PCIe 4.0 - Hvad er nyt, og skal du opgradere?

AMD sikrede sig æren af ​​at være det første firma, der bragte PCIe Gen 4 på stationære pc'er med deres lancering af X570-chipsættet i juni 2019 på Computex. PCIe 4.0 lover at bringe en masse forbedringer af PCI Express-grænsefladen, da det er den største ændring af PCIe-standarden siden 2010. I skrivende stund er PCIe Gen 4 stadig ikke udbredt, men den begynder at modtage bred vedtagelse ikke kun fra CPU'er og bundkortproducenter som AMD, men også fra grafikkortproducenter som Nvidia og AMDs egen Radeon-division. Men har du virkelig brug for PCIe Gen 4? Og i bekræftende fald, hvordan får du det? Før vi dog besvarer disse spørgsmål, skal vi forstå, hvad PCIe 4.0 faktisk er.

Hvad er PCIe 4.0?

PCIe 4.0 er den seneste udvikling af en bredt implementeret, højhastigheds kommunikationsgrænseflade kendt som PCI eller Peripheral Component Interconnect Express. Kort sagt, PCIe 4.0 er den næste iteration af PCIe-grænsefladen, der bruges til at forbinde tilføjelseskort som grafikkort og M.2-drev til bundkortet. PCIes nuværende generation, PCIe 3.0, har været en standard på stationære pc'er siden 2010, og PCIe 4.0 giver nu en opgradering til det. Sammenlignet med den ældre, men stadig ret hurtige PCIe 3.0, giver den nye PCIe 4.0 stort set det dobbelte af den samlede gennemstrømning. Det vil sige, at PCIe 4.0 tilvejebringer dobbelt båndbredde som PCIe 3.0, og kommer ind med kæmpestore 64 GB / s vs. en beskedent 32 GB / s PCIe 3.0 over et x16-link. Følgende diagram fra PCI-SIG, det organ, der administrerer PCI-standarden, viser forskellen i båndbredde mellem de forskellige PCIe-generationer.

De to standarder er dog stadig strukturelt meget ens. Hovedforskellen ligger kun i overførselshastighederne og i nogle tilfælde det materiale, der bruges til at opnå en vellykket transmission af signalet ved en højere hastighed. Hvor PCIe 3.0 fungerede ved 8 GT / s (hastigheden af ​​bit 0s og 1s), fungerede den nye PCIe 4.0 med 16 GT / s pr. Bane. Dette fordobler den samlede båndbredde fra 32 GB / s af PCIe 3.0-standarden til 64 GB / s af PCIe 4.0. Bortset fra båndbreddefordelen er der dog meget lidt, der er forskelligt mellem de to generationer, der har nogen betydning for slutbrugeren. PCIe 4.0 har bedre signalpålidelighed og integritet for forbedret ydelse.

Hvad er nyt?

Nå, vi har allerede diskuteret, at det vigtigste, der adskiller PCIe 4.0 fra PCIe 3.0, er den største stigning i båndbredde. Hvor PCIe 3.0 havde en maksimal båndbredde på 32 GB / s, fordobles PCIe 4.0 det til 64 GB / s. Hvad der dog er interessant, er, hvordan PCIe 4.0 formår at fordoble båndbredden. Kodningsteknikken skal forstås for at bestemme den faktiske mængde data, der kan overføres.

PCIe Gen 3.0 og PCIe Gen 4.0 bruger en 128b / 130b-kodningsteknik, mens de ældre generationer såsom PCIe 2.0 brugte en 8b / 10b-kodningsteknik. Denne kodningsteknik omdanner 128-bit-data til en 130-bit kodelinje. Dette sikrer justering af datastrømmen og giver også mulighed for rimelig urgendannelse. Clock Recovery er processen med at udtrække tidsinformation fra en datastrøm. Alt dette betyder, at den maksimale teoretiske båndbredde i Gbps for hver PCIe Gen 4.0 ser sådan ud:

16GT / s x (128b / 130b) = 15,754Gbps

Kodning giver os mulighed for at beregne de omkostninger, der kræves til transmission af PCIe-datastrømme, og dette findes ved følgende formel:

([130b-128b] / 130b) x 100 = 1,54%

Fordoblingen i båndbredde muliggøres derefter gennem nye PCIe-controllere som den på AMD X570 og B550 chipsæt. Dielektriske materialer med lavt tab anvendes også i processen, som tillader signaler med højere hastighed at sprede sig yderligere gennem printkort.

PCIe 4.0 til spil

Men hvad betyder al denne beregning og den teoretiske dobbeltbåndbredde for spillerne dog? Kan vi forvente, at GPU'ernes ydelse fordobles på grund af stigningen i båndbredde? Nå, du har sandsynligvis måske gættet nu, at det simpelthen ikke er muligt. Ja, PCIe 4.0 har forbedret tilslutningsbåndbredden på GPU'en til bundkortet meget, men dette oversættes ikke til den virkelige spilydelse. PCIe 4.0 GPU'er findes nu, med både AMD RX 5000-serien og 6000-serien samt Nvidia RTX 3000-serien af ​​grafikkort, der understøtter PCIe Gen 4. Selvom du parrer de skinnende nye PCIe Gen 4-grafikkort med en PCIe Gen 4 bundkort som X570 og en PCIe Gen 4 CPU som Zen 3-baseret Ryzen 5000-serie fra AMD, vil du stadig ikke se en mærkbar bump i ydeevne.

Men hvorfor er det? Nå, hovedårsagen til, at den ekstra båndbredde ikke hjælper med at forbedre ydeevnen, er, at selv PCIe Gen 3.0-båndbredde ikke i dag udnyttes fuldt ud af grafikkort. PCIe Gen 3.0 tilbyder stadig en masse båndbredde, og selv de mest avancerede grafikkort er ikke engang tæt på at mætte det. Faktisk kan mange af de højeste kort som Nvidia GeForce RTX 3080 køre tæt på deres fulde ydeevne, selv med et PCIe 3.0 x8-link eller et PCIe 2.0 x16-link. Derfor vil det ikke hjælpe at tilføje mere båndbredde til en forbindelse, der ikke allerede er mættet.

Hvis vi dog prøver at se på fremtiden, kan vi se PCIe 4.0s ekstra båndbredde være en fordel engang i fremtiden. Videospils aktivstørrelse og grafiske kompleksitet fortsætter med at stige dag for dag, så vi endelig kan se en fordel ved den ekstra hastighed på PCIe-linket, hvis PCIe 3.0-grænsefladen bare ikke kan følge med. Især med belastningskrævende applikationer som maskinindlæring fortsætter med at kræve større og større datasæt, kan PCIe 4.0 stadig spille en stor rolle i at tillade fremtidens maskiner ikke at blive holdt tilbage af manglen på PCIe-linkbåndbredde.

PCIe 4.0 til opbevaring

Nu kommer vi til hovedårsagen til, at PCIe 4.0 faktisk er en attraktiv opgradering. PCIe 4.0 giver mulighed for meget, meget hurtigere lagringsmuligheder. Der er PCIe Gen 4-drev derude, der absolut knuser selv de hurtigste NVMe PCIe Gen 3-drev med hensyn til rå tal, og bare sætter SATA-drevne i absolut skam. Med PCIe Gen 4 ser vi endelig drev, der krydser 5 GB / s-nummeret med hensyn til sekventiel læsning, mens PCIe Gen 3 NVMe-drev har en tendens til at topke omkring 3,5 GB / s. Et særligt hurtigt drev, Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0, rammer en kæmpestor 5 GB / s læsning og 4,3 GB / s skriver, hvilket er cirka 35-40% højere sekventiel ydeevne end selv den hurtigste M.2 PCIe Gen 3 SSD. Dette skyldes, i modsætning til grafikkort, at SSD'er på denne platform faktisk kan drage fordel af den ekstra båndbredde.

Situationen bliver endnu mere ekstrem, hvis du tilføjer RAID til blandingen. Som vi forklarede i vores artikel om RAID-niveauer, RAID 0 fordobler effektivt hastigheden på de to drev, der er sat i RAID, mens det sætter drevnes redundans i fare. Gigabyte brugte et PCIe 4.0-tilføjelseskort, der indeholdt fire 2 TB PCIe M.2 SSD'er i RAID 0 og ramte en iøjnefaldende 15,4 GB / s læser og 15,5 GB / s skriver. Dette er et hidtil uset niveau af ydeevne, som, selvom det ganske vist er meget dyrt, er blevet muliggjort udelukkende gennem den store båndbreddeforbedring af PCIe Gen 4.

Hvordan får man PCIe 4.0?

Mens PCIe 4.0 lyder meget imponerende, når man hører numre som 15GBps, er der faktisk et bestemt sæt krav, der skal opfyldes for at have PCIe 4.0 i gang. Der er stort set 3 ting, der skal opfyldes for at få PCIe Gen 4.

• Et PCIe Gen 4-kompatibelt bundkort
• En PCIe Gen 4-kompatibel CPU
• En PCIe Gen 4-kompatibel GPU / SSD

Hvis vi taler om bundkortene, er der to chipsæt fra AMD, der i øjeblikket understøtter PCIe Gen 4 i skrivende stund. X570-chipsættet og B550-chipsættet er de eneste to chipsæt på team Red, der tillader PCIe Gen 4-kompatibilitet, og selv mellem disse to er det kun X570-chipsættet, der tillader fuldgyldig PCIe Gen 4-funktionskompatibilitet. De ældre B450, X470, B350, X370, A320 samt A520 chipsæt understøtter ikke PCIe Gen 4 og vil aldrig gøre, da PCIe-generationer ikke er bagudkompatible. Desuden understøtter TRX40 Threadripper-platformen og AMD EPYC Rome-serverplatformen også PCIe Gen 4.

På Intel-siden understøtter Z490-platformen PCIe Gen 4, selvom der i øjeblikket ikke er nogen Intel-CPU'er i skrivende stund, der understøtter funktionen. Det forventes snart at ændre sig, da det bekræftes, at Intels 11^th Gen Rocket Lake Desktop CPU'er fungerer ikke kun med Z490-kort, men også understøtter også PCIe Gen 4 så det er positive ting fra Team Blue. Mellemklasse B-serien og budget H-seriens kort understøtter ikke PCIe Gen 4 overhovedet.

Så vidt CPU'er går, understøtter både AMD Ryzen 3000-serien og den nye AMD Ryzen 5000-serie officielt PCIe Gen 4. Intel har stadig ikke nogen understøttelse af PCIe Gen 4 på sine desktop-CPU'er i skrivende stund, men den kommende Rocket Lake 11^th Gen-CPU'er bekræftes at have understøttelse af funktionen.

Endelig de produkter, som du faktisk vil sætte i PCIe-slots. For så vidt angår GPU'er, understøtter Nvidia RTX 3000-serien, AMD RX 5000-serien og AMD RX 6000-serien af ​​grafikkort officielt denne funktion. Til SSD'er har vi en række PCIe Gen 4 SSD'er at vælge imellem af mange forskellige producenter. Nogle bemærkelsesværdige inkluderer Corsair Force MP600, Sabrent Rocket 4.0, Samsung 980 Pro, Seagate FireCuda og Gigabyte Aorus PCIe 4.0 SSD.

Kompromiser

Ligesom med enhver anden opgradering er der et par kompromiser, der følger med fordelene. Der er ikke mange ulemper ved PCIe 4.0-opgraderingen, men der er et par quirks her og der, som du skal være opmærksom på.

For det første kører PCIe Gen 4 varmt. Ikke kun kører de faktiske drev varmt, men chipset på bundkortet kører også ret varmt på grund af PCIe Gen 4-implementeringen. For drev betyder det, at næsten alle de drev, vi hidtil har set, har inkluderet en køleplade køler med dem. Kølelegemet giver passiv afkøling på hukommelseschipsene og holder NAND Flash ved en optimal temperatur. For chipset mente bundkortproducenterne, at det var bedst at inkludere aktiv køling, så næsten alle X570-kortene har en inkluderet blæser, der drejer og giver aktiv køling over chipsættet under belastning. B550-brædderne slap dog af ventilatoren til fordel for passiv køling.

Bortset fra de varmkørende komponenter er der også et kompromis, der er forbundet med prisen på bundkortene, der indeholder PCIe 4.0-implementeringen. Det er ikke overraskende, at X570-, B550- og Z490-tavlerne er dyrere end B-serien og H-serien i begge opstillinger. Dette gør opgraderingen til PCIe 4.0 lidt kompliceret, da køberen nu skal afveje fordelene ved PCIe 4.0 mod de ekstra omkostninger for at træffe en købsbeslutning.

Skal du opgradere?

Så er der en grund til, at du går ud og køber et avanceret bundkort, en nyere CPU og en dyr SSD for at nyde PCIe 4.0? Nå, sandsynligvis ikke. Den største fordel ved PCIe 4.0 er i øjeblikket i lagerafdelingen. Medmindre du bygger en helt ny maskine fra bunden, synes der ikke at være nok incitament i PCIe 4.0 til at berettige en opgradering fra B450- eller X470-kort eller endda ældre Ryzen- eller Intel-CPU'er til nyere, hvis vi holder ydeevnen til en side. Som vi undgik tidligere, har PCIe 4.0 også ringe eller ingen effekt på systemets spilydelse, så grafikkortopgraderingen inkluderer ikke spørgsmålet om PCIe 4.0-support fra nu af.

Medmindre opbevaring er af største vigtighed for dig, og NVMe Gen 3-drev bare ikke klipper det længere, synes PCIe 4.0 ikke at være opgraderingen værd fra ældre bundkort. PCIe Gen 4-drev giver betydelige fordele for brugere, der arbejder med store filer over et netværk eller fagfolk, der har brug for højere hastigheder til professionelle applikationer og videoredigering osv. Når det er sagt, hvis du bygger et helt nyt system, skal standardvalget være PCIe-bundkortene og CPU'erne for at sikre, at systemet ikke holder nogen fremtidige opgraderinger tilbage, hvis du har lyst til at kaste et hurtigt Gen 4-drev ned ad linjen. Derfor er der ikke meget incitament til at opgradere fra et ældre bundkort, men for nye bygherrer er vores standardanbefaling at gå med bundkortene, der understøtter PCIe Gen 4-funktionen.