Intel продвигает технологию PCIe 5.0 для вычислительных систем будущего

Представьте себе ваш компьютер как скоростной транспортный узел, где данные непрерывно перемещаются между компонентами. Если пути недостаточно широки, даже самое современное оборудование не сможет раскрыть весь свой потенциал. Именно здесь технология PCI Express (PCIe) играет решающую роль в современной архитектуре ПК. Но что именно представляют собой PCIe 5.0 и 4.0? Как они сравниваются со своим предшественником, PCIe 3.0? И что делает прямые линии CPU отличными от линий чипсета?

Любой, кто собирал компьютер, узнает горизонтальные слоты PCIe на материнской плате. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) служит высокоскоростной шиной расширения, которая соединяет критически важные компоненты, такие как видеокарты, твердотельные накопители (SSD), карты захвата и беспроводные адаптеры. Эти слоты функционируют как цифровые магистрали, обеспечивая быструю передачу данных между компонентами.

Материнские платы оснащены слотами PCIe в различных конфигурациях — x1, x2, x4, x8 и x16 — с большим количеством линий, обеспечивающих большую пропускную способность и более длинные физические слоты. Видеокарты обычно занимают верхний слот x16 для максимальной пропускной способности и прямого подключения к CPU, в то время как современные PCIe M.2 SSD обычно используют x4 линии.

Каждое поколение PCIe удваивает скорость своего предшественника. В то время как PCIe 3.0 работает на скорости 8 GT/s (гигатрансферов в секунду), PCIe 4.0 достигает 16 GT/s, а PCIe 5.0 достигает впечатляющих 32 GT/s. (Измерения GT/s представляют собой теоретические максимальные скорости до кодирования; фактическая пропускная способность может быть немного ниже.)

Визуально новые слоты PCIe сохраняют совместимость со старыми версиями. Эта обратная и прямая совместимость означает, что пользователи могут подключить SSD PCIe 3.0 к слоту PCIe 4.0 или установить SSD PCIe 4.0 в слот 3.0 — философия дизайна, которая защищает инвестиции в оборудование и упрощает обновления.

Не все линии PCIe работают одинаково. Линии CPU-direct устанавливают прямое соединение с процессором, в то время как линии чипсета (или линии PCH) проходят через чипсет материнской платы, прежде чем достичь CPU через Direct Media Interface (DMI). Думайте о линиях CPU-direct как о скоростных полосах, а о линиях чипсета — как о местных дорогах с несколькими остановками.

Чипсет обычно управляет различными функциями материнской платы — USB-устройствами, Wi-Fi, Ethernet и встроенным звуком. Однако ограниченная пропускная способность между CPU и чипсетом (обычно x8 PCIe 3.0) может создавать узкие места, когда несколько устройств хранения и периферийных устройств работают одновременно. Прямые соединения CPU обходят это ограничение, обеспечивая меньшую задержку и более высокую производительность.

Исторически сложилось так, что пользователи с 16 линиями PCIe 3.0 сталкивались со сложным выбором — уменьшение пропускной способности видеокарты до x8 для освобождения линий для других компонентов создавало новые узкие места. Современные конструкции материнских плат теперь предлагают больше линий CPU-direct, позволяя и GPU, и SSD работать на полную мощность.

SSD PCIe M.2 и накопители NVMe, использующие карты-адаптеры, уже превосходят накопители, подключенные по SATA. Более высокая пропускная способность PCIe позволяет хранилищу NVMe более эффективно ставить в очередь больше данных, в то время как прямые подключения к материнской плате уменьшают задержку. Подключение к линиям PCIe CPU-direct еще больше минимизирует расстояние перемещения данных через чипсет, повышая скорость отклика.

Истинная ценность PCIe 5.0 заключается в его полной обратной совместимости и готовности к будущему — обеспечении того, чтобы новое оборудование не сталкивалось с ограничениями производительности. Пользователи могут уверенно обновлять компоненты хранилища и графики, не беспокоясь о совместимости.

В настоящее время SSD PCIe 4.0 демонстрируют более высокие максимальные скорости чтения/записи, чем модели 3.0, хотя реальные преимущества во времени загрузки и передаче файлов остаются скромными. Однако по мере развития контроллеров памяти и оптимизации программного обеспечения для современных SSD эти преимущества станут более выраженными.

Новые технологии обещают повысить производительность SSD во время интенсивных операций. Такие разработки могут революционизировать скорость загрузки игр, потоковую передачу ресурсов и дизайн уровней — создавая почти мгновенную загрузку и бесшовный опыт открытого мира.

В то время как увеличенная пропускная способность PCIe 4.0 и 5.0 теоретически приносит пользу видеокартам, ускоряя передачу данных в VRAM, текущие различия в производительности в играх между PCIe 3.0 и 4.0 остаются минимальными. Тестирование показывает, что даже при разрешении 4K современные GPU не насыщают пропускную способность PCIe 3.0 x16.

Однако по мере развития возможностей GPU и увеличения требований игр к графической мощности преимущества PCIe 4.0 и 5.0 станут все более важными для поддержания пиковой производительности.

Чтобы в полной мере использовать PCIe 4.0 и 5.0, пользователи должны выбрать совместимые компоненты:

• CPU:Современные процессоры предоставляют до 16 линий PCIe 5.0 и 4 линии PCIe 4.0, обеспечивая достаточную пропускную способность как для GPU, так и для SSD.
• Материнская плата:Требуются совместимые чипсеты с разъемами LGA 1700 или конкретные модели 500-й серии в зависимости от выбора процессора.
• Устройства:Хотя первоначальные сборки могут не включать компоненты PCIe 4.0 или 5.0, поддержка этих технологий обеспечивает готовность к будущим улучшениям оборудования.

Платформы PCIe 5.0 и 4.0 предлагают исключительную гибкость, предоставляя больше вариантов конфигурации и выбора периферийных устройств. С PCIe 5.0 пользователи получают расширенную актуальность до того, как будущие аппаратные средства достигнут пределов пропускной способности — ценное преимущество в нашем быстро развивающемся технологическом ландшафте.