Wszystko, co musisz wiedzieć o PCIe 4.0

Nowa platforma AMD Ryzen wprowadza pierwsze duże zmiany w PCIe od 2010 roku.


AMD jako pierwszy producent podzespołów komputerowych wprowadzi standard PCIe 4.0 na rynek. Już w lipcu powinieneś móc zbudować komputer oparty na procesorze Ryzen 3000 z grafiką Radeon RX 5700 oraz płytą główną z chipsetem X570, a także dyskiem wykorzystującym standard PCIe 4.0. To pierwszy zestaw, który będzie w stanie wykorzystać potencjał nowego interfejsu.

Źródło: PCIe

Źródło: PCIe

PCIe 4.0 brzmi zachęcająco, ponieważ to pierwsza tak duża zmiana tego interfejsu od 2010 roku. Więcej informacji o nowym standardzie dowiesz się czytając nasz artykuł.

Czym jest PCIe 4.0?

PCIe 4.0 to nic innego, jak kolejna generacja interfejsu PCIe. Jest on wykorzystywany do podłączania kart rozszerzeń oraz napędów wykorzystujących złącze M.2, a także łączenia rożnego rodzaju układów scalonych wewnątrz komputera PC. W porównaniu do poprzedniego standardu PCIe 3.0 nowe rozwiązanie zasadniczo podwaja przepustowość. Poniższa tabelka stworzona przez PCI-SIG dokładnie wyjaśnia różnicę pomiędzy kolejnymi generacjami interfejsu PCIe:

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

Nietrudno zauważyć, że każdy z parametrów został podwojony. Firma AMD, która obecnie coraz prężniej funkcjonuje i stanowi już realnego konkurenta dla Intel'a, który przez ostatnie kilka lat był praktycznie monopolistą na rynku przeprowadziła nieoficjalne testy funkcjonalności PCIe. Procesor AMD Ryzen 7 3800X z kartą graficzną Radeon RX 5700 połączoną przy pomocy PCIe 4.0 zaoferował o 69 procent większą przepustowość, niż Intel Core i9 9900K sparowany z kartą graficzną Nvidia GeForce RTX 2080 Ti.

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

PCIe 4.0: rzeczywistość, a wyobrażenia

Jednym z głównych problemów z demonstracyjnym testem przeprowadzonym przez AMD jest to, że uzyskana przepustowość, która prawdopodobnie jest rzeczywista nie przekłada się dziś na praktyczną wydajność w grach i specjalistycznych programach, ponieważ niewiele z nich kiedykolwiek pozwalało na przesył danych o przepustowości 32 Gbps, który oferuje PCIe 3.0 x16.

Na przestrzeni ostatnich kilku lat wiele razy udowodniono, że podaż przepustowości, jaka jest oferowana przez PCIe 3.0 nie jest w pełni wykorzystywany. Ostatnio sprawę zbadał portal TechPowerUp. Sprawdzono, ze najnowsze laptopy Alienware posiadają jedynie gniazdo PCIe 3.0 x8, ponieważ jest to rozwiązanie w zupełności wystarczające.

Podsumowując w dzisiejszych czasach wzrosty oferowane poprzez wprowadzenie PCIe 4.0 możemy obserwować jedynie na papierze oraz w ewentualnych testach syntetycznych.

Gdzie PCIe 4.0 ma największe znaczenie - pamięć

PCIe 4.0 oferuje jednak ogromny wzrost wydajności również w innych obszarach komputerów PC. Najbardziej oczywistym z nich jest pamięć masowa, co zostało wykorzystane przez AMD podczas testów wydajności.

Pojedynczy dysk Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0 zaoferował prędkość odczytu 5 Gb/s oraz zapisu 4,3 Gb/s. To około 35 procentowy wzrost wydajności w porównaniu do najszybszych flagowych pamięci masowych wykorzystujących interfejs M.2 PCIe 3.0.

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

To oszałamiające wyniki, ale to jeszcze nie wszystko. Pomyśl, co się stanie, gdy uruchomisz dwa takie dyski w macierzy RAID 0, co zrobił Gigabyte podczas swojej prezentacji, gdzie użyto czterech dysków SSD PCIe 4.0 o pojemności 2 TB. Poniżej możesz zobaczyć zdjęcie wykorzystanej do testów karty rozszerzeń, która umożliwiła podłączenie czterech nośników.

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

Wydajność takiego zestawu jest imponująca - 15,4 Gbps odczytu oraz 15,5 Gbps zapisu. Wersja demonstracyjna Intel VROC z targów Computex 2018, która wykorzystywała aż osiem dysków SSD M.2 PCIe 3.0 x4 w macierzy RAID 0 na płycie głównej z chipsetem X299 zaoferowała "jedynie 11,6 Gbps".

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

PCIe 4.0 - SSD vs GPU

Fajnie jest posiadać macierz RAID 0 złożoną z dysków SSD, które oferują przepustowości rzędu 15 Gbps, ale pojawiają się drobne problemy. Po pierwsze do czego wykorzystasz tak szybką pamięć masową? Pod drugie taki zestaw będzie działał jedynie poprzez połączenie za pomocą złącza PCIe 4.0 x16. Ponieważ procesory Ryzen 3000 obsługują tylko pojedynczy slot PCIe x16 musisz wybrać, czy wolisz umieścić wydajną kartę graficzną PCIe 4.0 x16 czy dysk SSD PCie 4.0 x16?

Możliwe, że widziałeś różnego rodzaju materiały informacyjne, w których znalazła się informacja o tym, że procesory Ryzen 3000 oferują do 40 linii PCIe. W praktyce niestety nie jest tak kolorowo.

W przeciwieństwie do Ryzen Threadripper, który posiada 64 linii PCIe (3 generacji) w CPU, 40 linii PCIe 4.0 w Ryzen 3000 to pasy platformowe. Oznacza to, że w CPU jest ich 24, a 16 zarezerwowanych zostało dla karty rozszerzeń (którą najczęściej jest karta graficzna), a kolejne cztery dla innych urządzeń. Ostatnie cztery ścieżki wykorzystywane są do podłączenia procesora do chipsetu. Sam chipset zawiera kolejne 16 ścieżek PCIe 4.0.

Oczywiście fizycznie niemożliwe jest przepuszczenie 16 linii PCIe 4.0 przez cztery linie łączące chipset z procesorem więc każde 16 liniowe urządzenie podłączone do płyty głównej musi przedostać się przez mostek południowy chipsetu, gdzie jego przepustowość zostanie radykalnie ograniczona. Ograniczenia te dotyczą także chpsetów stworzonych przez firmę Intel.

Dodatkowe linie PCIe są wykorzystywane w mostku południowym do podłączania wielu gniazd takich, jak M.2 SSD, PCIe oraz SATA.

Podczas, gdy może się zdarzyć, że wpadniesz na pomysł umieszczenia Twojej karty graficznej x16 w slocie x4 współdzielonym z innymi urządzeniami prawdopodobnie nie będziesz zadowolony z tego rozwiązania, ponieważ zaoferuje Ci ono wydajność taką, jak podłączenie do PCIe 3.0 x8.

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

PCIe 4.0 będzie gorące

Ciepło będzie jednym z wyzwań dla PCIe 4.0. Wraz z przejściem ze standardu PCIe 2.0 na PCIe 3.0 znaczna część wydajności została osiągnięta poprzez zwiększenie dopływu prądu. W przypadku przejścia z PCIe 3.0 na PCIe 4.0 wyższa wydajność została uzyskana za pomocą zwiększenia częstotliwości taktowania, co powoduje wydzielania większej ilości ciepła. Skutkuje to tym, że fantazyjne radiatory stosowane przez producentów nie będą już jedynie ozdobą, a elementem niezbędnym do utrzymania odpowiedniej wydajności.

Warto zauważyć również, że chipsety zawierające obsługę PCIe 4.0 również będą cieplejsze. Sprzedawcy informują, że będą one generowały od 11 watów (w spoczynku) do 16 watów ciepła. To na tyle dużo, że prawie każda płyta główna z PCIe 4.0 jaką widzieliśmy posiadała wentylator.

Dodatkowe wentylatory będą stanowić problem dla osób wrażliwych na hałas, ale większość użytkowników nawet nie zwróci na nie uwagi.

PCIe 4.0 nie posiada wstecznej kompatybilności

Początkowo fani AMD łudzili się, że być może będą mogli uzyskać kompatybilność PCIe 4.0 na starszych płytach głównych wyposażonych w chipset X470. Gigabyte wypuścił nawet aktualizację oprogramowania układowego, która pokazywała, że starsza płyta X470 zyskuje kompatybilność z PCIe 4.0.

Źródło: reddit

Źródło: reddit

AMD oficjalnie wylało kubeł zimnej wody na ten pomysł. Oświadczenie firmy jasno i wyraźnie informuje, że PCIe 4.0 nie będzie działało na żadnych płytach głównych starszych, niż te z chipsetem X570. Informacje takie przekazał rzecznik AMD w rozmowie z redaktorami PCWorld.com.

Źródło: pcworld.com

Źródło: pcworld.com

Co w takim wypadku z PCIe 5.0?

Wprowadzenie na rynek pierwszych urządzeń z obsługą PCIe 4.0 zbiegło się w czasie z ogłoszeniem sfinalizowanej przez PCI SIG specyfikacji PCIe 5.0. Ogłoszenie specyfikacji następnego standardu nie oznacza jednak jego natychmiastowej implementacji. Finalna specyfikacja techniczna PCIe 4.0 została ogłoszona w 2017 roku, a pierwsze urządzenie, które wykorzystują PCIe 4.0 pojawiły się na rynku dopiero dwa lata później. W przypadku PCIe 5.0 możemy spodziewać się, że pierwsze urządzenia pojawią się w okolicach 2021 roku.

A co z obsługą PCIe 4.0 przez Intela?

W branży przez pewien czas krążyły plotki, jakoby Intel z NVidią chcieli pominąć implementacje standardu PCIe 4.0 i przyśpieszyć wdrożenie PCIe 5.0, aby utrzeć nosa firmie AMD. Tak się jednak raczej nie stanie, a Intel nie ogłosił jeszcze nawet żadnych planów wdrożenia PCIe 4.0.

Podsumowanie

W zasadzie wszystko sprowadza się do jednego - zwiększenia wydajności. Przejście na PCIe 4.0 jest bardzo dobrym posunięciem dla całego rynku nawet, jeżeli rezultaty zobaczymy dopiero za kilka lat. PCIe 4.0 usunie wąskie gardło dla coraz szybszych komponentów. Musimy jednak pamiętać, że jeszcze przez jakiś czas na rynku nie zobaczymy wielu urządzeń, które wykorzystują PCIe 4.0, a te które się pojawią mogą być znacznie droższe od odpowiedników wykorzystujących PCIe 3.0.