PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。PCI-E规格从1条通道连接到32条通道连接,有非常强的伸缩性,以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。此外,较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用,PCI-E接口还能够支持热拔插,这也是个不小的飞跃。PCI-E X1的250MB/秒传输速度已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求,但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。 因此,用于取代AGP接口的PCI-E接口位宽为X16,能够提供5GB/s的带宽,即便有编码上的损耗但仍能够提供约为4GB/s左右的实际带宽,远远超过AGP 8X的21GB/s的带宽。
[PConline 杂谈]在刚过去的2019年台北电脑展上,AMD掏出了7nm制程的Zen2处理器燃爆了全场,不知道有多少人在高喊AMD YES!!其中PCIe 40技术的使用,带宽直接翻倍达到16GT/s,这也成为了AMD新CPU亮点之一,这么高速的带宽对电脑有帮助么?为什么Intel好像并不在意?
PCIe的标准划分 PCIe 40的出现时机并不好
PCIe全称是Peripheral Component Interconnect Express,一般可以翻译为周边设备高速连接标准,这是在2003年提出的PC连接标准。PCIe通道包含两个数据通道,保证数据的接收和发送的效率,每个设备拥有独立分配的带宽,不会占用总带宽。
目前我们电脑普遍使用的是PCIe 30标准,这已经是9年前制定的标准了。2013年PCIe 10面世,拥有25GT/s速度,随后2006年发布PCIe 20(50GT/s)、2010年发布PCIe 30(8GT/s),大概三到四年PCIe就会制定新的标准,但PCIe 40却是等了7年,直到2017年才发布了PCIe 40(16GT/s),而在40都还没开始应用的时候,2019年就早早的发布了PCIe 50(32GT/s)。
从 2011年的HD 7000系列显卡开始使用PCIe 30开始算起,至今PCIe 30已经普及了8年了。而PCIe 40出现似乎并不是一个好时机。
2017年PCIe 30发布之后仅仅过了一年多,在2019年1月管理并定义PCIe标准的组织PCI-SIG发布了最新的PCIe50规范的09版,同时,PCIe 50也会向下兼容30和40设备,这导致很多供应商直接跳过了PCIe 40直接开发PCIe 50规范的设备。
抢先一步?AMD发布首个PCIe 40消费级别处理器
AMD在今年5月底的台北电脑展上率先宣布支持PCIe 40接口的新一代锐龙处理器。除了7nm工艺、高频率之外,先于Intel支持PCIe 40也成为了这场发布会上的亮点。相比较PCIe 30带宽翻倍的buff加持,A平台整体性能也有了相当大的提升。
在台北电脑展上众多厂商推出了AMD新CPU主板,我们可能看到在南桥芯片上主板都加上了一个小风扇,从此机箱中的噪音源也多了一个。这个小风扇的出现也与PCIe 40的应用有关,因为数据处理任务加重,南桥成为了一个小火炉,没有办法只能为南桥增加上一个小型的散热风扇。
同时我们在台北电脑展的展会现场还看到了根据PCIe 40推出的超超超高速的SSD存储。技嘉在台北电脑展上推出了目前世界上速度最快,容量最大的PCI-e 40 AIC SSD。这款目前还是全世界最强的SSD读写速度竟然达到了15000MB/s,看清楚是5位数哦!而且它的容量竟然达到了8TB,我已经不敢想象它的价格有多高了,也不知道会不会真正的推向消费市场。采用群联E16主控,其中该AIC版本由4个M2 SSD组成RAID 0,每块盘为PCIe 40X4,4个盘组起来就是PCIe40 X16。
来自PCIe 40的巨大提升
CPU只有16条PCIe通道
即使是现在的PCIe 40设备,AMD Ryzen 9 3900X也同样只有16条PCIe通道。主板上,在离CPU最近的PCIe插槽也仅仅只有16通道。目前这个插槽插的是显卡,可以达到PCIe×16全速。当两张显卡SLI时仅仅只能实现8+8通道,当三个PCIe设备连接时则分配为8+4+4,也就是说PCIe通道是有限制的。这是目前主流平台上的CPU的PCIe通道数的划分,直连CPU只有16条,因为通道数限制,多设备连接速度会有所降低,多个高性能PCIe设备连接时无法发挥完全的性能。当PCIe 40带来带宽翻倍时,多个PCIe设备与CPU之间的沟通速度将会更有利于发挥各个硬件的性能。
高速数据传输带来的新可能
随着5G技术的普及,我们发现高速的数据传输会改变产业,甚至催生出新的产业。5G对于硬件带宽的要求其实是翻了几番的,又是高频信号又还要信号覆盖好,确实需要产业有巨大的升级之后才能实现这样的性能。而且在2-3年的时间,家庭使用场景下启用数据互联的设备将急剧增加,PC产业可能会迎来新的变化,PC将有可能成为个人服务器和数据处理中心的存在。
如今的智能连接设备对于数据连接要求不高,当然整体设备之间的互联和数据交流程度也并不高。这是因为目前个人数据处理全凭云端设备,但可靠程度并不够。随着真·个人智能助理+智能设备的发展,个人PC数据处理中心需求将会渐渐浮现。最稳妥的方法是本地服务器+云数据处理搭配一起,而PCIe 40已经符合个人数据处理中心的基本需求。
不过目前PCIe 40好像只是看起来很美好
升级成本高 阻挡新设备普及
不过就目前来说PCIe 40看起来很美好,PCIe 40目前的成本还是挺高的,因为数据传输的速度越快,信号衰减情况也会相对应增加,对于元器件和材料的要求也就相对应越高。根据之前的消息,完整的16通道PCIe 40重定时器芯片需要15-25美元,主板升级大约需要100美元左右,高端顶级主板则可能需要花费更多。此前有网友爆料msi顶级的X570超神主板定价在777欧元(约合人民币6000元),真的是主板比CPU都贵。
消费市场需求不明显 噱头大于实际
PCIe 40面世这两年来,除了企业级市场之外,消费级市场完全没有什么动静的原因除了成本太高,还有个原因就是消费级显卡、处理器以及网络对速度翻倍的PCIe 40也没什么需求。这也是PCIe 40迟迟没有推出的原因。早在PCI30时代就有人测试过,如今的显卡即使使用的是PCIe 20×16通道,性能损失并不明显。
而且目前来说,消费市场对PCIe通道要求高的设备并不多,目前消费市场需要高速PCIe通道的设备就是显卡和满速SSD了。就拿SSD来说,占满16条PCIe通道SSD速度也没有达到PCIe带宽上限,但是通道数却是得占满了,而且价格还死贵死贵,根本就不是面向消费市场的产品。
企业级市场开始抛弃PCIe
对PCIe需求较高的就是高速数据处理需求环境,但是PCIe在数据处理环境下却有自己的缺陷。
家用电脑中PCIe确实是非常快速且实用的连接技术,这是因为连接到主板的设备数量较少,并且很少有需求跨越多台电脑之间的扩展应用。而在数据中心中每个PCIe设备都拥有自己的隔离内存池,不同设备之间的通信由于带宽和延迟的影响变得十分低效。NVIDIA和AMD分别开发了NVLink和InfintyFabric技术来应对该问题,CXL则是英特尔拿出的对策。
Intel在2019年3月份联合众多厂商推出了针对数据中心、高性能计算领域、AI领域等场景的全新数据设备互联协议CXL(Compute EXpress Link)。该技术是建立在完善的PCIe 50的物理和电气实现上的,只是不用通过专门设计的接口,简化了服务器硬件的设计难度,降低了整体系统的成本。Intel宣布与阿里巴巴、戴尔EMC、脸谱、谷歌、HPE、华为、微软联合共同成立一个联盟,来开发这个协议,用于消除CPU与加速等计算密集型工作负载的瓶颈。而此次Intel扮演的角色与其在USB和PCIe开发中的角色一样, 与联盟成员共享技术成果,并共同持续开发
时机不对 来自PCIe 50带来的尴尬
由于PCIe 50向下兼容30/40,所以导致40的地位有些尴尬。当然,根本原因还是40标准出台太晚,距离2010年的30规范间隔了7年之久,而PCI-SIG组织又急于恢复8年两版标准高低搭配的既定节奏。
PCIe 40的带宽相较于PCIe 30的32GB/s(x16)是直接翻了一倍,来到了64GB/s(x16),而这次的PCIe 50更是在此基础上再翻一倍,来到了128GB/s(x16)。而它们也都是沿用PCIe 30的128b/130b编码方式,但PCIe 40的传输速率却到了16GT/s,PCIe 50则是到了32GT/s。
PCI-SIG的规划是, PCIe 40和50规范产品会在市场上共存很长一段时间,其中50或将只用于高性能计算,而消费端则是清一色40。 目前,Intel的企业级SLC固态盘Ruler SSD就是直接以PCIe 50规范做传输设计。
总结
目前来看,PCIe 30确实已经足够满足消费市场,从各方面来看,PCIe 40因为成本、时机、市场等等种种原因有点上够不着,下踩不住的尴尬局面。也许是因为这些种种原因,目前来看Intel好像并不在意PCIe 40,CPU方面一直也好像没有新的规划出现。有消息是Intel将越过PCIe 40直接开发PCIe 50设备,而PCIe 50设备将直接向下兼容30和40设备,这难道就是传说中的降维打击?对于消费者来说本来PCIe 50的升级成本会很高,但通过兼容的方式将会减少升级成本,消费市场可以进行逐步升级。
不过正所谓买新不买旧,有总比没有好。是的,上面我的阐述和分析都是建立在目前的硬件设备和软件需求之上,分析了目前PCIe 40尴尬局面,不过随着个人PC数据吞吐的速度需求的增加,几年后软件和硬件开发肯定会跟上,产生规模效应后,相对应的成本也将逐步下降。毕竟我们主流内存容量从1GB到现在16GB,什么时候都碰到过被软件吃完所有内存的情况,玩家和厂商对于设备“更高、更快、更强”的欲望应该不会停歇。
随着AMD锐龙5000系列处理器和intel第11代酷睿系列处理器已成装机主流,PCIe 40接口的硬件也逐步丰富,比如采用PCIe 40接口的显卡和SSD,能够带来性能大幅提升,加快读写速度,提升生产力,减少 游戏 载入时间,成为中高端玩家装机的标配。
相对于PCIe 30,PCIe 40有三个技术优点,总的来说就是:
1、速度更快:PCIe 40 X16双向带宽高达32GB/s,是PCIe 30的2倍;
2、向下兼容:PCIe 40可以兼容PCIe 30设备;
3、更多连接:PCIe 40带宽高,1条顶2条,可以连接更多设备而不需要担心性能下降。
对SSD来说,如果在预算充足的情况下,自然是买新不买旧,因此PCIe 40 NVMe SSD也是对性能有更高要求的玩家首选。近期我获得了一块美商必恩威(PNY) 旗下电竞品牌XLR8 Gaming型号为CS3040 NVMe Gen4x4的SSD(为了阅读方便,以下简称CS3040),下来和大家聊聊这款产品。
首先PNY这个品牌,成立于1985年,在纽约布鲁克林创立。创办人盖迪 科恩(Gadi Cohen)看到了计算机零组件的生意机会,开始在巴黎和纽约之间经销内存,而巴黎(PARIS)和纽约(New York)的英语首字母成为PNY名称的由来。35年的 历史 ,也造就了一批经
典硬件产品,有一定资历的DIY玩家耳熟能详。
XLR8的含义,来自”accelerate (加速)”,既然划分为电竞领域,那么性能自然不会令人失望。在包装上,采用了电竞氛围浓厚的红黑包装,正面是产品型号、特写、速度参数等信息,容量2TB,足够存放不少 游戏 和影音及文件资料了。
从包装背面来看,这款产品应该属于进口。读速5600MB/s,写速4300MB/s,TBW可达3600,MTBF可达2000000小时,整体性能还是不错的。
内包装采用了抗震防静电包装,只有一张贴纸,虽然没有散热片,但估计厂家这么做也是出于对产品热量控制的信心,利用机箱风道进行散热足以。
CS3040另一侧是产品标签,金手指饱满,布局走线规整,由我国宝岛制造,五年质保免去玩家后顾之忧。
撕下正面贴纸,可见主控采用了群联首款PCIe 40固态硬盘主控PS5016-E16主控芯片,具有8个800 MT/s NAND通道,内部双核ARM控制器,搭配两个CO-X处理核心。可实现最高并行性和5GB/s的顺序读取性能(写入速度取决于实际芯片/SSD容量,在最佳情况下可达到44GB/s)支持PCIe 40 4 4(NVMe 13协议)。
东芝BiCS4 3D TLC闪存颗粒,采用96层堆叠技术,编号TABHG65AWV,512GBx4组成2TB容量。
缓存颗粒来自SK海力士,编号H5AN8G8NCJRVKC。
对CS3040来说,没什么安装难度,安装在支持PCIe 40主板上的M2插座即可。
下来进行测试,硬件配置如下:
CPU:intel i7-11700k
主板:铭瑄 iCraft Z590 WiFi电竞之心
内存:雷克沙 冥王之刃 DDR4 3200 8GBx2
显卡:映众 超级冰龙RTX2080 Super
显示器:华硕 PB258
水冷:酷冷至尊 海魔360
电源:酷冷至尊 GX1050金牌全模组
机箱:酷冷至尊 TD500
键盘:酷冷至尊 SK622红轴
鼠标:酷冷至尊 MM831三模
XLR8 CS3040安装完毕后,安装Windows10 64位系统,系统装好后激活,安装必要的驱动和应用程序。使用CrystalDiskInfo查看CS3040信息,可见使用了NVMe接口和NVMe 13协议,传输模式PCIe 40x4,支持SMART、TRIM、VolatileWriteCache技术。
CrystalDiskMark 1GB读写数据量,读速500469MB/s,写速441364MB/s。16GB的读写数据量测试,读速500817MB/S,写速426009MB/s,4K读写方面,两次测试差别并不大。
CrystalDiskMark开启0fill模式后,读取成绩达到了5610MB/s,写入成绩也达到了4214MB/s,符合厂家的宣传数值。
AS SSD Benchmark读速400805MB/s,写速385733MB/s,4K读写成绩比较亮眼,最终得分8982。
ATTO Disk Benchmark测速,最高读速5609MB/s,写速4351MB/s,超过了官方标称的数值,从这个方面来说,XLR8 CS3040在参数方面并没有虚标。
TxBENCH读速4933MB/s,写速4458MB/s,写速也超过了官方宣称的数值。至于读速,前面也说了群联PS5016-E16主控芯片具有5GB/s的顺序读取性能,这样的成绩也属于情理之中。多多轮测试后,读速写速都超过了官方宣称的数值,大家不必纠结。
XLR8 CS3040安装系统时我分了两个区,C盘用于装系统,D盘存放资料,D盘互拷4个3GB多的文件,速度可达3G/s,传输曲线也很稳定,11秒就能传输完毕。
D盘到C盘拷贝同一个文件,速度维持在18G/s左右,整体曲线也很稳定,2TB的容量适合作为电竞玩家、内容创作者的主力大容量高速度固态盘。
温度方面,29 的室内环境下,XLR8 CS3040玩 游戏 时温度为537 ,总体来说温度控制的还是不错的,有更高要求的玩家可以自行安装散热片,进一步降低温度。
XLR8 CS3040高速读写的特性,用于图像处理或视频剪辑,配合高端处理器和显卡,能够大幅提升处理速度,缩短等待时间。比如我用Capture One处理多个,整个过程丝滑流畅,导出速度也很快,可以让创作灵感不间断。
玩《荒野大镖客2:救赎》和《生化危机:村庄》时,XLR8 CS3040能够缩短读盘时间,让精彩无需久等,基本十秒多就能载入 游戏 ,配合无线键鼠,让桌面更整洁,夜晚玩起来也更有沉浸感。
这款容量为2TB的XLR8 CS3040,可以说是目前PCIe 40 NVMe SSD中最大容量的产品之一了,当然这个系列还有500GB/1TB/ 4TB等容量可选。
相对于PCIe 30,PCIe 40带来的速度优势不言而喻。不管是 游戏 玩家还是、视频创作者、办公用户,在使用时能够减少 游戏 读盘时间,加快数据处理速度,大幅提升生产力,大容量也足够存放更多的 游戏 和资料数据。虽然没有配备散热片略显遗憾,但现在SSD散热片价格也不贵,玩家完全可以后期自己搭配,让XLR8 CS3040更个性化!
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