Home>Berichten>Techniek uitgelegd>Jouw ultieme handleiding om PCIe 4.0 te begrijpen

Jouw ultieme handleiding om PCIe 4.0 te begrijpen

By ·Categorieën: Techniek uitgelegd·Published On: april 15th, 2022·4,6 min read·

Is PCIe Gen 4 het upgraden waard?

PCIe 4.0 is de volgende evolutie van een veelgebruikte, high-speed interface. Aangezien niets snel genoeg kan zijn als het om technologie gaat, is het geen verrassing dat er veel over PCIe 4.0 wordt gesproken. Maar de vele discussies leiden ook tot veel misvattingen en onbeantwoorde vragen. Wij kunnen helpen.

Wat is PCIe Gen 4.0 en wat is het verschil ten opzichte van PCIe Gen 3.0?

Simpel gezegd, PCIe 4.0 een twee keer zo hoge doorvoer als PCIe 3.0. De twee standaarden lijken qua structuur sterk op elkaar. Het belangrijkste verschil is echter de hogere overdrachtssnelheid en in sommige gevallen het materiaal dat wordt gebruikt voor een succesvolle overdracht van het PCIe-signaal. PCIe 3.0 biedt een gegevensoverdrachtssnelheid van 8GT/s, het aantal bits (0 en 1) dat per seconde van de host naar het eindapparaat of eindpunt wordt overgebracht.

Laten we eens kijken naar een praktijkvoorbeeld van een NVMe schijf die werkt op PCIe 3.0 en PCIe 4.0.

  • Standaard industriële NVMe-schijven gebruiken 4 PCIe lanes.
    • De theoretische top-bitsnelheid met PCIe 3.0 is:
      • 4 lanes x 16 (GT/s/Lane) = 32 GT/s.
    • De theoretische top-bitsnelheid met PCIe 4.0 is:
      • 4 lanes x 32 (GT/s/Lane) = 64 GT/s.

Het belang van PCIe-codering

Om de werkelijke hoeveelheid gegevens te bepalen die kan worden overgedragen, moet je iets van coderingstechniek weten. PCIe Gen 3.0 en PCIe Gen 4.0 gebruiken de 128b/130b-coderingstechniek. Oudere generaties zoals PCIe Gen 2.0 gebruiken 8b/10b-codering. Deze coderingstechniek zet 128-bits gegevens om in 130-bits lijncode. Dit zorgt voor een redelijk klokherstel (dit is het proces waarmee timinginformatie uit een gegevensstroom wordt gehaald) en uitlijning van de datastroom. De twee extra bits bevatten een preambule die helpt bij het klokherstel van de seriële datastroom, zodat de ontvanger de verzonden signalen kan decoderen. Dit betekent dat de maximale theoretische bandbreedte in Gbps (Gigabit per seconde) van elke PCIe Gen 4.0 er als volgt uitziet:

16 GT/s * (128 b/130 b) =15,754 Gbps

Als we de codering kennen, kunnen we de overhead berekenen die nodig is om PCIe-gegevensstromen te verzenden. Deze wordt als volgt gevonden:

([130 b-128 b]/130 b)*100 = 1,54%

De grotere bandbreedte zorgt voor een snellere gegevensoverdracht tussen de PCIe en het eindpunt (SSD, GPU, enz.). De verdubbeling van de bandbreedte wordt mogelijk gemaakt door nieuwe PCIe 4.0-controllers, zoals die in de AMD X570-chipset, evenals door low-loss diëlektrische materialen. Met low-loss diëlektrische materialen kunnen signalen met een hogere snelheid zich verder verspreiden via PCB’s.

Meer informatie over de wiskunde achter het PCIe 4.0-proces vind je in dit artikel.

De techniek achter PCIe 4.0 wordt behoorlijk ingewikkeld en vereist veel wetenschappelijke kennis. Bekijk dit artikel voor meer details over de ontwikkeling van PCIe 4.0.

Hoe beïnvloedt PCIe 4.0 mijn keuze voor een SSD, NVMe en GPU?

Net als PCIe 3.0 is PCIe 4.0 voor- en achterwaarts compatible. Als je echter een PCIe 3.0-kaart in een PCIe 4.0-slot steekt, presteert de kaart volgens de PCIe 3.0-specificaties. PCIe 4.0 kan worden gebruikt als directe vervanging voor PCIe 3.0. Naast de hierboven beschreven grotere bandbreedte biedt PCIe 4.0 echter nog een ander belangrijk voordeel, namelijk de mogelijkheid voor ontwerpers en systeemintegrators om het aantal uitbreidingskaarten op een platform te vergroten. Apparaten die bijvoorbeeld tot 100 Gbps bandbreedte vereisen, hebben nu slechts 8 lanes met PCIe 4.0 nodig, vergeleken met 16 lanes in het geval van het oudere PCIe 3.0. Als je chipsets koopt die PCIe 4.0 ondersteunen, zie je hier hoe dit jouw keuze en gebruik van GPU en SSD beïnvloedt.

PCIe 4.0 GPU

Vanwege de voor- en achterwaartse compatibiliteit presteert een PCIe 3.0 GPU net als een PCIe 3.0 GPU-kaart wanneer deze wordt aangesloten op een PCIe 4.0-slot (of in de toekomst een PCIe 5.0-slot. De specificaties van de GPU-kaart veranderen niet. Het enige potentiële voordeel van verbinding met een PCIe 4.0 is dat het gebruik kan maken van een PCIe 4.0-eindpunt, zoals de RX 5700XT van AMD. Dit zou een snellere overdracht mogelijk maken van de gegevens die in het geheugen van de GPU worden geladen en verminderde latency op de PCIe-bus. Naarmate videogames steeds groter en grafisch complexer worden en Machine Learning-toepassingen steeds grotere datasets vereisen, zal PCIe 4.0 een grote rol spelen bij het verhogen van framesnelheden en het verminderen van de berekeningstijd.

In deze video waarin de framerates worden vergeleken, zie je verder in welke opzichten PCIe 4.0-snelheden verschillen van PCIe 3.0.

PCIe 4.0 SSD

De aansluiting van een PCIe 4.0 NVMe SSD resulteert in hogere datatransmissiesnelheden en minder vertraging. De voor- en achterwaartse compatibiliteit is echter nog steeds van toepassing, dus je kunt elke SSD-generatie aansluiten op de PCIe 4.0-interface. De snelheid wordt bepaald door de generatie van de PCIe SSD-controller. De grootste impact is de lees- en schrijfsnelheid van de SSD en de vertraging die nodig is om de gegevens op te halen of te schrijven. NVMe-schijven in PCIe 4.0-SSD’s kunnen tijdens gebruik twee keer zo snel zijn als hun vorige Gen 3 tegenhanger.

Welke processors kan ik kopen met PCIe 4.0 ondersteuning?

Voor wie zijn voordeel wil doen met de grootste doorvoer, zijn er de volgende processors, die PCIe 4.0 ondersteunen:

  • Intel 11e Gen Core Processors
  • Intel 12e Gen Core Processors
  • Intel 3e Gen Xeon Scalable Processors
  • AMD Ryzen 3000 en 5000 Serie Processors
  • AMD EPYC 7002 en 7003 Serie Processors

Bekijk eens onze nieuwste lijn rugged computers, de Karbon 800 Serie. De serie is gebouwd op Intel’s 12e Gen Core processors en ondersteunen PCIe 4.0.  

Zal ik wachten op PCIe 5.0?

Een veel voorkomende misvatting is dat PCIe 5.0 al “om de hoek” staat. Hoewel de specificaties voor PCIe 5.0 en PCIe 6.0 momenteel beschikbaar zijn, is het onwaarschijnlijk dat PCIe 5.0 binnen een paar maanden of zelfs jaren commercieel verkrijgbaar is. 

Let op: dit blog-artikel werd oorspronkelijk geplaatst op 25 februari 2020. Deze blog is bijgewerkt op 15 april 2022.

Ontvang de laatste Tech Updates

Abonneer je op onze nieuwsbrief en ontvang updates van OnLogic. Hoor als eerste OnLogic nieuws en inzichten van onze experts. Meld je aan op de inschrijfpagina.

Inschrijven

Delen

About the Author: OnLogic

OnLogic is a global industrial computer manufacturer that designs highly-configurable, solution-focused computers engineered for reliability for the IoT edge.
Volg OnLogic op LinkedIn

DELEN

Heb je een project? Neem contact op

Meer artikelen