AMD si uvedením čipsetu X570 v júni 2019 na Computexe zabezpečilo česť byť prvou spoločnosťou, ktorá priniesla PCIe Gen 4 pre stolné počítače. PCIe 4.0 sľubuje, že prinesie veľa vylepšení rozhrania PCI Express, pretože ide o najväčšiu zmenu v štandarde PCIe od roku 2010. V čase písania tohto článku ešte PCIe Gen 4 nie je rozšírená, ale začína sa prijímať široko, nie však iba od výrobcov procesorov a základných dosiek ako AMD, ale aj od výrobcov grafických kariet ako Nvidia a AMD vlastnej divízie Radeon. Ale naozaj potrebujete PCIe Gen 4? A ak áno, ako to získate? Predtým, ako si na tieto otázky odpovieme, musíme si uvedomiť, čo to vlastne PCIe 4.0 je.
Dosky X570 ako rada ASUS ROG X570 podporujú PCIe Gen 4 - Obrázok: ASUS
Čo je to PCIe 4.0?
PCIe 4.0 je najnovší vývoj široko implementovaného vysokorýchlostného komunikačného rozhrania známeho ako PCI alebo Peripheral Component Interconnect Express. Jednoducho povedané, PCIe 4.0 je ďalšou iteráciou rozhrania PCIe, ktorá sa používa na pripojenie doplnkových kariet, ako sú grafické karty a disky M.2, k základnej doske. Aktuálna generácia PCIe, PCIe 3.0, je od roku 2010 štandardom v stolných počítačoch a PCIe 4.0 ju teraz vylepšuje. V porovnaní so starším, ale stále dosť rýchlym PCIe 3.0 poskytuje nový PCIe 4.0 v podstate dvojnásobnú celkovú priepustnosť. To znamená, že PCIe 4.0 poskytuje dvojnásobnú šírku pásma ako PCIe 3.0, pričom prichádza na neuveriteľných 64 GB / s oproti žalostne 32 GB / s PCIe 3.0 na linke x16. Nasledujúca tabuľka od spoločnosti PCI-SIG, orgánu, ktorý spravuje štandard PCI, uvádza rozdiel v šírke pásma medzi rôznymi generáciami PCIe.
Vylepšenia generačnej šírky pásma PCIe - Obrázok: PCI-SIG
Tieto dva štandardy sú si však stále štrukturálne veľmi podobné. Kľúčový rozdiel spočíva iba v prenosových rýchlostiach a v niektorých prípadoch aj v materiáli použitom na dosiahnutie úspešného prenosu signálu pri vyššej rýchlosti. Tam, kde PCIe 3.0 fungovalo na 8 GT / s (rýchlosť bitov 0 s a 1 s), nová PCIe 4.0 fungovala na 16 GT / s na linku. To zdvojnásobuje celkovú šírku pásma z 32 GB / s štandardu PCIe 3.0 na 64 GB / s PCIe 4.0. Okrem výhody šírky pásma však medzi dvoma generáciami existuje len veľmi málo rozdielov, ktoré majú pre koncového používateľa akýkoľvek význam. PCIe 4.0 má lepšiu spoľahlivosť a integritu signálu pre lepší výkon.
Čo je nové?
Už sme diskutovali o tom, že hlavnou vecou, ktorá odlišuje PCIe 4.0 od PCIe 3.0, je veľké zvýšenie šírky pásma. Pokiaľ mala PCIe 3.0 maximálnu šírku pásma 32 GB / s, PCIe 4.0 ju zdvojnásobil na 64 GB / s. Zaujímavé však je, ako dokáže PCIe 4.0 zdvojnásobiť šírku pásma. Musí byť pochopená technika kódovania, aby sa dalo určiť skutočné množstvo dát, ktoré je možné preniesť.
PCIe Gen 3.0 a PCIe Gen 4.0 používajú techniku kódovania 128b / 130b, zatiaľ čo staršie generácie ako PCIe 2.0 používali techniku kódovania 8b / 10b. Táto technika kódovania transformuje 128-bitové dáta do 130-bitového riadku kódu. To zaisťuje vyrovnanie dátového toku a tiež umožňuje rozumné zotavenie hodín. Obnova hodín je proces extrakcie časovacích informácií z dátového toku. To všetko znamená, že maximálna teoretická šírka pásma v Gbps každého PCIe Gen 4.0 vyzerá takto:
16 GT / s x (128 b / 130 b) = 15 754 Gb / s
Kódovanie nám umožňuje vypočítať réžiu potrebnú na prenos dátových tokov PCIe a zistí to nasledujúci vzorec:
([130b-128b] / 130b) x 100 = 1,54%
Zdvojnásobenie šírky pásma je potom možné vďaka novým radičom PCIe, ako je ten na čipsetoch AMD X570 a B550. V procese sa tiež používajú dielektrické materiály s nízkou stratou, ktoré umožňujú, aby sa signály vyššej rýchlosti ďalej šírili cez PCB.
Generačné vylepšenia štandardov PCIe - Obrázok: PCI-SIG
PCIe 4.0 pre hranie hier
Čo však znamená celý tento výpočet a teoretická dvojnásobná šírka pásma pre hráčov? Môžeme očakávať, že sa výkon GPU zdvojnásobí kvôli zvýšeniu šírky pásma? Pravdepodobne ste už asi uhádli, že to jednoducho nie je možné. Áno, PCIe 4.0 výrazne zlepšil šírku pásma pripojenia GPU k základnej doske, ale to sa nepremietne do skutočného herného výkonu. Grafické karty PCIe 4.0 teraz existujú, a to tak sériami AMD RX 5000, ako aj sériami 6000, ako aj s radami grafických kariet Nvidia RTX 3000 podporujúcich PCIe Gen 4. Avšak aj keď tieto lesklé nové grafické karty PCIe Gen 4 spojíte s PCIe Základná doska Gen 4, ako je X570, a procesor PCIe Gen 4, ako je napríklad séria Ryzen 5000 od spoločnosti Zen 3 od spoločnosti AMD, by ste stále nevideli znateľný nárast výkonu.
Séria Nvidia GeForce RTX 3000 podporuje PCIe Gen 4
Ale prečo je to tak? Hlavným dôvodom, prečo extra šírka pásma nepomáha zlepšovať výkon, je to, že grafická karta v dnešnej dobe úplne nevyužíva ani šírku pásma PCIe Gen 3.0. PCIe Gen 3.0 stále ponúka veľkú šírku pásma a ani tie najkvalitnejšie grafické karty sa ju ani zďaleka nepribližujú. Mnohé z najkvalitnejších kariet, ako napríklad Nvidia GeForce RTX 3080, môžu v skutočnosti bežať takmer na plný výkon, dokonca aj s pripojením PCIe 3.0 x8 alebo PCIe 2.0 x16. Preto nepomôže ani pridanie väčšej šírky pásma k pripojeniu, ktoré ešte nie je nasýtené.
Ak sa však pokúsime pozrieť do budúcnosti, môžeme vidieť, že ďalšia šírka pásma PCIe 4.0 je niekedy v budúcnosti výhodou. Veľkosť podkladov pre videohry a grafická zložitosť sa každým dňom zvyšujú, takže konečne môžeme vidieť určitú výhodu v mimoriadnej rýchlosti spojenia PCIe, ak rozhranie PCIe 3.0 jednoducho nestíha. Najmä v prípade aplikácií náročných na zaťaženie, ako je napríklad strojové učenie, ktoré stále vyžadujú väčšie a väčšie súbory údajov, môže PCIe 4.0 stále hrať veľkú rolu v tom, že neumožní strojom budúcnosti brzdiť nedostatok šírky pásma linky PCIe.
PCIe 4.0 pre úložisko
Teraz prichádzame k hlavnému dôvodu, prečo je PCIe 4.0 skutočne atraktívnym upgradom. PCIe 4.0 umožňuje oveľa, oveľa rýchlejšie možnosti ukladania. Existujú disky PCIe Gen 4, ktoré absolútne rozdrvia aj tie najrýchlejšie disky NVMe PCIe Gen 3, čo sa týka surového počtu, a SATA disky úplne znepríjemňujú. S PCIe Gen 4 konečne vidíme, že disky prekonávajú číslo 5 GB / s, čo sa týka sekvenčných načítaní, zatiaľ čo disky PCIe Gen 3 NVMe majú tendenciu vrcholiť okolo 3,5 GB / s. Jeden mimoriadne rýchly disk, Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0, dosahuje neuveriteľných 5 GB / s čítaní a 4,3 GB / s zápisov, čo je o 35-40% vyšší sekvenčný výkon ako dokonca najrýchlejší M.2 PCIe Gen 3 SSD. Je to preto, že na rozdiel od grafických kariet môžu disky SSD na tejto platforme v skutočnosti využívať výhody extra šírky pásma.
Rýchlosti diskov SSD PCIe Gen 4 - Obrázok: HotHardware
Situácia sa ešte viac vyhrotí, ak do mixu pridáte RAID. Ako sme vysvetlili v náš článok o úrovniach RAID , RAID 0 efektívne zdvojnásobuje rýchlosť dvoch diskov, ktoré sú vložené do RAID, a zároveň ohrozuje ich redundanciu. Spoločnosť Gigabyte použila prídavnú kartu PCIe 4.0 obsahujúcu štyri 2 TB PCIe M.2 SSD disky v RAID 0 a dosiahla úchvatné čítanie 15,4 GB / s a zápisy 15,5 GB / s. Toto je bezprecedentná úroveň výkonu, ktorá, aj keď je nepochybne veľmi drahá, bola umožnená výlučne vďaka samotnému zlepšeniu šírky pásma v PCIe Gen 4.
AIC, pomocou ktorého Gigabyte tlačil na šialené čísla šírky pásma - Obrázok: PCWorld
Ako získať PCIe 4.0?
Aj keď PCIe 4.0 znie mimoriadne pôsobivo, keď počujete čísla ako 15 GB / s, existuje naozaj konkrétny súbor požiadaviek, ktoré je potrebné splniť, aby bol PCIe 4.0 funkčný. Na získanie PCIe Gen 4 je potrebné splniť v podstate 3 veci.
- Kompatibilná základná doska PCIe Gen 4
- Kompatibilný procesor PCIe Gen 4
- GPU / SSD kompatibilný s PCIe Gen 4
Pokiaľ hovoríme o základných doskách, existujú dve čipové sady od spoločnosti AMD, ktoré v čase písania článku v súčasnosti podporujú PCIe Gen 4. Čipová sada X570 a čipová sada B550 sú jediné dva čipové sady v tímovej červenej farbe, ktoré umožňujú kompatibilitu s PCIe Gen 4, a dokonca aj medzi týmito dvoma čipsetmi X570 umožňuje plnohodnotnú kompatibilitu funkcií PCIe Gen 4. Staršie čipové sady B450, X470, B350, X370, A320 a A520 nepodporujú PCIe Gen 4 a nikdy nebudú, pretože generácie PCIe nie sú spätne kompatibilné. Platforma TRX40 Threadripper a serverová platforma AMD EPYC Rome navyše podporujú aj PCIe Gen 4.
Pokiaľ ide o stranu Intel, platforma Z490 podporuje PCIe Gen 4, aj keď v súčasnosti nie sú v čase písania článku žiadne procesory Intel, ktoré by túto funkciu podporovali. Očakáva sa, že sa to čoskoro zmení, pretože sa potvrdí, že Intel’s 11thDesktopové procesory Gen Rocket Lake nebudú fungovať iba s doskami Z490, ale bude tiež podporovať PCIe Gen 4 takže to je pozitívna vec od tímu Blue. Dosky strednej triedy B a rozpočtové dosky série H vôbec nepodporujú PCIe Gen 4.
U procesorov Intel Rocket Lake 11. generácie je potvrdené, že majú tiež podporu PCIe Gen 4 - Obrázok: Intel
Pokiaľ ide o procesory, série AMD Ryzen 3000 aj nové rady AMD Ryzen 5000 oficiálne podporujú PCIe Gen 4. Spoločnosť Intel ešte v čase písania tohto článku nedostala na svojich desktopových procesoroch podporu pre PCIe Gen 4, ale nadchádzajúci Rocket Lake 11thJe potvrdené, že procesory Gen majú túto funkciu podporu.
Nakoniec produkty, ktoré skutočne vložíte do slotov PCIe. Pokiaľ ide o GPU, túto funkciu oficiálne podporujú série Nvidia RTX 3000, AMD RX 5000 a AMD RX 6000. Pokiaľ ide o disky SSD, máme na výber množstvo diskov PCIe Gen 4 od mnohých rôznych výrobcov. Medzi pozoruhodné patria Corsair Force MP600, Sabrent Rocket 4.0, Samsung 980 Pro, Seagate FireCuda a SSD Gigabyte Aorus PCIe 4.0.
Corsair MP600 je jedným z najrýchlejších diskov PCIe Gen 4 - Obrázok: Corsair
Kompromisy
Rovnako ako pri každej inej aktualizácii, aj tu existuje niekoľko kompromisov, ktoré sú spojené s výhodami. Aktualizácia PCIe 4.0 nemá veľa nevýhod, ale tu a tam sa vyskytne niekoľko problémov, ktoré si musíte uvedomiť.
Po prvé, PCIe Gen 4 beží horúco. Skutočné disky nielenže fungujú horúco, ale aj čipová sada na základnej doske je vďaka implementácii PCIe Gen 4 dosť horúca. Pre disky to znamená, že takmer všetky disky, ktoré sme doteraz videli, obsahovali chladič chladiča. Chladič poskytuje pasívne chladenie pamäťových čipov a udržuje NAND Flash na optimálnej teplote. Pokiaľ ide o čipovú sadu, výrobcovia základných dosiek si mysleli, že je najlepšie zahrnúť aktívne chladenie, takže takmer všetky dosky X570 majú zabudovaný ventilátor, ktorý sa pri zaťažení točí a poskytuje aktívne chladenie nad čipovou sadou. Dosky B550 sa však zbavili ventilátora v prospech pasívneho chladenia.
SSD disk Gigabyte Aorus PCIe Gen 4 je vybavený chladičom chladiča - Obrázok: Gigabyte
Okrem hot running komponentov existuje aj kompromis, ktorý súvisí s cenou základných dosiek, ktoré obsahujú implementáciu PCIe 4.0. Nie je prekvapením, že dosky X570, B550 a Z490 sú v oboch zostavách drahšie ako možnosti série B a série H. Vďaka tomu je upgrade na PCIe 4.0 trochu komplikovaný, pretože kupujúci teraz musí pri rozhodovaní o kúpe zvážiť výhody PCIe 4.0 oproti dodatočným nákladom.
Mali by ste upgradovať?
Existuje teda dôvod, aby ste si kúpili špičkovú základnú dosku, novší procesor a drahé disky SSD, aby ste si mohli vychutnať PCIe 4.0? No asi nie. Hlavná výhoda PCIe 4.0 je momentálne v oddelení úložiska. Pokiaľ nevyrábate úplne nový stroj od nuly, nezdá sa, že by bol v PCIe 4.0 dostatočný stimul na to, aby bola zaručená aktualizácia z dosiek B450 nebo X470, nebo dokonce starších procesorů Ryzen nebo Intel na novšie, ak výkon ponecháme na jedna strana. Ako sme sa už skôr vyhli, PCIe 4.0 má malý až žiadny vplyv na herný výkon systému, takže aktualizácia grafickej karty nezahŕňa otázku podpory PCIe 4.0 už teraz.
Pokiaľ pre vás nie je úložisko nanajvýš dôležité a disky NVMe Gen 3 to už nekrátia, zdá sa, že PCIe 4.0 nestojí za upgrade zo starších základných dosiek. Jednotky PCIe Gen 4 ponúkajú významné výhody pre používateľov pracujúcich s veľkými súbormi v sieti alebo pre profesionálov, ktorí potrebujú vyššiu rýchlosť pre profesionálne aplikácie a úpravy videa atď. S týmto povedzme, ak budujete úplne nový systém, mala by byť predvolená voľba základné dosky PCIe a procesory CPU, aby ste sa uistili, že systém neudrží žiadne ďalšie inovácie, ak by ste mali chuť zasiahnuť rýchlu jednotku Gen 4. Preto nie je veľká motivácia upgradovať zo staršej základnej dosky, ale pre nových staviteľov by našim predvoleným odporúčaním bolo ísť so základnými doskami, ktoré podporujú funkciu PCIe Gen 4.
