Hardware: Tudo para Você Entender sobre PCIe 4.0

Em artigo publicado no site onlogic, é falado se vale a pena atualizar para PCIe geração 4.0.

O artigo inicia dizendo:

PCIe Gen 4 é a próxima evolução de uma interface de alta velocidade amplamente utilizada. Como nada é rápido o suficiente quando se trata de tecnologia, não é surpresa que o PCIe 4.0 tenha sido muito falado. Mas com muita conversa surgem muitos equívocos e perguntas pendentes. Nós estamos aqui para ajudar.PCIe Gen 4 é a próxima evolução de uma interface de alta velocidade amplamente utilizada. Como nada é rápido o suficiente quando se trata de tecnologia, não é surpresa que o PCIe 4.0 tenha sido muito falado. Mas com muita conversa surgem muitos equívocos e perguntas pendentes. Nós estamos aqui para ajudar.

A seguir explica sobre o que é PCIe geração 4.0 e como difere dageração 3.0:

Simplificando, o PCIe 4.0 tem o dobro da taxa de transferência do PCIe 3.0. Os dois padrões são estruturalmente muito semelhantes, com a principal diferença sendo a taxa de transferência mais alta e, em alguns casos, o material usado para obter uma transmissão bem-sucedida do sinal PCIe. PCIe 3.0 oferece uma taxa de transferência de dados de 8GT/s, ou Gigatransfers por segundo. GT/s é a taxa de bits (0 e 1) transferidos por segundo que são transmitidos do host para o dispositivo final ou terminal.

Vejamos um exemplo real de unidade NVMe operando em PCIe 3.0 e PCIe 4.0.

• O padrão industrial de unidades NVMe usam PCIe com 4 vias. 
  • Sua taxa de bits teórica de pico via PCIe 3.0 seria: 
    • 4 Pistas x 16 (GT/s/ Pista) = 32GT/s .
  • Sua taxa de bits teórica de pico via PCIe 4.0 seria
    • 4 Pistas x 32 (GT/s/Pista)= 64GT/s

A importância da codificação PCIe

Compreender a técnica de codificação é necessário para determinar a quantidade real de dados que podem ser transferidos. PCIe Gen 3.0 e PCIe Gen 4.0 usam uma técnica de codificação 128b/130b. Por outro lado, gerações mais antigas, como PCIe Gen 2.0, usam codificação 8b/10b. Essa técnica de codificação transforma dados de 128 bits em código de linha de 130 bits. Isso permite uma recuperação razoável do relógio(que é o processo de extração de informações de tempo de um fluxo de dados) e garante o alinhamento do fluxo de dados. Os dois bits extras contêm um preâmbulo que ajuda na recuperação do relógio do fluxo de dados serial para permitir que o receptor decodifique os sinais transmitidos. Isso significa que a largura de banda teórica máxima em Gbps(Gigabit por segundo) de cada PCIe Gen 4.0 é assim:

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

Conhecer a codificação nos permite calcular a sobrecarga necessária para transmitir fluxos de dados PCIe.

O aumento da largura de banda permite uma transmissão de dados mais rápida entre o PCIe e o endpoint(SSD, GPU, etc). A duplicação da largura de banda é possível por meio de novos controladores PCIe 4.0, como o incluído no chipset AMD X570, bem como por meio de materiais dielétricos de baixa perda. Materiais dielétricos de baixa perda permitem que sinais de alta velocidade se propaguem ainda mais através de PCBs.

Como o PCIe 4.0 afeta minha escolha de SSD, NVMe e GPU?

Como o PCIe 3.0, o PCIe 4.0 é compatível com versões anteriores e posteriores. No entanto, se você conectar uma placa PCIe 3.0 a um slot PCIe 4.0, a placa funcionará de acordo com as especificações PCIe 3.0. Dito isso, o PCIe 4.0 oferece outra vantagem importante além de sua maior largura de banda descrita acima, que é a capacidade de designers e integradores de sistemas aumentarem a quantidade de placas de expansão em uma plataforma. Por exemplo, dispositivos que exigem até 100 Gbps de largura de banda exigem apenas 8 pistas com PCIe 4.0 em comparação com 16 pistas com o antigo PCIe 3.0. Se você estiver comprando chipsets compatíveis com PCIe 4.0, veja como isso afetará sua escolha e uso de GPU e SSD.

GPU e PCIe 4.0

Devido à compatibilidade com versões anteriores e anteriores, uma GPU PCIe 3.0 funcionará como uma placa GPU PCIe 3.0 se conectada a um slot PCIe 4.0(ou no futuro um PCIe 5.0). As especificações da sua placa GPU não mudam. O único benefício potencial seria alavancar um endpoint PCIe 4.0, como o RX 5700XT da AMD. Isso permitiria uma transferência mais rápida dos dados carregados na memória da GPU e diminuiria a latência no barramento PCIe. Como os videogames continuam a aumentar em tamanho de arquivo e complexidade gráfica, e os aplicativos de aprendizado de máquina continuam a exigir conjuntos de dados cada vez maiores, o PCIe 4.0 desempenhará um papel fundamental no aumento das taxas de quadros e na redução do tempo de computação.

SSD e PCIe 4.0

Conectar um SSD PCIe 4.0 NVMe resultará em taxas de transmissão de dados mais altas e menor latência. A compatibilidade reversa ainda se aplica, então você pode conectar qualquer geração SSD à interface PCIe 4.0 e a velocidade será determinada pela geração do controlador do SSD PCIe. Isso tem um grande impacto nas velocidades de leitura e gravação do SSD e na latência necessária para recuperar ou gravar os dados. As unidades NVMe em SSDs PCIe 4.0 podem ser duas vezes mais rápidas que suas contrapartes anteriores da geração 3 durante a operação.

Quais processadores suportam PCIe 4.0?

Para aqueles que procuram aproveitar ao máximo a taxa de transferência, os seguintes processadores suportam PCIe 4.0:

• Processadores de 11ª Geração da Intel 
• Processadores de 12ª Geração da Intel 
• Processadores escaláveis ​​Xeon de 3ª geração da Intel 
• Processadores Ryzen 3000 e 5000 Series da AMD
• Processadores das séries EPYC 7002 e 7003 da AMD

Devo esperar pelo PCIe 5.0?

Um equívoco comum é que o PCIe 5.0 está “para ser lançado”. Infelizmente, embora as especificações do PCIe 5.0 estejam atualmente disponíveis, é improvável que o PCIe 5.0 esteja disponível comercialmente por meses, senão anos.