Mainos Tallennusopas, osa 10 – Näin toimii PCIe 4.0 (7 Gt/s)!

Liittynyt
18.05.2018
Viestejä
46


Mainos kirjoitti uutisen/artikkelin:
Toteutettu kaupallisessa yhteistyössä Samsungin kanssa

Jokainen, joka on joskus asentanut näytönohjaimen tietokoneeseen, tietää jo, mikä on PCI Express (tai PCI). Kyseessä on nopea liitäntästandardi, jota käytetään komponenttien yhdistämiseen käytännöllisesti katsoen kaikkiin nykyaikaisiin emolevyihin. Sen lisäksi, että tämä liitäntä mahdollistaa lisälaskentatehon tuomisen peleihin tai suuret rinnakkaiset laskentaprosessit, PCI Express on myös lyhyin ja tehokkain tie prosessorin ja näytönohjaimen sekä kaikkien ajateltavissa olevien lisäkorttien, kuten verkkokorttien, äänikorttien ja todella nopeiden SSD-asemien välillä.





Artikkelin sisältö
  • PCIe – mikä se on?
  • PCIe 4.0 – antaa kaksinkertaisen kaistanleveyden
  • PCIe 3.0:n ja 4.0:n väliset erot
  • Mitä PCIe 4.0:n käyttö vaatii tällä hetkellä?

Sen jälkeen, kun ensimmäinen PCI Express -standardi tuli markkinoille vuonna 2003, uudet versiot – 2.0, sen jälkeen 3.0 ja nyt viimeksi 4.0 – ovat aina kaksinkertaistaneet kaistanleveyden. Tässä artikkelissa tarkastelemme lähemmin juuri SSD-asemiin tarkoitettua PCI Express 4.0 -standardia – miten se poikkeaa aiemmista versioista ja mitä se sisältää seuraavan sukupolven nopeita tallennusratkaisuja ajatellen.



PCI Express – mikä se on?

Ennen kuin siirrymme PCIe 4.0:n yksityiskohtiin, kannattanee kerrata lyhyesti, mihin PCIe pohjimmiltaan perustuu ja miten tekniikka on rakennettu. PCIe on jatkoa vanhemmalle tekniikalle, jonka nimi PCI on lyhenne sanoista Peripheral Component Interconnect. Nimensä mukaisesti PCI on liitäntästandardi tai väylä juuri lisävarusteiden liittämiseen tietokoneeseen standardoidulla tavalla, niin ettei jokaista tietokonearkkitehtuuria varten tarvitse keksiä pyörää uudelleen ja toteuttaa aivan omaa porttia tai omaa protokollaa. Siinä mielessä PCIe hoitaa samaa tehtävää kuin USB, mutta sillä liitetään toisiinsa pikemmin tietokoneen sisäisiä kuin ulkoisia komponentteja.


Tiesitkö, että? PCIe on käytössä myös matkapuhelimissa

PCI Expressistä puhutaan lähinnä tietokoneiden yhteydessä, mutta tekniikkaa käytetään muissakin laitteissa, muun muassa tietyissä matkapuhelimissa. Standardia ei ole tarkoitettu erityisesti PC-koneissa käytettäville x86-prosessoreille, vaan sitä voidaan puhtaasti teknisesti käyttää millä tahansa alustalla, joka selviää kaistanleveydestä. Esimerkiksi monissa Android-matkapuhelimissa käytetään PCIe-liitäntää suorittimen ja puhelimen verkkopiirien välillä ja uudessa MicroSD Express -standardissa käytetään PCIe- ja NVMe-tekniikoita SSD:tä muistuttavien tallennusnopeuksien tuomiseksi tulevaisuudessa matkapuhelimen muistikortteihin.


PCIe:n ja USB:n välillä on kuitenkin kapasiteetin ja rakenteen osalta perustavanlaatuinen ero – ainakin toistaiseksi, koska seuraavan sukupolven USB-versio 4.0 perustuu juuri PCIe-standardiin. PCIe:n perusrakennuspalikan muodostavat sen linjat (lanes), joista jokainen voi siirtää itsenäisesti tietoa tietokoneen prosessorin ja muistin sekä liittämiesi lisäkorttien välillä. Näin valmistaja voi valita, kuinka monta väylää lisäkorttia varten tarvitaan – tehokas näytönohjain käyttää yleensä 16 linjaa, mikä vastaa täysikokoista PCI Express -liitäntää emolevyllä. Langaton verkkokortti sitä vastoin selviää useimmiten vain yhdellä PCIe-linjalla ja moderni SSD-levy käyttää yleensä neljää tai kahdeksaa.

[caption id="attachment_57019" align="alignnone" width="1024"] Samsung 980 Pro on PCIe 4.0 -standardia tukeva SSD-levy[/caption]

Nämä PCIe-linjat voidaan paketoida eri tavoin liitettävistä laitteista riippuen. Tavallisimpia ovat osittain ”tavalliset” PCIe-portit, joita käytetään täysikokoisten näytönohjainten liittämiseen, ja osittain M.2-liitännät, joita käytetään SSD-asemissa, sekä U.2-liitännät, joita myös käytetään lähinnä SSD-asemien kanssa tietyissä palvelimissa ja työasemissa.

Kenties tärkein seikka on, että protokolla (eli miten dataa käsitellään ja liikutetaan väylän kautta) ja fyysiset portit ovat toisistaan riippumattomia ja niitä kehitetään itsenäisesti. Tämä on yksi syy siihen, että PCIe on täysin yhteensopiva aiempien versioiden kanssa – edellyttäen, että käyttötapasi ovat toimivat, on hyvin mahdollista käyttää PCIe 1.0 -näytönohjainta vuodelta 2003 PCIe 4.0 -standardia tukevassa tietokoneessa.



PCI Express 4.0 kaksinkertaistaa kaistanleveyden

4.0-versio on uusin versio PCI Express -standardista, jota käytetään kuluttajaelektroniikassa, ja vaikka standardi valmistui virallisesti vuonna 2017, sekä emolevyissä että näytönohjaimissa ja SSD-asemissa on vasta tänä vuonna alettu hyödyntää uutta protokollaa.




SSD-asemien M.2-liitännässä käytetään yleensä neljää PCI-kanavaa ja PCIe 4.0 -standardin avulla näiden neljän kanavan kokonaiskapasiteetiksi saadaan noin 8 Gt/s. Samsung 980 Pro hyödyntää lisäkaistanleveyttä yhdessä uuden Elpis-ohjaimen sekä 3D TLD-NAND:n kanssa saavuttaakseen jopa 7 Gt/s:n peräkkäisiä tiedonsiirtonopeuksia, mikä ei olisi ollut mahdollista PCIe 3.0 -standardilla.


PCIe 4.0 tuo mukanaan joukon teknisiä parannuksia, mutta ehdottomasti tärkein niistä tavalliselle käyttäjälle on, että se kaksinkertaisti kaistanleveyden väylää kohden, joka on nyt yhteensä 1,97 Gt/s, kun se aiemmin oli 985 Mt/s. Jos käytetään täysikokoisen PCIe-portin kaikkia 16 väylää, maksiminopeus on 31,5 Gt/s. Lisäksi 4.0-version viiveet ovat jonkin verran lyhyempiä ja se tukee niin sanottua ”lane margining” -tekniikkaa, jolla pyritään antamaan insinööreille paremmat mahdollisuudet koko kaistanleveyden tehokkaaseen hyödyntämiseen.

[table id=9 /]

Aivan kuin aiemmatkin versiot, PCIe 4.0 on täysin yhteensopiva vanhempien PCIe-standardien kanssa ja se on otettu käyttöön sekä täysikokoisissa PCIe-porteissa että M.2:ssa. Seuraava PCIe-standardi, versio 5.0, saatiin valmiiksi viime vuonna, mutta oletuksena on, että menee vielä joitakin vuosia, ennen kuin se saadaan markkinoille.



Millaisia muutoksia se tuo tullessaan?

Kaksinkertaisen kaistanleveyden suuret edut liittyvät juuri PCIe-standardin yksittäisten kanavien laajentamiseen – voidaan aivan hyvin käyttää samaa nopeutta vain puolella aiemmasta väylämäärästä, jolloin jää lisää väyliä muiden komponenttien käyttöön.

PCIe 4.0 -standardia noudattavat seuraavan sukupolven SSD-asemat voivat teoriassa siirtää suuria tiedostoja kaksinkertaisella nopeudella PCIe 3.0 -pohjaisiin SSD-asemiin verrattuna, vaikka kestää vielä jonkin aikaa, ennen kuin tekniikka saadaan kokonaan käyttöön. Kuitenkin se mahdollistaa myös kaikkein nopeimpia PCIe 3.0 -malleja vastaavien SSD-asemien liittämisen PCIe 4.0 -kanavien avulla, joita tarvitaan vain puolet aiemmasta määrästä, jolloin yksikköä kohden saadaan liitettyä kaksinkertainen määrä SSD-asemia niiden suorituskykyä heikentämättä.


Tiesitkö, että? Flash-muistia voi pinota. Monissa SSD-yksikkömalleissa Flash-muisti ei enää ole tavallinen, litteä piiri. Sen sijaan useita piirejä pinotaan päällekkäin moneen kerrokseen. Tämän etuna on osittain, että saadaan enemmän tallennustilaa samalle tai pienemmälle pinta-alalle, ja osittain, että SSD-yksikkö pystyy suorittamaan useampia kirjoituskertoja käyttöikänsä aikana. Esimerkiksi Samsung 980 Pron Flash-muisti on pinottu peräti 128 kerrokseen.



Seuraavan sukupolven näytönohjaimet, sekä Nvidian RTX 3000 -sarja että AMD:n Radeon 6000 -sarja, tukevat PCIe 4.0 -standardia. Molemmissa tapauksissa suuria rakenteita ja monimutkaista geometriaa voidaan ladata nopeammin vaativiin peleihin. PCIe 4.0:sta voi erityisesti tulla merkittävä esimerkiksi Radeon 6000 -sarjalle, joka Ryzen 2 -suorittimeen yhdistettynä tukee tulevaisuudessa Microsoftin DirectStorage-tekniikkaa ja mahdollistaa siten näytönohjaimen ja SSD-levyn välisen suoran kommunikoinnin suorituskyvyn parantamiseksi graafisesti vaativissa peleissä.



Mitkä alustat tukevat PCIe 4.0 -standardia?

Tällä hetkellä on vain kaksi alustaa, jotka tukevat PCIe 4.0 -standardia kuluttajatietokoneissa. Pöytätietokoneissa uutta standardia käytetään tällä hetkellä vain AMD:n Ryzen 3000- sekä 5000-sarjan prosessoreilla ja B550- sekä X570-piirisarjoilla. AMD käyttää PCIe 4.0 -standardia osittain näytönohjaimia ja SSD-asemia varten mutta myös emolevyn sisäisten komponenttien kommunikointiin Infinity Fabric -kehyksen välityksellä.

Intel tarjoaa PCIe 4.0 -standardia kannettaviin tietokoneisiin kesän aikana lanseeratun Tiger Lake -alustan muodossa. Koska Tiger Lake on mobiilisuoritinperhe, PCIe 4.0 sopii käytettäväksi myös näytönohjaimen liittämiseen ensisijaisesti jo valmistajan tehtaalla, mutta monissa tapauksissa kuluttaja voi itsekin asentaa PCIe 4.0 -standardin mukaisen SSD-levyn M.2-formaatissa.



Nämä tarvitset PCIe 4.0 -tallennuksen aloittamiseen (tammikuu 2021)
  • Yhteensopiva emolevy
    • AMD: Emolevy, jonka ohjauspiirinä on joko X570 tai B550
    • Intel: Tiger Lake -sarjan kannettava tietokone


  • PCIe 4.0 -yhteensopiva SSD, kuten esim. Samsung 980 Pro
  • Vapaa PCIe 4.0 -liitäntä, jokin seuraavista:
    • M.2, jossa 4 kpl PCIe 4.0 -väyliä
    • Täysikokoinen PCIe X8 tai X16 (jos SSD-levysi formaatti on M.2, sinun on hankittava sovitin)




SSD-asemien tehokas jäähdytys

Suunniteltaessa uuden SSD-levyn asentamista kannattaa muistaa, että PCIe-pohjaiset SSD-asemat voivat käyttää tehokkaita ohjauspiirejä, jotka vuorostaan kehittävät usean watin edestä lämpöä. Tämä tarkoittaa, että edellytykset SSD-levyn optimaaliselle toiminnalle saattavat olla kannettavassa tietokoneessa heikommat kuin pöytäkoneessa.



Samsung 980 Pro käyttää ohjauspiirissä kerrosta lämpöä johtavaa nikkeliä – samoin kuin laitetarrassa – parantaakseen sen jäähdytystehoa myös kannettavan tietokoneen ahtaassa rungossa. Lisäksi SSD-asema voi mukauttaa tehokkaasti komponenttiensa nopeutta optimaalisen lämpötilan säilyttämiseksi kuormituksen aikana.
Intelin seuraavaan pöytätietokoneiden suoritinperheen edustajaan, Rocket Lakeen, tulee myös PCIe 4.0 -tuki. Alusta julkaistaan kuitenkin vasta vuoden 2021 ensimmäisen neljänneksen aikana.

Aiotko päivittää PCIe 4.0:aan, tai oletko jo tehnyt sen? Kerro kommentissa ajatuksiasi ja näkökulmiasi? Tässä artikkelissa olemme käyttäneet esimerkkinä Samsung 980 Pro -mallia, joka on PCI 4.0 -pohjainen SSD-levy harrastajille ja työasemiin.

Löydät aiemmat muistioppaat täältä!

Linkki alkuperäiseen juttuun
 

TheMeII

Übertaktungspotenzial
Liittynyt
13.11.2016
Viestejä
6 985
Aiotko päivittää PCIe 4.0:aan
Aion.

Samalla kun päivitän muistit DDR5 aikakauteen.

Tällä hetkellä en näe mitään hyötyä suuresta nopeudesta muuten kuin ehkä erittäin highend laitteissa. Vaikka koneeni osat ovatkin uutena maksaneet lähemmäs kolme tonnia (erikseen hankittuja palasia, ei koskaan yli tonnia kerralla) en ikinä hommaa niin bleeding edge rautaa että se kiintolevy olisi pahin pullonkaula. nvme:n hommasin tuossa reilu kuukausi sitten, siihen asti menin parilla sata-ssd:llä.

Kiintolevyissä on pitkään toiminut se että ostaa satkun levyn, eka oli 250GB toinen 500GB ja nyt sit teranen nvme. JA sitä ennen olleet HDD:t oli kans noin 100e. Tuossa hintaluokassa on yleisesti mainio hinta/laatusuhde.

Eli ostan terasen tai kaksterasen pci4 nvmelätyn kun se maksaa satkun.
 

tavallinen viikari

2024
Tukijäsen
Liittynyt
04.04.2020
Viestejä
1 260
Aiotko päivittää PCIe 4.0:aan, tai oletko jo tehnyt sen? Kerro kommentissa ajatuksiasi ja näkökulmiasi? Tässä artikkelissa olemme käyttäneet esimerkkinä Samsung 980 Pro -mallia, joka on PCI 4.0 -pohjainen SSD-levy harrastajille ja työasemiin.
Artikkeli on erittäin mieleniintoinen. Minun visio on että jonakin päivänä väylät ja tallennusvälineet ovat niin nopeita, että erillsiä DDR5 ja GDDR-muisteja ei enää tarvita vaan muistin tehtävät cpu:lle ja näytönohjaimelle hoitaa esimerkiksi Samsung 980 Pro tai vastaava nopean väylän kautta.

Olisi hienoa jos täältä löytyis vähän vertailutietoa eri väylien osalta, että saisi kuvan tuosta PCIe 4.0 verrattuna muihin väyliin. Wikipediasta toki löytyy, mutta se taulukko on niin täynnä kaiken maailman väyliä 80-luvulta lähtien, että oleellisen löytäminen on vaikeaa.

Esimerkiksi väylänopeudet:
CPU --> DDR4
CPU --> DDR5
CPU --> PCIe 4.0 (GPU:lle)
CPU --> PCIe 4.0 (M2:lle)
GPU --> GDDR6
GPU --> GDDR6x
 

TheMeII

Übertaktungspotenzial
Liittynyt
13.11.2016
Viestejä
6 985
Artikkeli on erittäin mieleniintoinen. Minun visio on että jonakin päivänä väylät ja tallennusvälineet ovat niin nopeita, että erillsiä DDR5 ja GDDR-muisteja ei enää tarvita vaan muistin tehtävät cpu:lle ja näytönohjaimelle hoitaa esimerkiksi Samsung 980 Pro tai vastaava nopean väylän kautta.

Olisi hienoa jos täältä löytyis vähän vertailutietoa eri väylien osalta, että saisi kuvan tuosta PCIe 4.0 verrattuna muihin väyliin. Wikipediasta toki löytyy, mutta se taulukko on niin täynnä kaiken maailman väyliä 80-luvulta lähtien, että oleellisen löytäminen on vaikeaa.

Esimerkiksi väylänopeudet:
CPU --> DDR4
CPU --> DDR5
CPU --> PCIe 4.0 (GPU:lle)
CPU --> PCIe 4.0 (M2:lle)
GPU --> GDDR6
GPU --> GDDR6x
Kyllä nuo tallennustilat ovat vielä aika paljon hitaampia ja viiveet vielä pahemmat kuin siirtonopeudet mutta kohta ollaan DDR3 tasolla

DDR 266:2.1 GB/s
DDR 333:2.6 GB/s
DDR 400:3.2 GB/s

DDR2 533:4.2 GB/s
DDR2 667:5.3 GB/s
DDR2 800:6.4 GB/s

Tämän artikkelin pcie4 nvme ssd 7GB/s

DDR3 1066:8.5 GB/s
DDR3 1333:10.6 GB/s
DDR3 1600:12.8 G MB/s
DDR3 1866:14.9 G MB/s

DDR4 2133:17 GB/s
DDR4 2400:19.2 GB/s
DDR4 2666:21.3 GB/s
DDR4 3200:25.6 GB/s
 
Liittynyt
21.05.2017
Viestejä
611
Osaako joku arvata mitä tällä on tarkoitettu: "edellyttäen, että käyttötapasi ovat toimivat, on hyvin mahdollista käyttää PCIe 1.0 -näytönohjainta"?
 

TheMeII

Übertaktungspotenzial
Liittynyt
13.11.2016
Viestejä
6 985
Osaako joku arvata mitä tällä on tarkoitettu: "edellyttäen, että käyttötapasi ovat toimivat, on hyvin mahdollista käyttää PCIe 1.0 -näytönohjainta"?
Jos et tartte sitä näyttistä muuhun ku kuvan piirtämiseen voit vaikka käyttää pcie1 korttia muuten nykyaikaisessa kokoonpanossa
 
Liittynyt
24.08.2017
Viestejä
835
Itselle kun tuli tommonen nvme levy joka nykii about puolet tosta seiskasta eli 3500mbs nurkilla, ei hirveästi vaikuttanut pelaamiseen ja mapin latausnopeuksiin kun vertaa sampan 860 sarjan normi ssd:eihin. Saattaa jossain overwatchissa onnistua instalockit vähän nopeammin muttei sen kummempaa.
 
Toggle Sidebar

Statistiikka

Viestiketjut
237 480
Viestejä
4 163 723
Jäsenet
70 414
Uusin jäsen
O&G

Hinta.fi

Ylös Bottom