Растущее число ресурсоемких приложений и запуск более совершенных сетевых технологий требуют надежной магистрали для обеспечения сверхвысокой скорости. PCIe — это важная магистраль, которую необходимо постоянно улучшать, поскольку это интерфейс, который связывает высокоскоростные компоненты, такие как ЦП и устройства хранения.
PCIe 5.0 — последний стандарт, выпущенный в 2019 году; однако материнские платы и устройства, поддерживающие PCIe 5.0, дебютировали только в конце 2021 начале 2022 года. На что способен этот новый стандарт и чем он отличается от PCIe 4.0? Прежде чем переходить к этим вопросам, давайте сначала разберемся, что такое PCIe.
Что такое PCI Express (PCIe)?
Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) — это стандарт интерфейса шины для подключения высокоскоростных компонентов, таких как видеокарты, твердотельные накопители, карты RAID и карты Wi-Fi, к материнской плате. PCIe является стандартным слотом для современных материнских плат после замены старых стандартов шин PCI, PCI-X и AGP.
PCIe — это канал передачи данных на материнской плате, и он обрабатывает трафик данных более эффективно, чем предыдущие интерфейсы, благодаря поддержке полнодуплексной связи между двумя конечными точками. Он поставляется с различными конфигурациями линий, такими как x1, x4, x8, x16 и x32, где числа означают количество линий. Например, современные твердотельные накопители PCIe m.2 используют линии x4. Больше линий означает большую пропускную способность, а также более длинный слот.
Новые версии PCIe всегда обратно совместимы со старыми версиями, что позволяет использовать старые карты PCIe с более новыми стандартами. Однако, с устройством предыдущего стандарта вы не сможете использовать весь потенциал нового стандарта, так как возможности будут понижены до спецификаций более низкой версии. Например, если вы вставите видеокарту PCIe 3.0 в слот PCIe 4.0, вы получите производительность PCIe 3.0 вместо PCIe 4.0.
С момента своего появления в 2003 году PCIe претерпела серьезные обновления, охватив пять версий, причем шестая версия уже на подходе. Материнские платы и устройства с PCIe 5.0 появились в конце 2021 года, но являются ли они достойным обновлением по сравнению со сверхбыстрым PCI 4.0?
Разница между PCIe 5 и PCIe 4
PCIe 4.0, как следует из названия, представляет собой четвертое поколение интерфейса PCIe, пришедшее на смену PCIe 3.0. Он имеет вдвое большую скорость передачи и пропускную способность по сравнению с предшественником: 16 ГТ/с (битрейт измеряется в гигатранзакциях в секунду, чтобы показать теоретическую максимальную скорость перед кодированием — реальные скорости могут быть ниже) и 64 Гбит/с соответственно при рабочей частоте 16 ГГц. Спецификации для PCIe 4.0 были опубликованы в 2017 году, но материнские платы, устройства и карты расширения PCIe 4.0 были выпущены спустя годы после этого. AMD была первым производителем микросхем, выпустившим материнские платы с поддержкой PCIe 4.0. Их материнские платы серии 500 на базе чипсета x570 были выпущены в 2020 году. Intel последовала их примеру и продемонстрировала PCIe 4.0 в начале 2021 года, представив процессор Intel Rocket Lake на материнской плате Intel Z490.
Идя в ногу с новыми стандартами, устройства PCIe 4.0 и компоненты ПК, такие как твердотельные накопители и графические процессоры, начали выпускаться в 2020 году. Однако некоторые производители были не так быстры и выпустили свои продукты с PCIe 4.0 только в 2021 году, когда устройства PCIe 5.0 уже вот-вот появятся на рынке. В тот момент, многие отрасли и производители, фактически, все еще боролись с переходом с PCIe 3.0 на PCIe 4.0, но они уже готовились к очередному переходу с PCIe 4.0 на PCIe 5.0. Обратная совместимость PCIe играет важную роль в том, что старые устройства по-прежнему работают с новыми стандартами, в то время как производители все еще изо всех сил пытаются идти в ногу с переходом на следующее поколение PCIe.
PCIe 5.0 вызвал ажиотаж с момента его выпуска в 2019 году. Он имеет невероятно высокую скорость raw 32 ГТ/с, что вдвое превышает 16 ГТ/с PCIe 4.0. Точно так же он имеет вдвое большую пропускную способность, чем PCIe 4.0, примерно 128 Гбит/с с тактовой частотой 32 ГГц по линиям x16. Как и в случае с предыдущими поколениями, PCIe 5.0 удвоил характеристики своего предшественника, поэтому в теории устройства с PCIe 5.0 будут работать в два раза быстрее. Но на практике, все не так оптимистично. На момент написания этой статьи поддержка PCIe 5.0 известна в процессорах AMD Ryzen 7000, и также в четырёх чипсетах для платформы AM5: X670 Extreme, X670, B650 Extreme и B650. Процессоры Intel поддерживают стандарт PCIe 5.0 начиная с 12-го поколения (Alder Lake), и продолжая 13-м поколением (Raptor Lake).
Спецификации PCIe 5.0 могут быть излишними для некоторых потребителей, особенно для тех, кто считает производительность PCIe 4.0 более чем достаточной для своих вычислительных потребностей. Так зачем нужен PCIe 5.0?
В отличие от потребительского пространства, спецификации PCIe 4.0 не подходят для новых приложений, требующих больших вычислительных ресурсов и данных, таких как приложения для центров обработки данных, искусственного интеллекта, ML и крипто-майнинга. Аналогичным образом, облачных приложений становится все больше по мере того, как все больше отраслей переходят на облачные технологии. Эти приложения требуют масштабной обработки данных, в значительной степени управляя данными и сетевым трафиком. Следовательно, они требуют сверхскоростных компонентов, чтобы избежать перегрузки данных. Таким образом, существенное увеличение скорости и пропускной способности в PCIe 5.0 очень выгодно для корпоративного использования. PCIe 5.0 не только ускорит работу этих приложений, требующих больших вычислительных ресурсов, но и откроет перед системными разработчиками больше возможностей для разработки новых приложений, с которыми PCIe 4.0 не справляется.
Сетевому пространству также потребуется ускоритель в виде PCIe 5.0. Сетевые провайдеры должны опережать постоянно растущий спрос на более высокую скорость. Устройства 5G начинают доминировать на рынке, и гигантские компании уже обратили внимание на потребность в 400G Ethernet, в то время как некоторые уже сделали переход. Возможностей PCIe 4.0, хотя они уже и являются мощными, скоро будет недостаточно для удовлетворения растущего спроса на более высокую скорость сети и более высокую пропускную способность, что приведет к необходимости обновления до гораздо более быстрой версии PCIe 5.0.
Заключение
PCIe 5.0 — это обновление PCIe 4.0 во всех аспектах, но PCIe 4.0 никуда не делся. PCIe 5.0 на данный момент является самой быстрой версией PCIe, но она еще не захватила потребительский рынок. Хотя скорости PCIe 4.0 достаточно для удовлетворения потребностей потребителей, предложения PCIe 5.0 в основном нужны предприятиям, которым требуется значительно более быстрая обработка данных и значительно более высокая скорость сети. Вскоре мы начнем видеть появление большого числа материнских плат и устройства с PCIe 5.0, и предприятия наверняка сочтут это достойным обновлением, особенно если приложения, требующие больших вычислительных ресурсов и данных, требуют более высокой производительности от процессоров, графических процессоров, RAID-карт и других плат расширения.
