→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 הוא כבר מציאות במחשבים השולחניים שלנו בזכות הגעתו של הדור החדש של AMD Ryzen Zen2 וערכת השבבים AMD X570. תקן ה- PCI-SIG החדש נמצא איתנו מאז 2017, אבל זה היה במחצית הראשונה של השנה זו כאשר זו הייתה אופציה עבור היצרנים להתחיל להעניק לה את השימוש שמגיע לה. במאמר זה נראה את כל מה שאנחנו צריכים לדעת על ממשק תקשורת חדש ומעודכן זה.

מדד התוכן

אבולוציה וחדשות של PCI Express

ידוע גם בשם PCI Express או פשוט PCI-e, זהו אוטובוס במהירות גבוהה המשמש בכל ציוד המחשוב השולחני והמקצועי כיום. כמעט כל הרכיבים בעלי ביצועים גבוהים במחשב שולחים נתוני קלט ופלט דרך אוטובוס כזה.

הישות תחת תקן תקשורת זה היא PCI-SIG ושחררה את הגירסה 4.0 לראשונה בשנת 2017, אך היא לא הגיעה אלינו, ואפילו שולחנות העבודה שלנו עד השנה 2019. והסיבה היא מאוד פשוטה, עד עכשיו, מעט מאוד מכשירים היו זקוקים לרוחב פס גבוה יותר ממה שמאפשר לנו PCIe 3.0, אולם עם הגעתם של יחידות האחסון החדשות למצב מוצק NVMe, וצפיפות גבוהה יותר של חילופי נתונים בין מעבד לשבבים, האוטובוס הזה נכנס מ- ארוז בתעשייה.

מאז התקן זה מיושם בשנת 2003, עברנו בסך הכל ארבעה עדכונים. היה קבוע בכולם, וזה להכפיל את רוחב האוטובוס בכל איטרציה. משך הזמן של כל אחת מהגרסאות בשוק הוא כ -4 שנים, עד הגעתה של גרסה 3.0, שנשמרה לא פחות מ- 7 שנים עד 2017. PCI-SIG כבר ביטל את הנעילה אפילו מהעדכון הבא, ה- PCIe 5.0 ברבעון זה של שנת 2019, אך בשולחן העבודה שולחני נשארנו עם האוטובוס הזה לפחות שלוש שנים נוספות, מכיוון שמעטים הם המכשירים שעדיין זקוקים לרוחב פס כזה.

רוחב הלהקה

PCI Express מבוסס על נתיבים, או נתיבי נתונים, הדומים לנתיב של כביש מהיר, אך במקום בו מכוניות יכולות להסתובב לשני הכיוונים, אם כי במקרה זה של חשמל. באופן ספציפי, PCIe 4.0 מסוגל להכפיל את מהירות ההעברה של גרסה 3.0 ובכך להגיע ללא פחות מ 16 GT / s (Transfer Gigabits) עבור כל אחד מהנתיבים העליונים והמטה הללו, בשל העובדה שהוא דו כיווני. אם אנו מעבירים מדידה זו לערכים איתם אנו עובדים מדי יום, אנו עומדים בפני מהירות של 1969.2 מגהבייט לשנייה עבור כל נתיב, לעומת 984.6 מגהבייט / שניות עבור אוטובוס PCIe 3.0.

היבט נוסף שמשפר גם הוא איחור בתקשורת על ידי רוחב אוטובוס גדול יותר ומקלט PHY שמנהל את המידע על השוליים החשמליים של כל אחד מהנתיבים בזכות בקר ה- PCIe המקביל. למטרות מעשיות, מושגת ניהול טוב יותר של רוויות באוטובוסים והשהיית זמן לאחור בתקשורת קלט / פלט, ומשפרת את יכולת המדרגיות בהתאם לאילו מכשירים אנו מתחברים.

מבחינת הצורך, PCI Express 4.0 עדיין לא חיוני כיום, אלא דרך להתכונן לעתיד הקרוב. תקשורת רשת במהירות 10 ג'יגה-סיביות הופכת לעיתים תכופות יותר, במיוחד כעת עם הגעת 5G. הדרישה הגבוהה לקישוריות USB 3.1 Gen2 ועד מהרה ל- USB 3.2 עם 20 ג'יגה-ביט לשנייה, יחד עם ה- NVMe PCIe x4 SSDs החדשים שכבר מצאו את המגבלה ב -3.94 ג'יגה-בתים / שניות, היו אחד הגורמים העיקריים ליישומה.

בואו נראה בטבלה הבאה השוואה בין הגרסאות השונות של PCIe, כמהירותה בהתאם לתצורה הזמינה:

V.	מבוא	העברה במסלול	רוחב הלהקה
× 1	× 4	× 16
1.0	2003	2.5 GT / s	250 מגהבייט / שניות (2 ג'יגה-ביט / שניות)	1.0 GB / s	4.0 GB / s (32 Gb / s)
2.0	2007	5.0 GT / s	500 MB / s (4 ג'יגה-בתים / שניות)	2.0 GB / s	8.0 GB / s (64 Gb / s)
3.0	2010	8.0 GT / s	984.6 מגהבייט / שניות (7.9 ג'יגה-בתים / שניות)	3.94 GB / s	15.8 ג'יגה-בתים / שניות (126 ג'יגה-בתים / שניות)
4.0	2017	16.0 GT / s	1969 מגהבייט לשנייה (15.8 ג'יגה-בתים / שניות)	7.88 GB / s	31.5 GB / s (252.1 Gb / s)
5.0	2019	32.0 GT / s	3938 מגהבייט לשנייה (31.6 ג'יגה-בתים / שניות)	15.75 GB / s	63.0 GB / s (32 Gb / s)

תאימות לאחור האם אנו זקוקים ל- PCI Express 4.0?

נכון לעכשיו היישום המפורסם שכולנו יודעים להשתמש בחריצי PCIe הוא באמצעות הכרטיס הגרפי. בשלב זה כולנו יודעים שעבור צוות משחקים שמכבד את עצמנו אנו זקוקים לכרטיס גרפי ייעודי, שעובד באמצעות PCIe 3.0 x16, כלומר יש לנו אוטובוס של 126 ג'יגה-סיבייט לשנייה. אבל כמה אנחנו באמת צריכים? ובכן, בהעברה למשחק ברזולוציית 4K במהירות 144 הרץ ובעומק צבע של 10 סיביות, היינו זקוקים לאוטובוס של 35.8 ג'יגה-ביט לשנייה.

המשמעות היא שיש לנו רוחב אוטובוס של כ 70% להעברת נתוני תמונה. בואו נזכור שמדובר בנתונים דו כיווניים, כך שכאן כבר נכנס השיקול של האוטובוס במעלה הזרם והמורד. אז בהחלט אין זה הגיוני להחזיק PCie 4.0 בכרטיס גרפי, למשל. אם נדבר על Multi GPU, ובכן, הרוחב ישמש יותר באופן משמעותי בגלל ההקבלה, אך עדיין די והותר.

אבל אנחנו יכולים גם לומר שאנחנו כן זקוקים לזה, וזה נובע משילוב של SSDs NVMe החדשים. עד כה כולם עבדו באמצעות PCI 3.0 x4, אך בהיבט זה היצרנים מצאו את הגבול עד מהרה, והגיעו לשיעורי הקריאה קרוב מאוד לאלה שהיו 3.94 GB / s שהיו זמינים. הפיתרון הוא לא להכניס יותר נתיבים בחריץ M.2 פשוט על ידי הגבלת הקיבולת של המעבד וערכת השבבים, אלא להגדיל אותו לרוחב הפס כפול, שכן ליצרנים כמו AORUS או Corsair, כבר יש M.2 PCie 4.0 משלהם יותר מ- 4000 מגהבייט / שניות.

אז מה קורה למשתמשים שמתחזקים את ה- PCIe 3.0 ורוצים להשתמש ב- 4.0 היקפי? ובכן, לא תהיה לה שום בעיה מבחינת קישוריות, מכיוון שההתחלה PCIe הציעה תאימות לאחור לתקנים קודמים. למעשה 3.0, 4.0 ובקרוב 5.0 ימשיכו להשתמש בקידוד 128b / 130b בהעברות שלהם. החיסרון היחיד יהיה שזה יגביל את מהירות האוטובוס.

PCI Express 4.0 בכונן SSD וכרטיס גרפי

בהחלט יש להדגיש את העבודה המצוינת שנעשתה על אחסון מוצק. מאז נראה כי ממשק ה- M.2 עובד בנתיבי x4 ותחת פרוטוקול NVMe, המהירויות התרבו תוך חודשים ארוכים והגיעו להזדקקות ליותר מ -4000 מגהבייט / שניות לתצורות הזיכרון שלו המבוססות על 3D NAND.

יצרנים כמו AORUS או Corsair חשפו את SSDs החדשים שלהם המסוגלים לעבוד במהירויות תיאורטיות של 5000 מגהבייט / שניות בקריאה רציפה ו -400 מגהבייט / שניות בכתיבה עם ארכיטקטורת ה- TAND 3D של Toshiba. נתונים אלה הם בערך 40% יותר מהדור הקודם של SSD, ורחוקים מלהגיע לגבול, שכן, למרות שזה נשאר הדרך ל- 7 , 88 GB / s זמינים בארבעה נתיבים בלבד.

שינוי זה מביא כמה פרטים שיש לקחת בחשבון בעת ​​התקנת SSDs אלה, למשל הצורך להפעיל את מדיניות כתיבת מטמון הכתובות כדי להשיג העברות טובות יותר. כמובן, פרט מעט חשוב נוסף הוא שיש לוח תואם PCIe, ועתה רק ל- AMD יהיה אותם.

אנו ממליצים לבדוק את שתי האפשרויות כדי להשיג את הביצועים הטובים ביותר עם ה- SSD

המכשיר האחר שיש לנו בשוק עם PCI Express 4.0 הוא AMD Radeon RX 5700 ו- 5700 XT כרטיסים גרפיים. למטרות מעשיות זה לא משהו חשוב, שכן ראינו בבירור שעם 3.0 נשארנו, אבל זה לא טועה ליישם את התקן החדש ולהוביל את הדרך.

AMD Ryzen 3000 ו- AMD X570, התואם הראשון ל- PCI Express 4.0

היצרן הראשון שהשיק לשוק הדסקטופ עם PCIe 4.0 חדש זה היה AMD, בזכות הדור החדש שלו של מעבדי Ryzen. חלק מהמעבדים עם ליטוגרפיה ב- 7 ננומטר FinFET הוטבלו כ- Zen2 המציעים כעת 16 נתיבים PCIe 4.0 בממשק הקלט / פלט של התקשורת שלה לכרטיס גרפי, ובסך הכל 24 נתיבים. לא רק שהם מעבדים עם שיפור ביצועים רב בטיפול בהוראות, אלא שהם מסוגלים לעבוד עם נפח גדול בהרבה של נתונים.

למעשה, לוחות האם החדשים המותאמים לדור חדש זה משתמשים בערכת שבבים AMD X570 שיש בה לא פחות מ 20 נתיבים PCI Express 4.0. במאמר שכבר הכנו נראה את ההשוואה בין ערכת השבבים X570 לעומת X470 וכו ', ואחד העיקרי שבהם הוא זה. התצורה הבסיסית מורכבת מ- 8 נתיבים שיהיו חובה עבור PCIe 4.0 וניתן להשתמש ב 8 נתיבים נוספים עבור התקנים אחרים כמו SATA או ציוד היקפי כמו USB, למשל, ליצרנים יש חופש הקצאה מסוים. ארבעת הנתיבים הנותרים הם בחירה חופשית עבור היצרנים, אם כי באופן עקרוני הם יהיו מיועדים לתצורה של 4x SATA 6 Gbps או 2x PCIe 4.0 x2.

בזכות העוצמה של שני האלמנטים הללו, אוטובוס התקשורת בין מעבד לשבבים מורכב מ -4 נתיבי PCI Express 4.0. באשר להקצאת משבצות, אנו רואים גם לא מעט תכונות חדשות בהשוואה לדור הקודם, שכן ערכת השבבים עצמה הציגה עוד כמה חריצי PCIe x1 ו- x16 (עובדים ב- x4) 4.0 ואפילו שני משבצות M.2 x4 עבור SSDs החדשים האלה. שינוי מהותי נוסף הוא התמיכה של עד 8 יציאות USB 3.1 Gen2 10 Gbps, דבר שעד כה לא היה אפשרי.

באשר לחומרה אחרת התואמת PCI Express 4.0, אנו יכולים להזכיר את מעבד IBM POWER9 או את ה- Falcon Mesa FPGA עם מעבד הייצור של 10nm של אינטל, התואם ל- PCI Express 4.0 כבלוק IP מובנה דרך EMIB. הדור החדש של מעבדי אינטל טרם יגיע וברור שהוא יטמיע גם את PCI Express 4.0.

הבדל ביצועים של NVME PCI Express 3.0 לעומת PCI Express 4.0

למרות שזה משהו שנוכל לחפש במהירות בסקירות שלנו, אנו הולכים להשוות בין קריאה וכתיבה רציפים של PCI Express 3.0 SSD מול דור רביעי עם PCI Express 4.0. המועמדים המושלמים הם Corsair MP510 לעומת MP600.

דוגמנית	קריאה רציפה (MB / s)	כתיבה רציפה (MB / s)
Corsair MP510	3, 480MB / s	2, 700MB / s
Corsair MP600	4, 950MB / s	4, 250MB / s

וכאן הבדיקות שלנו:

מסקנות ועתיד הענף

אם יש משהו שעלינו להיות ברור לגביו, זה שכרגע PCI e 4.0 מציע את היתרון המרבי שלו מבחינת התקני אחסון ותקשורת פנימית בין מכשירים, למשל, CPU ו- Chipset. חומרה כמו כרטיסים גרפיים, עדיין רחוקה מלהסתבך בגרסה 3.0 והרבה פחות 4.0 זו, כך שלגיימרים, התוצאה תהיה זהה למעשה בביצועים.

PCI-SIG כבר פתחה את ממשק ה- PCIe 5.0 שלה השנה, אך ברור שלא נראה לוחות אם עם האוטובוס הזה עד 2022 לפחות, כדי לנסות להאריך מעט את חיי התקן הנוכחי, להיום, 4.0 זה עדיין אין לו מגוון רחב של יישומים מכל אחד מהמשתמשים למשתמש הרגיל.

אנו משאירים לך את המאמרים הבאים:

אם ברצונך לספק מידע נוסף על נושא זה או שיש לך שאלות כלשהן, אנו מזמינים אותך לכתוב לנו בתיבת התגובות או לדון בו בפורום החומרה שלנו.