周全解析:PCIe4.0真有效?為什麼AMD吹爆Intel卻並不在意

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  [PConline 雜談]在剛過去的2019年台北電腦展上,AMD掏出了7nm制程的Zen2處理器燃爆了全場,不知道有多少人在高喊AMD YES!!其中PCIe 4.0技術的使用,帶寬直接翻倍達到16GT/s,這也成為了AMD新CPU亮點之一,這麼高速的帶寬對電腦有幫助麼?為什麼Intel好像並不在意?

周全解析:PCIe4.0真有效?為什麼AMD吹爆Intel卻並不在意 熱門 第1張

  PCIe的標準劃分 PCIe 4.0的出現時機並不好

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  PCIe全稱是Peripheral Component Interconnect Express,一般可以翻譯為周邊設備高速連接標準,這是在2003年提出的PC連接標準。PCIe通道包含兩個數據通道,保證數據的接收和發送的效率,每個設備擁有獨立分配的帶寬,不會占用總帶寬。

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  目前我們電腦普遍使用的是PCIe 3.0標準,這已經是9年前制定的標準了。2013年PCIe 1.0面世,擁有2.5GT/s速度,隨後2006年發布PCIe 2.0(5.0GT/s)、2010年發布PCIe 3.0(8GT/s),大概三到四年PCIe就會制定新的標準,但PCIe 4.0卻是等了7年,直到2017年才發布了PCIe 4.0(16GT/s),而在4.0都還沒開始應用的時候,2019年就早早的發布了PCIe 5.0(32GT/s)。

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  從 2011年的HD 7000系列顯卡開始使用PCIe 3.0開始算起,至今PCIe 3.0已經普及了8年了。而PCIe 4.0出現似乎並不是一個好時機。

  2017年PCIe 3.0發布之後僅僅過了一年多,在2019年1月管理並定義PCIe標準的組織PCI-SIG發布了最新的PCIe5.0規範的0.9版,同時,PCIe 5.0也會向下兼容3.0和4.0設備,這導致很多供應商直接跳過了PCIe 4.0直接開發PCIe 5.0規範的設備。

  搶先一步?AMD發布首個PCIe 4.0消費級別處理器

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  AMD在今年5月底的台北電腦展上率先宣布支持PCIe 4.0接口的新一代銳龍處理器。除了7nm工藝、高頻率之外,先於Intel支持PCIe 4.0也成為了這場發布會上的亮點。相比較PCIe 3.0帶寬翻倍的buff加持,A平台整體性能也有了相當大的提升。

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  在台北電腦展上眾多廠商推出了AMD新CPU主板,我們可能看到在南橋晶片上主板都加上了一個小風扇,從此機箱中的噪音源也多了一個。這個小風扇的出現也與PCIe 4.0的應用有關,因為數據處理任務加重,南橋成為了一個小火爐,沒有辦法只能為南橋增加上一個小型的散熱風扇。

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  同時我們在台北電腦展的展會現場還看到了根據PCIe 4.0推出的超超超高速的SSD存儲。技嘉在台北電腦展上推出了目前世界上速度最快,容量最大的PCI-e 4.0 AIC SSD。這款目前還是全世界最強的SSD讀寫速度竟然達到了15000MB/s,看清楚是5位數哦!而且它的容量竟然達到了8TB,我已經不敢想像它的價格有多高了,也不知道會不會真正的推向消費市場。採用群聯E16主控,其中該AIC版本由4個M.2 SSD組成RAID 0,每塊盤為PCIe 4.0X4,4個盤組起來就是PCIe4.0 X16。

  來自PCIe 4.0的巨大提升

  CPU只有16條PCIe通道

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  即使是現在的PCIe 4.0設備,AMD Ryzen 9 3900X也同樣只有16條PCIe通道。主板上,在離CPU最近的PCIe插槽也僅僅只有16通道。目前這個插槽插的是顯卡,可以達到PCIe×16全速。當兩張顯卡SLI時僅僅只能做到8+8通道,當三個PCIe設備連接時則分配為8+4+4,也就是說PCIe通道是有限制的。這是目前主流平台上的CPU的PCIe通道數的劃分,直連CPU只有16條,因為通道數限制,多設備連接速度會有所降低,多個高性能PCIe設備連接時無法發揮完全的性能。當PCIe 4.0帶來帶寬翻倍時,多個PCIe設備與CPU之間的溝通速度將會更有利於發揮各個硬件的性能。

  高速數據傳輸帶來的新可能

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  隨著5G技術的普及,我們發現高速的數據傳輸會改變產業,甚至催生出新的產業。5G對於硬件帶寬的要求其實是翻了幾番的,又是高頻信號又還要信號覆蓋好,確實需要產業有巨大的升級之後才能做到這樣的性能。而且在2-3年的時間,家庭使用場景下啟用數據互聯的設備將急劇增加,PC產業可能會迎來新的變化,PC將有可能成為個人服務器和數據處理中心的存在。

  如今的智能連接設備對於數據連接要求不高,當然整體設備之間的互聯和數據交流程度也並不高。這是因為目前個人數據處理全憑雲端設備,但可靠程度並不夠。隨著真·個人智能助理+智能設備的發展,個人PC數據處理中心需求將會漸漸浮現。最穩妥的方法是本地服務器+雲數據處理搭配一起,而PCIe 4.0已經符合個人數據處理中心的基本需求。

  不過目前PCIe 4.0好像只是看起來很美好

  升級成本高 阻擋新設備普及

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  不過就目前來說PCIe 4.0看起來很美好,PCIe 4.0目前的成本還是挺高的,因為數據傳輸的速度越快,信號衰減情況也會相對應增加,對於元器件和材料的要求也就相對應越高。根據之前的消息,完整的16通道PCIe 4.0重定時器晶片需要15-25美元,主板升級大約需要100美元左右,高端頂級主板則可能需要花費更多。此前有網友爆料msi頂級的X570超神主板定價在777歐元(約合人民幣6000元),真的是主板比CPU都貴。

  消費市場需求不明顯 噱頭大於實際

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  PCIe 4.0面世這兩年來,除了企業級市場之外,消費級市場完全沒有什麼動靜的原因除了成本太高,還有個原因就是消費級顯卡、處理器以及網路對速度翻倍的PCIe 4.0也沒什麼需求。這也是PCIe 4.0遲遲沒有推出的原因。早在PCI3.0時代就有人測試過,如今的顯卡即使使用的是PCIe 2.0×16通道,性能損失並不明顯。

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  而且目前來說,消費市場對PCIe通道要求高的設備並不多,目前消費市場需要高速PCIe通道的設備就是顯卡和滿速SSD了。就拿SSD來說,占滿16條PCIe通道SSD速度也沒有達到PCIe帶寬上限,但是通道數卻是得占滿了,而且價格還死貴死貴,根本就不是面向消費市場的產品。

  企業級市場開始拋棄PCIe

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  對PCIe需求較高的就是高速數據處理需求環境,但是PCIe在數據處理環境下卻有自己的缺陷。

  家用電腦中PCIe確實是非常快速且實用的連接技術,這是因為連接到主板的設備數量較少,並且很少有需求跨越多台電腦之間的擴展應用。而在數據中心中每個PCIe設備都擁有自己的隔離內存池,不同設備之間的通信由於帶寬和延遲的影響變得十分低效。NVIDIA和AMD分別開發了NVLink和InfintyFabric技術來應對該問題,CXL則是英特爾拿出的對策。

  Intel在2019年3月份聯合眾多廠商推出了針對數據中心、高性能計算領域、AI領域等場景的全新數據設備互聯協議CXL(Compute EXpress Link)。該技術是建立在完善的PCIe 5.0的物理和電氣做到上的,只是不用通過專門設計的接口,簡化了服務器硬件的設計難度,降低了整體系統的成本。Intel宣布與阿里巴巴、戴爾EMC、臉譜、Google、HPE、華為、微軟聯合共同成立一個聯盟,來開發這個協議,用於消除CPU與加速器等計算密集型工作負載的瓶頸。而此次Intel扮演的角色與其在USB和PCIe開發中的角色一樣, 與聯盟成員共享技術成果,並共同持續開發

  時機不對來自PCIe 5.0帶來的尷尬

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  由於PCIe 5.0向下兼容3.0/4.0,所以導致4.0的地位有些尷尬。當然,根本原因還是4.0標準出台太晚,距離2010年的3.0規範間隔了7年之久,而PCI-SIG組織又急於恢復8年兩版標準高低搭配的既定節奏。

  PCIe 4.0的帶寬相較於PCIe 3.0的32GB/s(x16)是直接翻了一倍,來到了64GB/s(x16),而這次的PCIe 5.0更是在此基礎上再翻一倍,來到了128GB/s(x16)。而它們也都是沿用PCIe 3.0的128b/130b編碼方式,但PCIe 4.0的傳輸速率卻到了16GT/s,PCIe 5.0則是到了32GT/s。

  PCI-SIG的規劃是,PCIe 4.0和5.0規範產品會在市場上共存很長一段時間,其中5.0可能將只用於高性能計算,而消費端則是清一色4.0。目前,Intel的企業級SLC固態盤Ruler SSD就是直接以PCIe 5.0規範做傳輸設計。

  總結

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  目前來看,PCIe 3.0確實已經足夠滿足消費市場,從各方面來看,PCIe 4.0因為成本、時機、市場等等種種原因有點上夠不著,下踩不住的尷尬局面。也許是因為這些種種原因,目前來看Intel好像並不在意PCIe 4.0,CPU方面一直也好像沒有新的規劃出現。有消息是Intel將越過PCIe 4.0直接開發PCIe 5.0設備,而PCIe 5.0設備將直接向下兼容3.0和4.0設備,這難道就是傳說中的降維打擊?對於消費者來說本來PCIe 5.0的升級成本會很高,但通過兼容的方式將會減少升級成本,消費市場可以進行逐步升級。

  不過正所謂買新不買舊,有總比沒有好。是的,上面我的闡述和分析都是建立在目前的硬件設備和軟件需求之上,分析了目前PCIe 4.0尷尬局面,不過隨著個人PC數據吞吐的速度需求的增加,幾年後軟件和硬件開發肯定會跟上,產生規模效應後,相對應的成本也將逐步下降。畢竟我們主流內存容量從1GB到現在16GB,什麼時候都碰到過被軟件吃完所有內存的情況,玩家和廠商對於設備「更高、更快、更強」的欲望應該不會停歇。

>全面解析:PCIe4.0真有用?為什麼AMD吹爆Intel卻並不在意

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