→ Pci express 4.0 gen4

أصبح PCI Express 4.0 حقيقة واقعة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية لدينا بفضل وصول الجيل الجديد من AMD Ryzen Zen2 ومجموعة شرائح AMD X570. لقد كان معيار PCI-SIG الجديد معنا منذ عام 2017 ، ولكنه كان في النصف الأول من العام عندما كان خيارًا للمصنعين لبدء منحه الاستخدام الذي يستحقه. في هذه المقالة ، سنرى كل ما نحتاج إلى معرفته حول واجهة الاتصال الجديدة هذه ، أو التي يمكن قولها بشكل أفضل.

فهرس المحتويات

تطور وأخبار PCI Express

يُعرف أيضًا باسم PCI Express أو ببساطة PCI-e ، وهو عبارة عن ناقل عالي السرعة يتم استخدامه في جميع معدات الحوسبة المكتبية والحرفية اليوم. ترسل جميع المكونات عالية الأداء تقريبًا في الكمبيوتر بيانات الإدخال والإخراج عبر مثل هذا الناقل.

الكيان بموجب معيار الاتصال هذا هو PCI-SIG وفتح هذا الإصدار 4.0 لأول مرة في عام 2017 ، لكنه لم يصل إلينا ، وحتى أجهزة الكمبيوتر المكتبية لدينا حتى هذا العام 2019. والسبب بسيط للغاية ، حتى الآن ، هناك عدد قليل جدًا من الأجهزة التي تحتاج إلى عرض نطاق ترددي أعلى من PCIe 3.0 ، ولكن مع وصول وحدات تخزين الحالة الصلبة NVMe الجديدة ، وكثافة أعلى لتبادل البيانات بين وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح ، تم إدخال هذا الناقل من معبأة في الصناعة.

منذ تطبيق هذا المعيار في عام 2003 ، مررنا بما مجموعه أربعة تحديثات. كان هناك ثابت في كل منهم ، وهذا هو مضاعفة عرض الحافلة في كل تكرار. تبلغ مدة كل إصدار من الإصدارات في السوق حوالي 4 سنوات ، حتى وصول الإصدار 3.0 ، والذي تم الاحتفاظ به لمدة لا تقل عن 7 سنوات حتى عام 2017. لقد فتحت PCI-SIG بالفعل التحديث التالي ، PCIe 5.0 في نفس الربع من عام 2019 ، ولكن على أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، سنبقى مع هذا الناقل لمدة ثلاث سنوات أخرى على الأقل ، حيث أن القليل من الأجهزة لا تزال بحاجة إلى مثل هذا النطاق الترددي.

عرض الفرقة

يعتمد PCI Express على الممرات ، أو ممرات البيانات ، التي تشبه ممر الطريق السريع ، ولكن حيث يمكن للسيارات أن تدور في كلا الاتجاهين ، على الرغم من هذه الحالة من الكهرباء. على وجه التحديد ، فإن PCIe 4.0 قادر على مضاعفة سرعة النقل للإصدار 3.0 ، وبالتالي الوصول إلى ما لا يقل عن 16 GT / s (تحويل جيجابت) لكل من هذه الممرات الصاعدة والهابطة ، نظرًا لكونها ثنائية الاتجاه. إذا مررنا هذا القياس إلى القيم التي نعمل بها يوميًا ، فإننا نواجه سرعة 1969.2 ميجابايت / ثانية لكل ممر ، مقارنة بـ 984.6 ميجابايت / ثانية لناقل PCIe 3.0.

هناك جانب آخر يتحسن أيضًا هو الكمون في الاتصالات من خلال عرض أكبر للحافلة ومستقبل PHY الذي يدير معلومات الهامش الكهربائي لكل من الممرات بفضل وحدة تحكم PCIe المقابلة. للأغراض العملية ، يتم تحقيق إدارة أفضل لتشبع الناقل وتقليل وقت الاستجابة في اتصالات الإدخال / الإخراج ، مما يعمل على تحسين قابلية التوسع وفقًا للأجهزة التي نقوم بتوصيلها.

بقدر ما يتعلق الأمر بالحاجة ، فإن PCI Express 4.0 ليس ضروريًا حتى الآن اليوم ، ولكنه طريقة للاستعداد للمستقبل القريب. أصبحت اتصالات الشبكة بسرعة 10 جيجابت في الثانية أكثر تكرارا ، خاصة الآن مع وصول 5G. كان الطلب المرتفع على اتصال USB 3.1 Gen2 وقريبًا USB 3.2 بسرعة 20 جيجابت في الثانية ، إلى جانب محركات أقراص NVMe PCIe x4 SSD الجديدة التي وجدت بالفعل الحد عند 3.94 جيجابايت / ثانية ، أحد الأسباب الرئيسية لتنفيذها.

دعونا نرى في الجدول التالي مقارنة بين الإصدارات المختلفة من PCIe ، حيث أن سرعته تعتمد على التكوين المتاح:

V.	مقدمة	النقل عن طريق الممر	عرض الفرقة
× 1	× 4	× 16
1.0	2003	2.5 جي تي / ثانية	250 ميجابايت / ثانية (2 جيجابايت / ثانية)	1.0 جيجا بايت / ثانية	4.0 جيجابايت / ثانية (32 جيجابايت / ثانية)
2.0	2007	5.0 GT / ثانية	500 ميجابايت / ثانية (4 جيجابايت / ثانية)	2.0 جيجابايت / ثانية	8.0 جيجابايت / ثانية (64 جيجابايت / ثانية)
3.0	2010	8.0 جي تي / ثانية	984.6 ميجابايت / ثانية (7.9 جيجابايت / ثانية)	3.94 جيجابايت / ثانية	15.8 جيجابايت / ثانية (126 جيجابايت / ثانية)
4.0	2017	16.0 جي تي / ثانية	1969 ميجابايت / ثانية (15.8 جيجابت / ثانية)	7.88 جيجابايت / ثانية	31.5 جيجابايت / ثانية (252.1 جيجابايت / ثانية)
5.0	2019	32.0 جي تي / ثانية	3938 ميجابايت / ثانية (31.6 جيجابايت / ثانية)	15.75 جيجابايت / ثانية	63.0 جيجابايت / ثانية (32 جيجابايت / ثانية)

التوافق مع الإصدارات السابقة هل نحتاج إلى PCI Express 4.0؟

في الوقت الحالي ، يعتبر التطبيق الأكثر شهرة الذي نعرفه جميعًا لاستخدام فتحات PCIe هو من خلال بطاقة الرسومات. في هذه المرحلة ، نعلم جميعًا أنه بالنسبة لفريق ألعاب يحترم نفسه نحتاج إلى بطاقة رسومات مخصصة ، تعمل من خلال PCIe 3.0 x16 ، أي لدينا ناقل بسرعة 126 جيجابت في الثانية لنقل البيانات. ولكن كم نحتاج حقا؟ حسنًا ، في النقل للعبة بدقة 4K بتردد 144 هرتز وعمق ألوان 10 بت ، نحتاج إلى ناقل بسرعة 35.8 جيجابت في الثانية تقريبًا.

هذا يعني أن لدينا عرض حافلة بنسبة 70٪ تقريبًا لنقل بيانات الصورة. دعونا نتذكر أنها بيانات ثنائية الاتجاه ، لذلك هنا يتم النظر بالفعل في الحافلة المنبع والمصب. لذا فمن غير المنطقي بالتأكيد أن يكون لديك PCie 4.0 على بطاقة رسومات ، على سبيل المثال. إذا تحدثنا عن وحدة معالجة رسومات متعددة ، حسنًا ، فسيكون العرض أكثر استخدامًا بسبب التوازي ، ولكن لا يزال أكثر من كافٍ.

ولكن يمكننا أيضًا أن نقول أننا نحتاجها بالفعل ، ويرجع ذلك إلى دمج محركات أقراص NVMe SSD الجديدة. حتى الآن ، عملوا جميعًا باستخدام PCI 3.0 x4 ، ولكن في هذا الجانب ، توصل المصنعون قريبًا إلى الحد الأقصى ، ووصلوا إلى معدلات قراءة قريبة جدًا من تلك 3.94 جيجابايت / ثانية المتاحة. الحل ليس في إدخال المزيد من الممرات في فتحة M.2 عن طريق الحد من سعة وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح ، ولكن زيادتها إلى ضعف النطاق الترددي ، لأن الشركات المصنعة مثل AORUS أو Corsair لديها بالفعل M.2 PCie 4.0 a أكثر من 4000 ميجابايت / ثانية.

إذن ماذا يحدث للمستخدمين الذين يحافظون على PCIe 3.0 ويريدون استخدام 4.0 الطرفية؟ حسنًا ، لن يكون لديها أي مشكلة فيما يتعلق بالاتصال ، حيث قدمت PCIe منذ البداية توافقًا عكسيًا مع المعايير السابقة. في الواقع 3.0 ، 4.0 وقريبًا 5.0 سيواصل استخدام ترميز 128b / 130b في عمليات النقل الخاصة بهم. العيب الوحيد هو أنه سيحد من سرعة الحافلة.

PCI Express 4.0 على SSD وبطاقة الجرافيكس

يجب بالتأكيد تسليط الضوء على العمل الممتاز الذي تم القيام به على التخزين الصلب. منذ ظهور واجهة M.2 تعمل في ممرات x4 وتحت بروتوكول NVMe ، تضاعفت السرعات في غضون أشهر ، مما سيحتاج إلى أكثر من 4000 ميجابايت / ثانية لتكوينات الذاكرة الخاصة بها استنادًا إلى 3D NAND.

كشفت شركات مصنعة مثل AORUS أو Corsair النقاب عن محركات أقراص SSD الجديدة القادرة على العمل بسرعات نظرية تبلغ 5000 ميجابايت / ثانية في القراءة المتسلسلة و 4400 ميجابايت / ثانية كتابيًا باستخدام بنية NAND 3D TLC من Toshiba. هذه الأرقام تزيد بنسبة 40٪ تقريبًا عن الجيل السابق من SSD ، وهي أبعد ما تكون عن الوصول إلى الحد الأقصى ، لأنه ، على الرغم من أنه لا يزال الطريق إلى 7 ، 88 جيجابايت / ثانية متوفرة في 4 ممرات فقط.

يجلب هذا التغيير بعض التفاصيل التي يجب مراعاتها عند تثبيت محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة هذه ، على سبيل المثال الحاجة إلى تنشيط سياسة كتابة ذاكرة التخزين المؤقت لتحقيق عمليات نقل أفضل. بالطبع ، هناك تفاصيل أخرى مهمة قليلاً تتمثل في وجود لوحة متوافقة مع PCIe ، وفي الوقت الحالي ستحصل عليها AMD فقط.

نوصي بالتحقق من كلا الخيارين للحصول على أفضل أداء مع SSD

الجهاز الآخر المتوفر لدينا في السوق مع PCI Express 4.0 هو بطاقة الجرافيكس AMD Radeon RX 5700 و 5700 XT الجديدة. للأغراض العملية ، هذا ليس شيئًا مهمًا ، حيث رأينا بوضوح أنه مع 3.0 تم تركنا ، ولكن ليس من الخطأ تطبيق المعيار الجديد وقيادة الطريق.

AMD Ryzen 3000 و AMD X570 ، الأول متوافق مع PCI Express 4.0

أول شركة مصنعة تطلق في سوق أجهزة الكمبيوتر المكتبية مع PCIe 4.0 الجديد كانت AMD ، بفضل الجيل الجديد من معالجات Ryzen. بعض وحدات المعالجة المركزية مع الطباعة الحجرية في 7 نانومتر FinFET عمدت باسم Zen2 التي تقدم الآن 16 حارة PCIe 4.0 في واجهة الاتصال الخاصة بها I / O لبطاقة الرسومات ، وما مجموعه 24 حارة. فهي ليست فقط معالجات تتمتع بتحسين أداء كبير في التعامل مع التعليمات ، ولكنها قادرة على العمل مع حجم أكبر بكثير من البيانات.

في الواقع ، تستخدم اللوحات الأم الجديدة المتكيفة مع هذا الجيل الجديد مجموعة شرائح AMD X570 التي لا تقل عن 20 ممرًا PCI Express 4.0. في مقالة أعددناها بالفعل ، سنرى المقارنة بين شرائح X570 و X470 ، وما إلى ذلك ، وأحدها الرئيسي هو هذا. يتكون التكوين الأساسي من 8 ممرات ستكون إلزامية لـ PCIe 4.0 ويمكن استخدام 8 ممرات أخرى للأجهزة الأخرى مثل SATA أو الأجهزة الطرفية مثل USB ، على سبيل المثال ، مع الشركات المصنعة التي تتمتع ببعض حرية التخصيص. الممرات الأربعة المتبقية هي خيار مجاني للمصنعين ، على الرغم من أنها مبدئية سيتم تخصيصها لتكوين 4x SATA 6 Gbps أو 2x PCIe 4.0 x2.

بفضل قوة هذين العنصرين ، يتكون ناقل الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح من 4 ممرات PCI Express 4.0. أما بالنسبة لتخصيص الفتحات ، فنحن نرى أيضًا بعض الميزات الجديدة مقارنةً بالجيل السابق ، نظرًا لأن الشريحة نفسها قد أدخلت بعض فتحات PCIe x1 و x16 أخرى (تعمل في x4) 4.0 وحتى فتحتين M.2 x4 لـ هذه SSDs الجديدة. تغيير جوهري آخر هو دعم ما يصل إلى 8 منافذ USB 3.1 Gen2 10 Gbps ، وهو أمر لم يكن ممكنًا حتى الآن.

بالنسبة للأجهزة الأخرى المتوافقة مع PCI Express 4.0 ، يمكننا ذكر معالج IBM POWER9 أو Falcon Mesa FPGA مع معالج Intel 10nm للتصنيع ، وهو متوافق مع PCI Express 4.0 ككتلة IP مضمنة من خلال EMIB. الجيل الجديد من معالجات Intel لم يأت بعد ، ومن الواضح أنه سيطبق أيضًا PCI Express 4.0.

اختلاف أداء NVME PCI Express 3.0 مقابل PCI Express 4.0

على الرغم من أنه شيء يمكننا البحث عنه بسرعة من خلال مراجعاتنا ، إلا أننا سنقوم بمقارنة القراءة والكتابة التسلسلية لمحرك أقراص PCI Express 3.0 SSD مع الجيل الرابع باستخدام PCI Express 4.0. المرشحون المثاليون هم Corsair MP510 مقابل MP600.

نموذج	القراءة التسلسلية (MB / s)	الكتابة التسلسلية (ميغا بايت / ثانية)
قرصان MP510	3،480 ميجا بايت / ثانية	2،700 ميجا بايت / ثانية
قرصان MP600	4،950 ميجا بايت / ثانية	4،250 ميجا بايت / ثانية

وهنا اختباراتنا:

الاستنتاجات ومستقبل الصناعة

إذا كان هناك شيء يجب أن نكون واضحين بشأنه ، فهو أنه حتى الآن يقدم PCI e 4.0 أقصى ميزاته من حيث أجهزة التخزين والاتصال الداخلي بين الأجهزة ، على سبيل المثال ، وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح. لا تزال الأجهزة مثل بطاقات الرسومات بعيدة عن الدخول في الإصدار 3.0 من المتاعب وأقل من هذا 4.0 ، لذلك بالنسبة للاعبين ، ستكون النتيجة متطابقة عمليًا في الأداء.

قامت PCI-SIG بالفعل بفتح واجهة PCIe 5.0 هذا العام ، ولكن من الواضح أننا لن نرى اللوحات الأم مع هذا الناقل حتى عام 2022 على الأقل ، لمحاولة إطالة عمر المعيار الحالي قليلاً ، حتى اليوم ، لا يزال هذا 4.0 ليس لديها مجموعة واسعة من التطبيقات للمستخدم العادي.

نترك لكم مع المواد التالية:

إذا كنت ترغب في تقديم مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع أو لديك أي أسئلة ، فإننا ندعوك لمراسلتنا في مربع التعليق أو مناقشته في منتدى الأجهزة لدينا.