→ Pci express 4.0 gen4

PCI Express 4.0 ja és una realitat en els nostres ordinadors d'escriptori gràcies a l'arribada de la nova generació d'AMD Ryzen Zen2 i el chipset AMD X570. El nou estàndard PCI-SIG porta entre nosaltres des 2017, però ha estat en aquesta primera meitat d'any quan ha estat opció perquè els fabricants comencin a donar-li l'ús que es mereix. En aquest article veurem tot el que necessitem saber sobre aquesta nova, o millor dit, actualitzada interfície de comunicació.

Índex de continguts

Evolució de PCI Express i actualitat

També conegut com PCI Express o simplement PCI-e, es tracta d'un bus d'alta velocitat que s'utilitza en tots els equips informàtics d'escriptori i professionals en l'actualitat. Pràcticament, tots els components d'alt rendiment d'un ordinador envien les dades d'entrada i sortida per un bus d'aquest tipus.

L'entitat sota aquest estàndard de comunicació és PCI-SIG i va desbloquejar aquesta versió 4.0 per primera vegada el 2017, però no ha arribat fins a nosaltres, i fins als nostres equips d'escriptori fins a aquest any 2019. I la raó és molt simple, fins ara, molt pocs dispositius han necessitat un ample de banda superior a què ens dóna PCIe 3.0, però amb l'arribada de les noves unitats d'emmagatzematge en estat sòlid NVMe, i una major densitat d'intercanvi de dades entre CPU i Chipset, aquest bus ha entrat de ple en la indústria.

Des que s'implementés aquest estàndard l'any 2003, hem passat per un total de quatre actualitzacions. En totes elles ha existit una constant, i és la de duplicar l'ample de bus a cada iteració. La durada de cadascuna de les versions en el mercat se situa en uns 4 anys aproximadament, fins a l'arribada de la versió 3.0 que s'ha mantingut ni més ni menys que 7 anys fins al 2017. PCI-SIG ja ha desbloquejat fins i tot següent actualització, el PCIe 5.0 en aquest mateix trimestre de 2019, però en els equips d'escriptori romandrem amb aquest bus al menys tres anys més, ja que pocs són els dispositius que necessiten encara tal ample de banda.

Ample de banda

PCI Express es basa en lans, o carrils de dades, assemblant-se a l'carril d'una autopista, però en on pot circular cotxes en els dos sentits, tot i que en aquest cas d'electricitat. Concretament PCIe 4.0 és capaç de duplicar la velocitat de transferència de la versió 3.0, arribant així a ni més ni menys que a 16 GT / s (Gigabits de transferència) per cada un d'aquests carrils en pujada i baixada, pel fet de ser bidireccional. Si passem aquesta mesura a valors amb els que treballem diàriament, estem davant d'una velocitat de 1.969, 2 MB / s per cada lane, enfront dels 984, 6 MB / s que té el bus PCIe 3.0.

Un altre aspecte que també millora és la latència en les comunicacions a l'disposar de més ample de bus ia un receptor PHY que gestiona la informació de l'marge elèctric de cadascun dels lanes gràcies a el controlador PCIe corresponent. A efectes pràctics, s'aconsegueix una millor gestió de la saturació de l'bus i una reducció de latència en les comunicacions E / S, milloren l'escalabilitat en funció de quins dispositius connectem.

Pel que fa a necessitat es refereix, PCI Express 4.0 no és a dia d'avui encara indispensable, sinó una forma de preparar per al futur pròxim. Les comunicacions de xarxa a 10 Gbps, són cada vegada més freqüents, sobretot ara amb l'arribada de 5G. La gran demanda de connectivitat USB 3.1 Gen2 i aviat USB 3.2 amb 20 Gbps, al costat de les noves unitats SSD NVMe PCIe x4 que ja trobaven el límit en els 3, 94 GB / s, ha estat una de les principals causes de la seva implementació

Vegem en la següent taula una comparativa entre les diferents versions d'PCIe, com la seva velocitat en funció de la configuració disponible:

V.	Introducció	Transferència per lane	Ample de banda
× 1	× 4	× 16
1.0	2003	2.5 GT / s	250 MB / s (2 Gb / s)	1.0 GB / s	4.0 GB / s (32 Gb / s)
2.0	2007	5.0 GT / s	500 MB / s (4 Gb / s)	2.0 GB / s	8.0 GB / s (64 Gb / s)
3.0	2010	8.0 GT / s	984.6 MB / s (7, 9 Gb / s)	3.94 GB / s	15.8 GB / s (126 Gb / s)
4.0	2017	16.0 GT / s	1969 MB / s (15, 8 Gb / s)	7.88 GB / s	31.5 GB / s (252, 1 Gb / s)
5.0	2019	32.0 GT / s	3938 MB / s (31, 6 Gb / s)	15.75 GB / s	63.0 GB / s (32 Gb / s)

Retrocompatibilidad Necessitem PCI Express 4.0?

En l'actualitat l'aplicació més famosa i que tots coneixem per donar-li ús a les ranures PCIe és a través de la targeta gràfica. A hores d'ara tots sabem que per a un equip gaming com cal necessitem una targeta gràfica dedicada, la qual funciona a través d'PCIe 3.0 x16, és a dir, tenim un bus de 126 Gbps per a transferir dades. Però, quant necessitem realment? Doncs en una transferència per a un joc en resolució 4K a 144 Hz i profunditat de 10 bits de color necessitaríem aproximadament un bus de 35, 8 Gbps.

Això vol dir que ens sobra un ample de bus de l'70% aproximadament per a la transferència de les dades d'imatge. Recordem que són dades bidireccionals, així que aquí ja entra la consideració de el bus de pujada i de baixada. Llavors, definitivament no té sentit actualment tenir PCIe 4.0 en una targeta gràfica, per exemple. Si parlem multi GPU, doncs bé, l'ample estaria considerablement més utilitzat a causa de el paral·lelisme, però tot i sobra.

Però també podem dir que sí que ho necessitem, i això es deu a la incorporació dels nous SSD NVMe. Fins ara, tots funcionaven mitjançant PCI 3.0 x4, però en aquest aspecte sí que els fabricants van trobar aviat el límit, arribant a taxes de lectura molt properes a aquests 3, 94 GB / s que es donaven. La solució no és introduir més lans a la ranura M.2 per simple limitació de la capacitat de CPU i chipset, sinó pujar a el doble d'ample de banda, així fabricants com AORUS o Corsair, ja tenen els seus propis M.2 PCIe 4.0 a més de 4000 MB / s.

Què passa llavors amb els usuaris que mantinguin la seva PCIe 3.0 i vulguin utilitzar un perifèric 4.0? Doncs no tindrà cap problema pel que fa a connectivitat, ja que des dels inicis, PCIe ha ofert retrocompatibilitat amb els estàndards anteriors. De fet 3.0, 4.0 i aviat 5.0 seguiran utilitzant la codificació 128b / 130b en les seves transferències. L'únic inconvenient serà que ens limitarà la velocitat de l'autobús.

PCI Express 4.0 en SSD i targeta gràfiques

Sens dubte s'ha de destacar l'excel·lent treball que s'ha fet en l'emmagatzematge sòlid. Des que aparegués la interfície M.2 treballant a x4 lans i sota protocol NVMe, les velocitats s'han multiplicat en qüestió de mesos, arribant a necessitar més de 4000 MB / s per les seves configuracions de memòries basades en NAND 3D.

Fabricants com AORUS o Corsair han donat a conèixer els seus nous SSD capaços de treballar a velocitats teòriques de 5000 MB / s en lectura seqüencial i 4400 MB / s en escriptura amb arquitectura NAND 3D TLC de Toshiba. Aquestes xifres són aproximadament un 40% més que l'anterior generació de SSD, i lluny d'haver arribat a el límit, ja que, encara que queda camí fins als 7, 88 GB / s disponibles en tan sols 4 carrils.

Aquest canvi comporta alguns detalls a tenir en compte a l'hora d'instal·lar aquests SSD, per exemple la necessitat d'activar la directiva de memòria cau d'escriptura per assolir millors transferències. Per descomptat, un altre detall lleugerament important és tenir una placa compatible amb PCIe, i per ara només AMD les tindrà.

Recomanem marcar les dues opcions per tenir el millor rendiment amb el SSD

L'altre dispositiu que tenim al mercat amb PCI Express 4.0 són les noves targetes gràfiques AMD Radeon RX 5700 i 5700 XT. A efectes pràctics no és una cosa important, ja que hem vist clarament que amb 3.0 anem sobrats, però no està malament implementar el nou estàndard i anar marcant el camí.

AMD Ryzen 3000 i AMD X570, els primers compatibles amb PCI Express 4.0

El primer fabricant que s'ha llançat a l'mercat d'equips d'escriptori amb aquest nou PCIe 4.0 ha estat AMD, gràcies a la seva nova generació de processadors Ryzen. Unes CPU amb litografia en 7 nm FinFET batejada com Zen2 que ara ofereixen 16 lanes PCIe 4.0 en la seva interfície de comunicació E / S per targeta gràfica, i un total de 24 lanes. No només són processadors amb una gran millora de rendiment en el maneig d'instruccions, sinó que són capaços de treballar amb molt més gran volum de dades.

De fet, les noves plaques base adaptades a aquesta nova generació se serveix d'un chipset AMD X570 que compta amb ni més ni menys que 20 lanes PCI Express 4.0. En un article que ja tenim preparat, veurem la comparativa entre chipset X570 vs X470, etc., i una de les principals és aquesta. La configuració bàsica consisteix en 8 carrils que seran d'obligat ús per a PCIe 4.0 i altres 8 carrils podran ser destinats a altres dispositius com SATA o perifèrics com USB, per exemple, tenint els fabricants certa llibertat d'assignació. Els 4 carrils restants són de lliure elecció per als fabricants, tot i que en principi aniran destinats a una configuració de 4x SATA 6 Gbps o 2x PCIe 4.0 x2.

Gràcies a la potència d'aquests dos elements, el bus de comunicació entre CPU i Chipset consisteix en 4 lans PCI Express 4.0. Pel que fa a l'assignació de ranures, també veiem força novetats respecte a l'anterior generació, ja que en el propi chipset s'ha introduït alguna que altra ranura PCIe x1 i x16 (treballant a x4) 4.0 i fins i tot dues ranures M.2 x4 per aquests nous SSD. Un altre canvi substancial és el suport de fins a 8 ports USB 3.1 Gen2 a 10 Gbps, cosa que fins ara no era possible.

Quant a un altre maquinari compatible amb PCI Express 4.0, podem citar el processador POWER9 d'IBM o el Falcon Taula FPGA amb processador de fabricació de 10 nm d'Intel, el qual és compatible amb PCI Express 4.0 com un bloqueig d'IP incorporat a través d' EMIB. La nova generació de processadors d'Intel està encara per arribar, i és evident que també implementarà PCI Express 4.0.

Diferència rendiment NVME PCI Express 3.0 vs PCI Express 4.0

Tot i que és una cosa que podem buscar ràpidament per les nostres reviews, us anem a comparar la lectura i escriptura seqüencial d'un SSD PCI Express 3.0 contra un de quarta generació amb PCI Express 4.0. Els candidats perfectes són el MP510 vs MP600 de Corsair.

model	Lectura seqüencial (MB / s)	Escriptura seqüencial (MB / s)
Corsair MP510	3, 480MB / s	2, 700MB / s
Corsair MP600	4, 950MB / s	4, 250MB / s

I aquí les nostres proves:

Conclusions i futur de la indústria

Si alguna cosa hem de tenir clar, és que ara com ara PCI i 4.0, ofereix el seu màxim avantatge pel que fa a dispositius d'emmagatzematge i comunicació interna entre dispositius, per exemple, CPU i Chipset. Maquinari com targetes gràfiques, encara estan lluny d'arribar a posar en problemes la versió 3.0 i molt menys aquest 4.0, així que per als gamers, el resultat serà pràcticament idèntic en rendiment.

PCI-SIG ha desbloquejat ja la seva interfície PCIe 5.0 aquest mateix any, però està clar que no veurem plaques base amb aquest bus a l'almenys fins 2022, per intentar allargar una mica la vida de l'estàndard actual, per a dia d'avui, aquest 4.0 encara no té una àmplia gamma d'aplicacions de cada a l'usuari del carrer.

Et deixem amb els següents articles:

Si vols aportar més dades sobre aquest tema o tenen alguna pregunta, et convidem a escriure'ns a la caixa de comentaris o debatre-ho en el nostre Fòrum de maquinari.