Intel rozwija technologię PCIe 5.0 dla przyszłych rozwiązań obliczeniowych

Wyobraź sobie swój komputer jako węzeł transportowy o dużej prędkości, w którym dane nieustannie przepływają między komponentami. Jeśli ścieżki nie są wystarczająco szerokie, nawet najbardziej zaawansowany sprzęt nie może osiągnąć pełnego potencjału. W tym miejscu technologia PCI Express (PCIe) odgrywa kluczową rolę w nowoczesnej architekturze PC. Ale czym dokładnie są PCIe 5.0 i 4.0? Jak wypadają w porównaniu do swojego poprzednika, PCIe 3.0? I co sprawia, że linie bezpośrednie procesora różnią się od linii chipsetu?

Każdy, kto budował komputer, rozpozna poziome gniazda PCIe na płycie głównej. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) służy jako magistrala rozszerzeń o dużej przepustowości, która łączy krytyczne komponenty, takie jak karty graficzne, dyski SSD (solid-state drives), karty przechwytujące i adaptery bezprzewodowe. Gniazda te działają jako cyfrowe autostrady, umożliwiając szybki transfer danych między komponentami.

Płyty główne posiadają gniazda PCIe w różnych konfiguracjach — x1, x2, x4, x8 i x16 — przy czym więcej linii zapewnia większą przepustowość i dłuższe gniazda fizyczne. Karty graficzne zazwyczaj zajmują górne gniazdo x16, aby uzyskać maksymalną przepustowość i bezpośrednie połączenie z procesorem, podczas gdy nowoczesne dyski SSD PCIe M.2 powszechnie używają linii x4.

Każda generacja PCIe podwaja prędkość swojego poprzednika. Podczas gdy PCIe 3.0 działa z prędkością 8 GT/s (GigaTransfers na sekundę), PCIe 4.0 osiąga 16 GT/s, a PCIe 5.0 osiąga imponujące 32 GT/s. (Pomiary GT/s reprezentują teoretyczne maksymalne prędkości przed kodowaniem; rzeczywista przepustowość może być nieco niższa.)

Wizualnie, nowsze gniazda PCIe zachowują kompatybilność ze starszymi wersjami. Ta kompatybilność wsteczna i w przód oznacza, że użytkownicy mogą podłączyć dysk SSD PCIe 3.0 do gniazda PCIe 4.0 lub zainstalować dysk SSD PCIe 4.0 w gnieździe 3.0 — filozofia projektowania, która chroni inwestycje w sprzęt i upraszcza aktualizacje.

Nie wszystkie linie PCIe działają tak samo. Linie bezpośrednie procesora ustanawiają bezpośrednie połączenie z procesorem, podczas gdy linie chipsetu (lub linie PCH) prowadzą przez chipset płyty głównej, zanim dotrą do procesora za pośrednictwem interfejsu Direct Media Interface (DMI). Pomyśl o liniach bezpośrednich procesora jako o liniach ekspresowych, a o liniach chipsetu jako o drogach lokalnych z wieloma przystankami.

Chipset zazwyczaj zarządza różnymi funkcjami płyty głównej — urządzeniami USB, Wi-Fi, Ethernet i wbudowanym dźwiękiem. Jednak ograniczona przepustowość między procesorem a chipsetem (zazwyczaj x8 PCIe 3.0) może powodować wąskie gardła, gdy wiele urządzeń pamięci masowej i urządzeń peryferyjnych działa jednocześnie. Bezpośrednie połączenia procesora omijają to ograniczenie, zapewniając niższe opóźnienia i wyższą wydajność.

Historycznie, użytkownicy z 16 liniami PCIe 3.0 stawali przed trudnymi wyborami — zmniejszenie przepustowości karty graficznej do x8 w celu zwolnienia linii dla innych komponentów tworzyło nowe wąskie gardła. Nowoczesne konstrukcje płyt głównych oferują teraz więcej linii bezpośrednich procesora, pozwalając zarówno GPU, jak i dyskom SSD działać z pełną wydajnością.

Dyski SSD PCIe M.2 i dyski NVMe używające kart adaptera już przewyższają dyski podłączone przez SATA. Wyższa przepustowość PCIe umożliwia pamięci masowej NVMe wydajniejsze kolejkowanie większej ilości danych, podczas gdy bezpośrednie połączenia z płytą główną zmniejszają opóźnienia. Podłączenie do linii PCIe bezpośrednich procesora dodatkowo minimalizuje odległość przesyłania danych przez chipset, zwiększając responsywność.

Prawdziwa wartość PCIe 5.0 tkwi w jego pełnej kompatybilności wstecznej i gotowości na przyszłość — zapewniając, że nowy sprzęt nie napotka ograniczeń wydajności. Użytkownicy mogą bez obaw uaktualniać komponenty pamięci masowej i graficzne bez obaw o kompatybilność.

Obecnie dyski SSD PCIe 4.0 wykazują wyższe maksymalne prędkości odczytu/zapisu niż modele 3.0, chociaż rzeczywiste korzyści w czasie ładowania i transferze plików pozostają skromne. Jednak w miarę postępu kontrolerów pamięci i optymalizacji oprogramowania dla nowoczesnych dysków SSD, te zalety staną się bardziej wyraźne.

Pojawiające się technologie obiecują zwiększenie wydajności dysków SSD podczas intensywnych operacji. Takie zmiany mogą zrewolucjonizować prędkość ładowania gier, strumieniowanie zasobów i projektowanie poziomów — tworząc niemal natychmiastowe ładowanie i płynne wrażenia w otwartym świecie.

Chociaż zwiększona przepustowość PCIe 4.0 i 5.0 teoretycznie przynosi korzyści kartom graficznym, przyspieszając transfer danych do VRAM, obecne różnice w wydajności gier między PCIe 3.0 i 4.0 pozostają minimalne. Testy pokazują, że nawet w rozdzielczości 4K, nowoczesne GPU nie nasycają przepustowości PCIe 3.0 x16.

Jednak w miarę postępu możliwości GPU i gier wymagających większej mocy graficznej, zalety PCIe 4.0 i 5.0 staną się coraz ważniejsze dla utrzymania szczytowej wydajności.

Aby w pełni wykorzystać PCIe 4.0 i 5.0, użytkownicy muszą wybrać kompatybilne komponenty:

• Procesor: Nowoczesne procesory zapewniają do 16 linii PCIe 5.0 i 4 linii PCIe 4.0, zapewniając wystarczającą przepustowość zarówno dla GPU, jak i dysków SSD.
• Płyta główna: Wymaga kompatybilnych chipsetów z gniazdami LGA 1700 lub określonych modeli serii 500 w zależności od wyboru procesora.
• Urządzenia: Chociaż początkowe konfiguracje mogą nie zawierać komponentów PCIe 4.0 lub 5.0, obsługa tych technologii zapewnia gotowość na przyszłe ulepszenia sprzętowe.

Platformy PCIe 5.0 i 4.0 oferują wyjątkową elastyczność, zapewniając więcej opcji konfiguracji i wyboru urządzeń peryferyjnych. Dzięki PCIe 5.0 użytkownicy zyskują większe znaczenie przed zbliżaniem się przyszłego sprzętu do limitów przepustowości — cenną zaletę w naszym szybko rozwijającym się krajobrazie technologicznym.