754Gbps
Kodiranje nam omogoča, da izračunamo režijske stroške, potrebne za prenos podatkovnih tokov PCIe, in to ugotovimo po naslednji formuli:
([130b-128b] / 130b) x 100 = 1,54%
Podvojitev pasovne širine je nato omogočena z novimi krmilniki PCIe, kot je tisti na čipih AMD X570 in B550. V postopku se uporabljajo tudi dielektrični materiali z nizkimi izgubami, ki omogočajo nadaljnje širjenje signalov z večjo hitrostjo prek PCB-jev.
Generacijske izboljšave standardov PCIe - Slika: PCI-SIG
PCIe 4.0 za igre na srečo
Kaj pa vse te izračune in teoretična dvojna pasovna širina pomenijo za igralce? Ali lahko pričakujemo, da se bo zmogljivost grafičnih procesorjev zaradi povečanja pasovne širine podvojila? No, verjetno ste že uganili, da to preprosto ni mogoče. Da, PCIe 4.0 je precej izboljšal pasovno širino GPU-ja na matično ploščo, vendar to ne pomeni resničnih igralnih zmogljivosti. Zdaj obstajajo grafični procesorji PCIe 4.0, tako serije AMD RX 5000 kot tudi serije 6000, pa tudi grafične kartice Nvidia RTX 3000, ki podpirajo PCIe Gen 4. Vendar tudi če te nove bleščeče grafične kartice PCIe Gen 4 povežete s PCIe Matična plošča Gen 4, kot je X570, in CPU Gen 4 PCIe, kot je Ryzen 5000, zasnovana na Zen 3, proizvajalca AMD, še vedno ne boste opazili znatnega povečanja zmogljivosti.
Serija Nvidia GeForce RTX 3000 podpira PCIe Gen 4
Zakaj pa to? No, glavni razlog, zakaj dodatna pasovna širina ne pomaga izboljšati zmogljivosti, je ta, da grafične kartice danes ne uporabljajo v celoti niti pasovne širine PCIe Gen 3.0. PCIe Gen 3.0 še vedno ponuja veliko pasovne širine in tudi najbolj vrhunske grafične kartice se niti približno ne morejo nasičiti. Pravzaprav lahko številne kartice najvišjega cenovnega razreda, kot je Nvidia GeForce RTX 3080, dosežejo skoraj popolno zmogljivost tudi s povezavo PCIe 3.0 x8 ali povezavo PCIe 2.0 x16. Zato dodajanje večje pasovne širine povezavi, ki še ni nasičena, ne bo pomagalo.
Če pa poskušamo pogledati v prihodnost, lahko vidimo, da je dodatna pasovna širina PCIe 4.0 v prihodnosti prednost. Velikost sredstev video grafike in zapletenost grafike se še naprej povečujeta iz dneva v dan, tako da bomo končno lahko videli neko prednost dodatne hitrosti povezave PCIe, če vmesnik PCIe 3.0 preprosto ne bo mogel slediti. Zlasti pri obremenjujočih aplikacijah, kot je strojno učenje, še vedno potrebujejo večje in večje nabore podatkov, lahko PCIe 4.0 še vedno igra pomembno vlogo pri omogočanju, da stroji prihodnosti ne bodo ovirani zaradi pomanjkanja pasovne širine povezave PCIe.
PCIe 4.0 za shranjevanje
Zdaj smo prišli do glavnega razloga, zakaj je PCIe 4.0 pravzaprav privlačna nadgradnja. PCIe 4.0 omogoča veliko, veliko hitrejše možnosti shranjevanja. Obstajajo pogoni PCIe Gen 4, ki popolnoma zdrobijo tudi najhitrejše pogone NVMe PCIe Gen 3 glede na neobdelane številke in pogone SATA samo osramotijo. Pri PCIe Gen 4 končno vidimo pogone, ki prečkajo številko 5 GB / s v smislu zaporednega branja, medtem ko pogoni PCIe Gen 3 NVMe ponavadi dosežejo približno 3,5 GB / s. Posebej hiter pogon Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0 doseže neverjetnih 5 GB / s branja in 4,3 GB / s zapisov, kar je približno 35–40% višja sekvenčna zmogljivost kot celo najhitrejši SSD M.2 PCIe Gen 3. To je zato, ker lahko SSD-ji na tej platformi za razliko od grafičnih kart dejansko izkoristijo dodatno pasovno širino.
Hitrosti SSD diskov PCIe Gen 4 - Slika: HotHardware
Situacija postane še bolj ekstremna, če v mešanico dodate RAID. Kot smo pojasnili v naš članek o nivojih RAID , RAID 0 dejansko podvoji hitrost dveh pogonov, ki sta vstavljena v RAID, hkrati pa ogroža redundanco pogonov. Gigabyte je uporabil dodatno kartico PCIe 4.0 s štirimi 2TB PCIe M.2 SSD-ji v RAID 0 in dosegel 15,4 GB / s branja in 15,5 GB / s zapisov. To je raven zmogljivosti brez primere, ki pa je bila sicer draga, vendar je bila omogočena izključno z izjemnim izboljšanjem pasovne širine PCIe Gen 4.
AIC, s katerim je Gigabyte potisnil nore številke pasovne širine - Slika: PCWorld
Kako priti do PCIe 4.0?
Čeprav se PCIe 4.0 sliši mogočno impresivno, če slišimo številke, kot je 15 GBps, obstaja resnično določen sklop zahtev, ki jih je treba izpolniti, da lahko PCIe 4.0 deluje. Obstajajo v bistvu 3 stvari, ki jih je treba zadovoljiti, da dobimo PCIe Gen 4.
- Združljiva matična plošča PCIe Gen 4
- CPI združljiv CPU Gen 4
- GPU / SSD, združljiv s PCIe Gen 4
Če govorimo o matičnih ploščah, obstajata dva nabora čipov podjetja AMD, ki v času pisanja trenutno podpirata PCIe Gen 4. Nabor čipov X570 in nabor čipov B550 sta edina dva nabora čipov v ekipi Red, ki omogočata združljivost s PCIe Gen 4, celo med tema dvema pa le nabor čipov X570 omogoča polnopravno združljivost funkcij PCIe Gen 4. Starejši B450, X470, B350, X370, A320, kot tudi čipi A520, ne podpirajo PCIe Gen 4 in nikoli ne bodo, ker generacije PCIe niso združljive. Poleg tega platforma TRX40 Threadripper in strežniška platforma AMD EPYC Rome podpirata tudi PCIe Gen 4.
Na Intelovi strani platforma Z490 podpira PCIe Gen 4, čeprav v času pisanja trenutno ni procesorjev Intel, ki podpirajo to funkcijo. Kmalu naj bi se to spremenilo, saj je potrjeno, da Intel 11thNamizni procesorji Gen Rocket Lake ne bodo delovali samo z ploščami Z490, temveč tudi podpira tudi PCIe Gen 4 tako da so to pozitivne stvari iz ekipe Blue. Plošče srednjega razreda B in proračunske serije H sploh ne podpirajo PCIe Gen 4.
Za procesorje Intel Rocket Lake iz 11. generacije je potrjena tudi podpora za PCIe Gen 4 - Slika: Intel
Kar zadeva CPE, tako AMD Ryzen 3000 serija kot nova serija AMD Ryzen 5000 uradno podpirata PCIe Gen 4. Intel v času pisanja še vedno nima podpore za PCIe Gen 4 na svojih namiznih procesorjih, vendar prihajajoči Rocket Lake 11thPotrjeno je, da imajo CPU generacije podporo za to funkcijo.
Na koncu še izdelki, ki jih boste dejansko vstavili v reže PCIe. Kar zadeva grafične procesorje, grafične kartice Nvidia RTX 3000, AMD RX 5000 in AMD RX 6000 grafično kartico to funkcijo uradno podpirajo. Za SSD diske imamo na voljo številne SSD diske PCIe Gen 4, ki jih lahko izbira veliko različnih proizvajalcev. Med njimi so Corsair Force MP600, Sabrent Rocket 4.0, Samsung 980 Pro, Seagate FireCuda in Gigabyte Aorus PCIe 4.0 SSD.
Corsair MP600 je eden najhitrejših pogonov PCIe Gen 4 - Slika: Corsair
Kompromisi
Tako kot pri vsaki drugi nadgradnji obstaja tudi nekaj kompromisov, ki se ujemajo s prednostmi. Pri nadgradnji PCIe 4.0 ni veliko pomanjkljivosti, vendar je tu in tam nekaj čudnih stvari, ki se jih morate zavedati.
Prvič, PCIe Gen 4 deluje vroče. Ne samo, da se dejanski pogoni segrejejo, temveč tudi nabor čipov na matični plošči zaradi izvedbe PCIe Gen 4 deluje precej vroče. Za pogone to pomeni, da so skoraj vsi pogoni, ki smo jih videli do zdaj, s seboj vključevali hladilnik hladilnika. Hladilnik zagotavlja pasivno hlajenje pomnilniških čipov in NAND Flash ohranja na optimalni temperaturi. Za nabor čipov so proizvajalci matičnih plošč menili, da je najbolje vključiti aktivno hlajenje, tako da imajo skoraj vse plošče X570 priložen ventilator, ki se vrti in zagotavlja aktivno hlajenje nad naborom čipov pod obremenitvijo. Plošče B550 so se kljub temu znebile ventilatorja v korist pasivnega hlajenja.
Gigabyte Aorus PCIe Gen 4 SSD ima hladilnik hladilnika - Slika: Gigabyte
Poleg vročih komponent obstaja tudi kompromis, povezan s ceno matičnih plošč, ki vsebujejo izvedbo PCIe 4.0. Ne preseneča, da so plošče X570, B550 in Z490 dražje od možnosti serij B in H v obeh vrstah. Zaradi tega je nadgradnja na PCIe 4.0 nekoliko bolj zapletena, saj mora kupec za odločitev o nakupu pretehtati prednosti PCIe 4.0 in dodatne stroške.
Bi morali nadgraditi?
Torej, ali obstaja razlog, da greš ven in kupiš vrhunsko matično ploščo, novejši CPU in drag SSD za uživanje v PCIe 4.0? No, verjetno ne. Glavna prednost PCIe 4.0 je trenutno v oddelku za shranjevanje. Če ne gradite povsem novega stroja iz nič, se zdi, da v PCIe 4.0 ni dovolj spodbud, da bi lahko upravičili nadgradnjo plošč B450 ali X470 ali celo starejših procesorjev Ryzen ali Intel na novejše, če ohranimo zmogljivost ena stran. Kot smo se prej izmikali, ima PCIe 4.0 malo ali nič vpliva tudi na igralne zmogljivosti sistema, zato nadgradnja grafične kartice od zdaj ne vključuje vprašanja o podpori PCIe 4.0.
Razen če je shranjevanje za vas izrednega pomena in ga pogoni NVMe Gen 3 preprosto ne režejo več, se zdi, da PCIe 4.0 ni vreden nadgradnje s starejših matičnih plošč. Pogoni PCIe Gen 4 ponujajo pomembne prednosti za uporabnike, ki delajo z velikimi datotekami po omrežju, ali za strokovnjake, ki potrebujejo večje hitrosti za profesionalne aplikacije in urejanje videoposnetkov itd. Če gradite povsem nov sistem, bi morala biti privzeta izbira matične plošče in CPU PCIe, da se prepričate, da sistem ne bo zadrževal nobenih nadgradenj, če se vam zdi, da se spustite v hitri pogon Gen 4 po progi. Zato ni veliko spodbud za nadgradnjo s starejše matične plošče, za nove graditelje pa bi bilo naše privzeto priporočilo, da se odločijo za matične plošče, ki podpirajo funkcijo PCIe Gen 4.
