PCIe 4.0 - Hva er nytt og bør du oppgradere?

AMD sikret æren av å være det første selskapet som tok med PCIe Gen 4 på stasjonære PC-er med lanseringen av X570-brikkesettet i juni 2019 på Computex. PCIe 4.0 lover å gi mange forbedringer i PCI Express-grensesnittet, da det er den største endringen i PCIe-standarden siden 2010. I skrivende stund er PCIe Gen 4 fortsatt ikke utbredt, men det begynner å motta bred adopsjon ikke bare fra CPUer og hovedkortprodusenter som AMD, men også fra grafikkortprodusenter som Nvidia og AMDs egen Radeon-divisjon. Men trenger du virkelig PCIe Gen 4? Og i så fall, hvordan får du det? Før vi svarer på disse spørsmålene, må vi forstå hva PCIe 4.0 egentlig er.

Hva er PCIe 4.0?

PCIe 4.0 er den siste utviklingen av et bredt implementert, høyhastighets kommunikasjonsgrensesnitt, kjent som PCI eller Peripheral Component Interconnect Express. Enkelt sagt, PCIe 4.0 er den neste iterasjonen av PCIe-grensesnittet som brukes til å koble tilleggskort som grafikkort og M.2-stasjoner til hovedkortet. PCIes nåværende generasjon, PCIe 3.0, har vært en standard på stasjonære PC-er siden 2010, og PCIe 4.0 gir nå en oppgradering til det. Sammenlignet med den eldre, men likevel ganske raske PCIe 3.0, gir den nye PCIe 4.0 i det vesentlige dobbelt så mye gjennomstrømning. Det vil si at PCIe 4.0 gir dobbelt båndbredden som PCIe 3.0, og kommer inn med hele 64 GB / s mot svake 32 GB / s PCIe 3.0 over en x16-kobling. Følgende diagram fra PCI-SIG, kroppen som administrerer PCI-standarden, viser forskjellen i båndbredde mellom de forskjellige PCIe-generasjonene.

De to standardene er imidlertid fortsatt strukturelt like. Hovedforskjellen ligger bare i overføringshastighetene og i noen tilfeller materialet som brukes til å oppnå vellykket overføring av signalet med en høyere hastighet. Der PCIe 3.0 opererte med 8 GT / s (frekvensen av bit 0s og 1s), opererte den nye PCIe 4.0 med 16 GT / s per kjørefelt. Dette dobler den samlede båndbredden fra 32 GB / s av PCIe 3.0-standarden til 64 GB / s av PCIe 4.0. Bortsett fra båndbreddefordelen, er det imidlertid veldig lite som er forskjellig mellom de to generasjonene som har noen betydning for sluttbrukeren. PCIe 4.0 har bedre signalpålitelighet og integritet for forbedret ytelse.

Hva er nytt?

Vel, vi har allerede diskutert at det viktigste som skiller PCIe 4.0 fra PCIe 3.0 er den største økningen i båndbredde. Der PCIe 3.0 hadde en maksimal båndbredde på 32 GB / s, doblet PCIe 4.0 det til 64 GB / s. Det som er interessant er imidlertid hvordan PCIe 4.0 klarer å doble båndbredden. Kodingsteknikken må forstås for å bestemme den faktiske datamengden som kan overføres.

PCIe Gen 3.0 og PCIe Gen 4.0 bruker en 128b / 130b kodingsteknikk, mens de eldre generasjonene som PCIe 2.0 brukte en 8b / 10b kodingsteknikk. Denne kodingsteknikken forvandler 128-biters data til en 130-biters kode. Dette sikrer justeringen av datastrømmen og gir også mulighet for rimelig klokkegjenoppretting. Clock Recovery er prosessen med å hente ut tidsinformasjon fra en datastrøm. Alt dette betyr at maksimal teoretisk båndbredde i Gbps for hver PCIe Gen 4.0 ser slik ut:

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

Koding lar oss beregne overhead som kreves for å overføre PCIe-datastrømmer, og dette blir funnet av følgende formel:

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

Fordoblingen i båndbredde blir da mulig gjennom nye PCIe-kontrollere som den på AMD X570 og B550 brikkesett. Dielektriske materialer med lavt tap brukes også i prosessen som gjør at signaler med høyere hastighet kan spre seg videre gjennom PCB.

PCIe 4.0 for spill

Men hva betyr all denne beregningen og den teoretiske dobbeltbåndbredden for spillerne? Kan vi forvente at ytelsen til GPUer vil doble seg på grunn av økningen i båndbredde? Vel, du har sannsynligvis kanskje gjettet nå at det rett og slett ikke er mulig. Ja, PCIe 4.0 har forbedret tilkoblingsbåndbredden til GPU til hovedkortet mye, men dette oversettes ikke til spillets ytelse fra den virkelige verden. PCIe 4.0 GPUer eksisterer nå, med både AMD RX 5000-serien og 6000-serien, samt Nvidia RTX 3000-serien med grafikkort som støtter PCIe Gen 4. Imidlertid, selv om du kobler de skinnende nye PCIe Gen 4-grafikkortene med en PCIe Gen 4 hovedkort som X570 og en PCIe Gen 4 CPU som Zen 3-basert Ryzen 5000-serie fra AMD, vil du fremdeles ikke se en merkbar bump i ytelse.

Men hvorfor er det? Vel, hovedårsaken til at den ekstra båndbredden ikke er med på å forbedre ytelsen, er at selv PCIe Gen 3.0 båndbredde ikke utnyttes fullt ut av grafikkort i dag. PCIe Gen 3.0 tilbyr fortsatt mye båndbredde, og selv de mest avanserte grafikkortene har ikke engang kommet i nærheten av å mette den. Faktisk kan mange av de høyeste kortene som Nvidia GeForce RTX 3080 kjøre nær full ytelse selv med en PCIe 3.0 x8-kobling eller en PCIe 2.0 x16-kobling. Derfor vil det ikke hjelpe å legge til mer båndbredde i en forbindelse som ikke allerede er mettet.

Hvis vi prøver å se inn i fremtiden, kan vi se PCIe 4.0s ekstra båndbredde være en fordel en gang i fremtiden. Videospillets aktivitetsstørrelse og grafiske kompleksitet fortsetter å øke hver dag, så vi kan endelig se noen fordeler med den ekstra hastigheten til PCIe-koblingen hvis PCIe 3.0-grensesnittet bare ikke kan følge med. Spesielt med belastningskrevende applikasjoner som maskinlæring fortsetter å kreve større og større datasett, kan PCIe 4.0 fremdeles spille en stor rolle for at fremtidens maskiner ikke skal bli holdt tilbake av mangel på PCIe-koblingsbåndbredde.

PCIe 4.0 for lagring

Nå kommer vi til hovedgrunnen til at PCIe 4.0 faktisk er en attraktiv oppgradering. PCIe 4.0 gir mulighet for mye, raskere lagringsalternativer. Det er PCIe Gen 4-stasjoner der ute som absolutt knuser selv de raskeste NVMe PCIe Gen 3-stasjonene når det gjelder rå tall, og bare setter SATA-stasjonene til absolutt skam. Med PCIe Gen 4 ser vi endelig stasjoner som krysser 5 GB / s-nummeret når det gjelder sekvensielle lesninger mens PCIe Gen 3 NVMe-stasjoner har en tendens til å fylle ut rundt 3,5 GB / s. En spesielt rask stasjon, Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0, treffer hele 5 GB / s og 4,3 GB / s skriver, noe som er omtrent 35-40% høyere sekvensiell ytelse enn til og med den raskeste M.2 PCIe Gen 3 SSD. Dette skyldes at SSD-er på denne plattformen, i motsetning til grafikkort, faktisk kan dra nytte av den ekstra båndbredden.

Situasjonen blir enda mer ekstrem hvis du legger til RAID i blandingen. Som vi forklarte i vår artikkel om RAID-nivåer, RAID 0 dobler effektivt hastigheten til de to stasjonene som settes i RAID, mens det setter harddiskenes redundans i fare. Gigabyte brukte et PCIe 4.0-tilleggskort som inneholdt fire 2 TB PCIe M.2 SSD-er i RAID 0 og traff en øye-vanning 15,4 GB / s leser og 15,5 GB / s skriver. Dette er et enestående ytelsesnivå som, selv om det ganske vist er veldig dyrt, har blitt gjort mulig utelukkende gjennom den rene båndbreddeforbedringen av PCIe Gen 4.

Hvordan få PCIe 4.0?

Mens PCIe 4.0 høres veldig imponerende ut når man hører tall som 15GBps, er det virkelig et bestemt sett med krav som må oppfylles for å ha PCIe 4.0 i gang. Det er i hovedsak tre ting som må tilfredsstilles for å få PCIe Gen 4.

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

Hvis vi snakker om hovedkortene, er det to brikkesett fra AMD som for øyeblikket støtter PCIe Gen 4 i skrivende stund. X570-brikkesettet og B550-brikkesettet er de eneste to brikkesettene på team Red som tillater PCIe Gen 4-kompatibilitet, og til og med mellom disse to er det bare X570-brikkesettet som gir fullverdig PCIe Gen 4-funksjonskompatibilitet. De eldre B450-, X470-, B350-, X370-, A320- og A520-brikkesettene støtter ikke PCIe Gen 4 og vil aldri gjøre siden PCIe-generasjoner ikke er bakoverkompatible. Videre støtter TRX40 Threadripper-plattformen og AMD EPYC Roma-serverplattformen også PCIe Gen 4.

På Intel-siden støtter Z490-plattformen PCIe Gen 4, selv om det for øyeblikket ikke er noen Intel-prosessorer i skrivende stund som støtter funksjonen. Det forventes snart å endres ettersom det er bekreftet at Intels 11^th Gen Rocket Lake Desktop-prosessorer vil ikke bare fungere med Z490-kort, men også vil også støtte PCIe Gen 4 så det er positive ting fra Team Blue. Mellomklasse B-serien og budsjett H-seriekortene støtter ikke PCIe Gen 4 overhodet.

Så langt som CPU-er går, støtter både AMD Ryzen 3000-serien og den nye AMD Ryzen 5000-serien PCIe Gen 4 offisielt. Intel har fortsatt ikke støtte for PCIe Gen 4 på stasjonære CPU-er i skrivende stund, men den kommende Rocket Lake 11^th Gen-CPUer er bekreftet å ha støtte for funksjonen.

Til slutt produktene du faktisk vil sette i PCIe-sporene. Så langt som GPU-er går, støtter Nvidia RTX 3000-serien, AMD RX 5000-serien og AMD RX 6000-serien med grafikkort denne funksjonen offisielt. For SSD-ene har vi en rekke PCIe Gen 4 SSD-er å velge mellom av mange forskjellige produsenter. Noen bemerkelsesverdige inkluderer Corsair Force MP600, Sabrent Rocket 4.0, Samsung 980 Pro, Seagate FireCuda og Gigabyte Aorus PCIe 4.0 SSD.

Kompromisser

Akkurat som med enhver annen oppgradering, er det noen kompromisser som følger med fordelene. Det er ikke mange ulemper med PCIe 4.0-oppgraderingen, men det er noen få quirks her og der du må være oppmerksom på.

Først går PCIe Gen 4 varmt. Ikke bare kjører de faktiske stasjonene varme, men brikkesettet på hovedkortet går også ganske varmt på grunn av PCIe Gen 4-implementeringen. For stasjonene betyr dette at nesten alle stasjonene vi har sett til nå har inkludert en kjøleribber med dem. Kjøleribben gir passiv kjøling på minnebrikken og holder NAND Flash på en optimal temperatur. For brikkesettet syntes hovedkortprodusentene at det var best å inkludere aktiv kjøling, så nesten alle X570-kortene har en inkludert vifte som spinner og gir aktiv kjøling over brikkesettet under belastning. B550-brettene ble imidlertid kvitt viften til fordel for passiv kjøling.

Annet enn de varmkjørende komponentene, er det også et kompromiss som er forbundet med prisen på hovedkortene som inneholder PCIe 4.0-implementeringen. Det er ingen overraskelse at X570-, B550- og Z490-kortene er dyrere enn B-serien og H-serien i begge oppstillingene. Dette gjør oppgraderingen til PCIe 4.0 litt komplisert, ettersom kjøperen nå må avveie fordelene med PCIe 4.0 mot ekstra kostnad for å ta en kjøpsbeslutning.

Bør du oppgradere?

Så er det en grunn til at du går ut og kjøper et avansert hovedkort, en nyere CPU og en dyr SSD for å nyte PCIe 4.0? Vel, sannsynligvis ikke. Hovedfordelen med PCIe 4.0 er for tiden i lagringsavdelingen. Med mindre du bygger en helt ny maskin fra bunnen av, ser det ikke ut til å være nok incentiv i PCIe 4.0 til å garantere en oppgradering fra B450- eller X470-kort, eller til og med eldre Ryzen- eller Intel-prosessorer til nyere, hvis vi holder ytelsen til en side. Som vi unngikk tidligere, har PCIe 4.0 liten eller ingen effekt på systemets ytelse, så grafikkortoppgraderingen inkluderer ikke spørsmålet om PCIe 4.0-støtte per nå.

Med mindre lagring er av største betydning for deg og NVMe Gen 3-stasjoner bare ikke klipper det lenger, ser det ikke ut til at PCIe 4.0 er verdt å oppgradere fra eldre hovedkort. PCIe Gen 4-stasjoner gir betydelige fordeler for brukere som arbeider med store filer over et nettverk eller profesjonelle som trenger høyere hastigheter for profesjonelle applikasjoner og videoredigering osv. Når det er sagt, hvis du bygger et helt nytt system, bør standardvalget være PCIe-hovedkortene og CPUene for å sikre at systemet ikke vil holde noen fremtidige oppgraderinger tilbake hvis du har lyst til å slippe en rask Gen 4-stasjon nedover linjen. Derfor er det ikke mye insentiv til å oppgradere fra et eldre hovedkort, men for nybyggere vil vår standardanbefaling være å gå med hovedkortene som støtter PCIe Gen 4-funksjonen.