AMD es va assegurar l’honor de ser la primera empresa a introduir PCIe Gen 4 en ordinadors de sobretaula amb el llançament del chipset X570 el juny del 2019 a Computex. PCIe 4.0 promet aportar moltes millores a la interfície PCI Express, ja que és el canvi més gran en l’estàndard PCIe des del 2010. A l’hora d’escriure, PCIe Gen 4 encara no està generalitzat, però comença a rebre una adopció generalitzada no només de fabricants de CPU i plaques base com AMD, però també de fabricants de targetes gràfiques com Nvidia i la pròpia divisió Radeon d’AMD. Però, realment necessiteu PCIe Gen 4? I si és així, com s’aconsegueix? Abans de respondre aquestes preguntes, però, hem d’entendre què és en realitat PCIe 4.0.
Les plaques X570 com la línia ASUS ROG X570 admeten PCIe Gen 4 - Imatge: ASUS
Què és PCIe 4.0?
PCIe 4.0 és l’evolució més recent d’una interfície de comunicacions d’alta velocitat àmpliament implementada coneguda com PCI o Peripheral Component Interconnect Express. En poques paraules, PCIe 4.0 és la següent iteració de la interfície PCIe que s’utilitza per connectar targetes complementàries com ara targetes gràfiques i unitats M.2 a la placa base. La generació actual de PCIe, PCIe 3.0, és un estàndard en ordinadors d’escriptori des del 2010 i PCIe 4.0 ara en proporciona una actualització. En comparació amb el PCIe 3.0 anterior, però encara bastant ràpid, el nou PCIe 4.0 proporciona essencialment el doble del rendiment global. És a dir, que PCIe 4.0 proporciona el doble d’amplada de banda que PCIe 3.0, amb una friolera de 64 GB / s enfront d’un mesurat 32 GB / s de PCIe 3.0 a través d’un enllaç x16. El següent gràfic de PCI-SIG, l’organisme que gestiona l’estàndard PCI, exposa la diferència d’amplada de banda entre les diferents generacions de PCIe.
Millores de l’amplada de banda generacional de PCIe - Imatge: PCI-SIG
Els dos estàndards, però, segueixen sent estructuralment molt similars. La diferència clau només rau en les velocitats de transferència i, en alguns casos, en el material que s’utilitza per aconseguir una transmissió amb èxit del senyal a un ritme superior. Quan PCIe 3.0 funcionava a 8 GT / s (la velocitat de bits 0s i 1s), el nou PCIe 4.0 funcionava a 16 GT / s per carril. Això duplica l’amplada de banda total dels 32 GB / s de l’estàndard PCIe 3.0 a 64 GB / s de PCIe 4.0. Però, a part de l’avantatge de l’amplada de banda, hi ha molt poca diferència entre les dues generacions que tinguin alguna importància per a l’usuari final. PCIe 4.0 té una millor fiabilitat i integritat del senyal per millorar el rendiment.
Que hi ha de nou?
Bé, ja hem comentat que el més important que diferencia PCIe 4.0 de PCIe 3.0 és l’increment important de l’amplada de banda. Quan PCIe 3.0 tenia un ample de banda màxim de 32 GB / s, PCIe 4.0 el duplica a 64 GB / s. El que és interessant és que PCIe 4.0 aconsegueix duplicar l’amplada de banda. Cal entendre la tècnica de codificació per determinar la quantitat real de dades que es poden transferir.
PCIe Gen 3.0 i PCIe Gen 4.0 utilitzen una tècnica de codificació 128b / 130b mentre que les generacions més antigues com PCIe 2.0 utilitzaven una tècnica de codificació 8b / 10b. Aquesta tècnica de codificació transforma les dades de 128 bits en una línia de codi de 130 bits. Això garanteix l'alineació del flux de dades i també permet una recuperació de rellotge raonable. La recuperació de rellotge és el procés d’extreure informació de temps d’un flux de dades. Tot això significa que el màxim ample de banda teòric en Gbps de cada PCIe Gen 4.0 té aquest aspecte:
16GT / s x (128b / 130b) = 15,754Gbps
La codificació ens permet calcular la sobrecàrrega necessària per transmetre fluxos de dades PCIe i això es troba amb la següent fórmula:
([130b-128b] / 130b) x 100 = 1,54%
El doble d’amplada de banda es fa possible gràcies als nous controladors PCIe com el dels chipsets AMD X570 i B550. Els materials dielèctrics de baixa pèrdua també s’utilitzen en el procés que permet que els senyals de velocitat més alta es propaguen més a través dels PCB.
Millores generacionals en els estàndards PCIe - Imatge: PCI-SIG
PCIe 4.0 per a jocs
Però, què significa tot aquest càlcul i el doble ample de banda teòric per als jugadors? Podem esperar que el rendiment de les GPU es dobli a causa de l’augment de l’amplada de banda? Bé, és probable que ja hagueu endevinat que això simplement no és possible. Sí, PCIe 4.0 ha millorat molt l’amplada de banda de connectivitat de la GPU a la placa base, però això no es tradueix en un rendiment real en els jocs. Les GPU PCIe 4.0 existeixen ara, tant amb la sèrie AMD RX 5000 com amb la sèrie 6000, així com amb la sèrie de targetes gràfiques Nvidia RTX 3000 que admeten PCIe Gen 4. Tanmateix, fins i tot si acobleu aquestes noves i brillants targetes gràfiques PCIe Gen 4 amb un PCIe La placa base Gen 4 com la X570 i una CPU PCIe Gen 4 com la sèrie Ryzen 5000 basada en Zen 3 d’AMD, encara no veuríeu un rendiment considerable.
La sèrie Nvidia GeForce RTX 3000 admet PCIe Gen 4
Però, per què és això? Bé, la principal raó per la qual l’amplada de banda addicional no contribueix a millorar el rendiment és que fins i tot l’amplada de banda PCIe Gen 3.0 no està sent totalment utilitzada per les targetes gràfiques actualment. PCIe Gen 3.0 encara ofereix molta amplada de banda i fins i tot les targetes gràfiques de gamma alta ni tan sols han estat a punt de saturar-la. De fet, moltes de les targetes de gamma alta com la Nvidia GeForce RTX 3080 poden funcionar gairebé al màxim, fins i tot amb un enllaç PCIe 3.0 x8 o un enllaç PCIe 2.0 x16. Per tant, afegir més amplada de banda a una connexió que encara no estigui saturada no ajudarà.
Però, si intentem mirar cap al futur, podem veure que l’amplada de banda addicional de PCIe 4.0 és un avantatge en algun moment del futur. La mida dels recursos dels videojocs i la complexitat gràfica continuen augmentant dia a dia, de manera que finalment podem veure algun avantatge en la velocitat addicional de l’enllaç PCIe si la interfície PCIe 3.0 no pot continuar. Especialment amb aplicacions que requereixen molta càrrega, com l'aprenentatge automàtic, segueixen necessitant conjunts de dades cada vegada més grans, PCIe 4.0 pot jugar un paper important a l'hora de permetre que les màquines del futur no es retinguin per la manca d'ample de banda d'enllaços PCIe.
PCIe 4.0 per a emmagatzematge
Ara arribem a la raó principal per la qual PCIe 4.0 és una actualització atractiva. PCIe 4.0 permet opcions d’emmagatzematge molt més ràpides. Hi ha unitats PCIe Gen 4 que aplasten absolutament fins i tot les unitats NVMe PCIe Gen 3 més ràpides en termes de números bruts, i simplement posen les discs SATA a una vergonya absoluta. Amb PCIe Gen 4, finalment veiem les unitats que creuen el nombre de 5 GB / s en termes de lectures seqüencials, mentre que les unitats PCIe Gen 3 NVMe solen superar els 3,5 GB / s. Una unitat particularment ràpida, el Gigabyte Aorus M.2 PCIe 4.0 aconsegueix una lectura enorme de 5 GB / s i escriptures de 4,3 GB / s, el que suposa un rendiment seqüencial del 35-40% més alt que fins i tot el SSD M.2 PCIe Gen 3 més ràpid. Això es deu al fet que, a diferència de les targetes gràfiques, els discs SSD d’aquesta plataforma poden aprofitar l’amplada de banda addicional.
La velocitat dels discs SSD PCIe Gen 4: imatge: HotHardware
La situació serà encara més extrema si afegiu RAID a la barreja. Com hem explicat a el nostre article sobre els nivells de RAID , RAID 0 efectivament duplica la velocitat de les dues unitats que es posen al RAID, tot posant en risc la redundància de les unitats. Gigabyte va utilitzar una targeta complementària PCIe 4.0 que contenia quatre discs SSD PCIe M.2 de 2 TB en RAID 0 i va aconseguir una lectura impressionant de 15,4 GB / s i escriptures de 15,5 GB / s. Es tracta d’un nivell de rendiment sense precedents que, tot i que és cert que és molt car, ha estat possible exclusivament gràcies a la millora de l’amplada de banda de PCIe Gen 4.
L’AIC que feia servir Gigabyte per empènyer els números d’amplada de banda bojos - Imatge: PCWorld
Com obtenir PCIe 4.0?
Tot i que PCIe 4.0 sona molt impressionant quan es senten números com 15 GBps, de fet, hi ha un conjunt de requisits que cal complir per tenir PCIe 4.0 en funcionament. Bàsicament, hi ha tres coses que s’han de satisfer per obtenir PCIe Gen 4.
- Una placa base compatible amb PCIe Gen 4
- Una CPU compatible amb PCIe Gen 4
- Una GPU / SSD compatible amb PCIe Gen 4
Si parlem de les plaques base, hi ha dos chipsets d’AMD que actualment admeten PCIe Gen 4 en el moment d’escriure. El chipset X570 i el chipset B550 són els dos únics chipsets de l’equip Red que permeten la compatibilitat PCIe Gen 4 i, fins i tot entre aquests dos, només el chipset X570 permet la compatibilitat completa de les funcions PCIe Gen 4. Les versions anteriors B450, X470, B350, X370, A320 i els chipsets A520 no admeten PCIe Gen 4 i mai ho faran, ja que les generacions PCIe no són compatibles amb les versions anteriors. A més, la plataforma TRX40 Threadripper i la plataforma de servidor AMD EPYC Roma també admeten PCIe Gen 4.
Pel que fa a Intel, la plataforma Z490 admet PCIe Gen 4, tot i que actualment no hi ha cap CPU Intel en el moment de l’escriptura que admeti aquesta funció. Aviat s’espera que canviï, ja que es confirma que l’11 d’IntelthLes CPU d'escriptori Gen Rocket Lake no només funcionaran amb plaques Z490, sinó que també també admetrà PCIe Gen 4 així que això és positiu de Team Blue. La placa mitjana de la sèrie B i les plaques pressupostàries de la sèrie H no admeten PCIe Gen 4.
Es confirma que les CPU Intel Rocket Lake de 11a generació també tenen compatibilitat amb PCIe Gen 4 - Imatge: Intel
Pel que fa a les CPU, tant la sèrie AMD Ryzen 3000 com la nova sèrie AMD Ryzen 5000 admeten oficialment PCIe Gen 4. Intel encara no té cap compatibilitat amb PCIe Gen 4 en les seves CPU d’escriptori des del moment de l’escriptura, però el proper Rocket Lake 11thEs confirma que les CPUs Gen tenen compatibilitat amb la funció.
Finalment, els productes que realment introduïu a les ranures PCIe. Pel que fa a les GPU, la sèrie Nvidia RTX 3000, la sèrie AMD RX 5000 i la sèrie de targetes gràfiques AMD RX 6000 admeten oficialment aquesta funció. Per als SSD, tenim una gran varietat de SSD PCIe Gen 4 per triar entre molts fabricants diferents. Alguns destacats inclouen Corsair Force MP600, Sabrent Rocket 4.0, Samsung 980 Pro, Seagate FireCuda i el SSD Gigabyte Aorus PCIe 4.0.
El Corsair MP600 és una de les unitats PCIe Gen 4 més ràpides: imatge: Corsair
Compromisos
Igual que amb qualsevol altra actualització, hi ha alguns compromisos que acompanyen els avantatges. No hi ha molts desavantatges per a l'actualització de PCIe 4.0, però hi ha algunes peculiaritats aquí i allà que cal tenir en compte.
En primer lloc, PCIe Gen 4 funciona. No només les unitats reals funcionen calentes, sinó que el chipset de la placa base també funciona força calent a causa de la implementació de PCIe Gen 4. Per a les unitats, això significa que gairebé totes les unitats que hem vist fins ara inclouen un refrigerador per dissipador de calor. El dissipador de calor proporciona refrigeració passiva als xips de memòria i manté el NAND Flash a una temperatura òptima. Per al chipset, els fabricants de plaques base van pensar que era millor incloure refrigeració activa, de manera que gairebé totes les plaques X570 tenen un ventilador inclòs que gira i proporciona refrigeració activa sobre el chipset sota càrrega. Tot i que les plaques B550 es van desfer del ventilador a favor del refredament passiu.
El SSD Gigabyte Aorus PCIe Gen 4 compta amb un dissipador de calor - Imatge: Gigabyte
A part dels components d’execució en calent, també hi ha un compromís que s’associa amb el preu de les plaques base que contenen la implementació PCIe 4.0. No és d’estranyar que les plaques X570, B550 i Z490 siguin més cares que les opcions de les sèries B i H de les dues formacions. Això fa que l’actualització a PCIe 4.0 sigui una mica complicada, ja que ara el comprador ha de ponderar els avantatges de PCIe 4.0 enfront del cost addicional per prendre una decisió de compra.
Heu d'actualitzar?
Per tant, hi ha alguna raó per a què surti a comprar una placa base de gamma alta, una CPU més nova i un SSD car per gaudir de PCIe 4.0? Bé, probablement no. El principal avantatge de PCIe 4.0 es troba actualment al departament d’emmagatzematge. Llevat que estigueu construint una màquina nova des de zero, no sembla que hi hagi prou incentius a PCIe 4.0 per garantir una actualització de les plaques B450 o X470, o fins i tot les CPU Ryzen o Intel més antigues a les més noves si mantenim el rendiment a un costat. Com hem eludit anteriorment, PCIe 4.0 també té poc o cap efecte en el rendiment dels jocs del sistema, de manera que l’actualització de la targeta gràfica no inclou la qüestió del suport de PCIe 4.0 a hores d’ara.
A menys que l’emmagatzematge sigui de la màxima importància per a vosaltres i que les unitats NVMe Gen 3 ja no ho estiguin tallant, PCIe 4.0 no sembla que valgui l’actualització de les plaques base anteriors. Les unitats PCIe Gen 4 ofereixen avantatges significatius per als usuaris que treballen amb fitxers de grans dimensions en una xarxa o per a professionals que necessiten velocitats més altes per a aplicacions professionals i edició de vídeo, etc. Dit això, si esteu construint un sistema nou, l'elecció per defecte hauria de ser les plaques base i les CPU PCIe per tal d’assegurar-vos que el sistema no retindrà les futures actualitzacions en cas que tingueu ganes de caure en una unitat de Gen 4 ràpida per la línia. Per tant, no hi ha molts incentius per actualitzar des d’una placa base anterior, però per als nous constructors, la nostra recomanació per defecte seria anar amb les plaques base que admetin la funció PCIe Gen 4.
