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    九年之痒 X570的PCIe 4.0能否拯救世界?

      [  中关村在线 原创  ]   作者:赵宇航   |  责编:杨勇

      最近主板行业有条消息引起了笔者的注意,根据官方消息显示,AMD还没发布的X570可能将会支持PCIe 4.0和DDR5。早在2010年PCIe 3.0就已推出,7年后的2017年PCIe 4.0接口协议被确认,而直到今年PCIe 4.0才即将正式登场。但目前看来,酝酿了这么多年的PCIe 4.0很有可能只是一个迭代的牺牲品,为PCIe 5.0做铺垫,不会达到目前广泛普及的PCIe 3.0的地位。

      为什么?

      先来了解一下PCIe是做什么的。

      PCIe是最早由英特尔提出的新一代的总线标准,用于取代之前的PCI等接口,目前市面上的PCIe已经经历了1.0、2.0和3.0版本,其中3.0是目前最主流的规范,速率达到了8GT/s,采用128b/130b编码模式,而4.0进行了速率翻倍达到了16GT/s,而编码却与3.0一致,至于编码的作用后面会提到。

    PCIeE4.0能否拯救世界
    PCI-SIG的规定

      与只有一种规格的PCI不一样,PCIe的插槽规格多样,目前常见和使用的是x1、x4、x8和x16这几个,这是基于PCIe的链路确定的,链路又由数据通路(Lane)决定,x16也就是有16条Lane,最高可达32条,也是就x32,x32的产品目前基本上商用市场是见不到的,只有特别的服务级才用的到。

      PCIe插槽可以用于独立显卡,独立声卡,独立网卡以及固态等硬件,插槽越多扩展能力越强,这也判断主板强力的一个标准。

      有一点要注意的是PCIe通道是由cpu支持的,大头给了显卡通道,可以支持显卡,NVME等固态,剩下则给南桥(PCH),供SATA之类的固态协议使用,这次说的4.0、3.0都是指走显卡通道的那一部分。多数高端主板为了增加拓展能力会桥接一些别的芯片,不让USB3.0和SATA之类占PCIe的带宽,以此打造更多的PCIe插槽。

    九年之痒 PCIe 4.0能否拯救世界?
    ROG MAXIMUS XI EXTREME

      华硕高端主板的PCIe插槽,可以明显看出上面两条有标识的PCIe 3.0x16走CPU通道,还有一个是南桥直连。

      介绍完了PCIe,咱们整理整理PCIe 4.0为什么这次是迭代牺牲品

    一、消费级带宽很难跑满 服务级不够用

      PCIe每次升级换代,带宽都会翻倍,PCIe 4.0的带宽比3.0多了一倍,带宽严格来说并不是只速度,是指网络可通过的最高数据率,简单说也就是一条通道的车流量,用显卡插槽举例PCIe 3.0x16如果与PCIe 4.0x16相比,在链路上数据通路(Lane)是一样的都是16,而其中的差距就是每个Lane的的容量区别。

      PCIe带宽速度的计算并不复杂,是由前面说的编码所影响,用PCIe 3.0x16的编码举例,它使用了128/130b编码方式,意味着PCIe链路上的130 bit中含有128 bit的有效数据,带宽计算是传输速率 *编码方案,意味着PCIe3.0x16中一条Lane的带宽为8 * 128 /130= 7.877 Gbps,而PCIe 3.0x16也的带宽为7.877*16=126.031Gbps。

      根据1GB/s=8Gbps=8Gbit/s 的转换方式也就是PCIe 3.0x16的带宽就是15.754 GB/s,而PCIe 4.0编码与3.0一样,速率翻了一倍,带宽也就翻了一倍。

      15.754 GB/s的带宽自2012年首块支持PCIe 3.0显卡以来,直到去年上市的2080Ti,才完全跑满了PCIe 3.0x16的全部带宽,时间跨度有大概5年之久。

    九年之痒 PCIe 4.0能否拯救世界
    国外网站带宽测试数据

      上图可以看到PCIe 3.0x16的带宽终于被全部榨干,这与以往的双路泰坦不同,而是一块2080Ti就满足了,这一刻等待的也太久了,虽然如此2080Ti也不是能够普及使用的产品,中端消费级能达到这个性能水平不知道还要几年,在消费级完全满足PCIe 4.0的产品预计两三年都出不来。

      而在服务级市场,对于需求超高带宽的应用以及物联网和5G等应用场景下,PCIe 4.0的带宽又显得有些不足,这种不上不下的位置相当尴尬。

    二、PCIe 5.0急速杀到 更新换代难

      与酝酿7年才公布速率的4.0不一样,5.0出来的速度很快,定案预计就在今年,要知道3.0至少经历了2-3年才完全的占据了市场,而且还是在性能爆炸的时代完成的,其中经历了2代显卡的更替,而显卡性能在一两年内发生质变是很难做到,10系到20系的过渡就用了3年。

         这也是3.0和4.0之间存在的最大差距,3.0有很长时间的酝酿才达到如今普及的地位,但现在预计等不到4.0普及,5.0就将杀到,有选择的余地话,大部分消费者必然会倾向于性更快更强的PCIe 5.0。

    三、AMD X570露出端倪 

      其实从AMD对PCIe 4.0的态度也可以看出一些端倪,在4.0上AMD延续了一贯良心的做法,通过升级BIOS可以不用更新换代主板就能享受到4.0带宽,但要注意的是升级的只有显卡最靠近CPU的那根插槽,也就是PCIe 3.0x16的那条,这条通道只走CPU的PCIe 4.0通道 ,这种方法只有显卡才能享受PCIe 4.0的带宽。

    九年之痒 PCIe 4.0能否拯救世界?
    AMD主板可升级的PCIe 3.0x16插槽

      从消费者的角度来看 AMD YES! 但是从另一个角度来看,AMD牺牲了PCIe 4.0与7nm锐龙3000系列双龙出击的机会。除了锐龙3000系列会延续AM4接口主板,随着新U的诞生,除了对供电等追求更高的用户,消费者可以不用升级,本应该是新X570主板亮点的PCIe4.0,完全没有吸引力,笔者猜测现在的AMD可能也觉得单PCIe 4.0的吸引力不够。

            而且在3000系列之后的产品,AM4接口会被取代,那个时候预计PCIe 5.0将会出现,才是AMD放大招的时候。

    谁需要PCIe 4.0?

      总的来说PCIe 4.0的价值对消费级是可以有但没必要, 而对于服务级来看,AI等服务级领域都需要更多的带宽,这时候PCIe 4.0更多带宽就是必须的,虽然有些地方还略显吃力,但是这也是迭代必须的产物,等到了PCIe 5.0带宽再翻一倍,时代变化将真正体现。

    九年之痒 PCIe 4.0能否拯救世界?
    AI等新兴产业需求更大的带宽发展

      PCIe 4.0除了服务级有很大价值,其实对芯片厂商有很大帮助,笔者对这方面有些担忧,PCIe 4.0带来的带宽翻倍,意味着新的芯片Lane4条就可以达到8条甚至16条的能力,如此看来,一些阉割芯片可能会被开发出来,可能性会很小,但不排除这种可能。

          当然对PCIe 4.0固态就很友好,NVMe 协议的 SSD,因为带宽变大,通路需求变小,将能做出容量更大,速度更快的产品,现在SSD腰斩的价格可能会回暖。

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