PCIe 5.0 gefinaliseerd voor lancering PCIe 4.0: een probleem?

De eerste moederborden en processors die compatibel zijn met PCI Express 4.0 staan gepland voor het midden van dit jaar, terwijl de PCIe 5.0-standaard nog dit kwartaal afgewerkt zal zijn. Is PCIe 4.0 nu al verouderd?

AMD lanceert zijn Ryzen 3000-reeks in principe in het midden van dit jaar. Ryzen 3000 brengt naast de 7 nm-upgrade ook compatibiliteit met de nieuwste Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)-standaard met zich mee. Versie 4.0 moet een flinke praktische verbetering met zich meebrengen in vergelijking met PCIe 3.0, dat intussen al sinds 2010 de norm is.

PCIe is de standaard waarmee je randapparatuur met een computer of server verbindt. In tegenstelling tot bijvoorbeeld usb, is PCIe bedacht om heel veeleisende hardware met lage latency en hoge bandbreedte te verbinden. Denk daarbij in de eerste plaats aan grafische kaarten, maar ook NVMe-SSD’s.

Voorbijgestoken door 5.0

Nog in het eerste kwartaal van dit jaar plant de PCI Special Interest Group (PCI-SIG) echter de opvolger van PCIe 4.0 al klaar te hebben. PCIe 5.0 is momenteel aan versie 0.9 toe en op zijn website is PCI-SIG best duidelijk over de ambitie om de standaard snel uit te rollen. Zo komen we dus in een ietwat vreemde situatie terecht, waarbij we bijna een decennium na de lancering van PCIe 3.0 geconfronteerd worden met een nieuwe standaard die toch plotsklaps verouderd lijkt. Is dat nu een probleem?

 

PCIe 5.0 is momenteel aan versie 0.9 toe.

 

Ja en nee. In endpoint-toestellen maakt de nieuwe standaard op zich weinig uit. Eigenlijk is PCIe 3.0 ondanks de leeftijd nog voldoende capabel. De grootste beperking op de huidige standaard is niet de bandbreedte. Met 8 gigatransfers per seconde is PCIe 3.0 meer dan snel genoeg om de snelste randapparatuur te ondersteunen.

Lanes en bandbreedte

Het probleem ligt bij de beperkte beschikbaarheid en individuele capaciteit van de PCIe-lanes, of de kanalen waarlangs de data stroomt. Een moederbord met PCIe 3.0 heeft doorgaans 20 tot maximaal 24 PCIe-lanes ter beschikking. Een grafische kaart heeft er daarvan 16 nodig, een NVMe-SSD claimt er vier. Zo blijft er niet veel meer over. Wie meerdere snelle gpu’s en SSD’s via PCIe aan een systeem wil hangen, zal niet meteen de beschikbare bandbreedte van de standaard verzadigen, maar heeft te weinig kanalen ter beschikking om alles aan te sluiten.


Lees dit: Intel lanceert nieuwe instap Xeon E-2100-chipfamilie


PCIe 4.0 lost dat probleem op. Per lane of kanaal wordt de bandbreedte verdubbeld, zodat eenzelfde capaciteit beschikbaar is met minder kanalen. Concreet is onze gpu dus tevreden met acht lanes, en de SSD met twee. Omgekeerd is het mogelijk om met evenveel lanes plots een veel grotere transfersnelheid te halen, wat opnieuw bij SSD’s heel interessant is. Op CES pakte Phison uit met een demonstratie van een nieuwe SSD die via Ryzen en PCIe 4.0 sequentiële transfersnelheden van 4,4 tot 4,8 GBps kon voorleggen.

PCIe 3.0 volstaat

Voor enthousiastelingen die hun systeem van het beste van het beste willen voorzien, is PCIe dus een welkome toevoeging. Voor veel systemen volstaat PCIe 3.0 ook vandaag nog. Denk aan een workstation met één grote NVMe-SSD en een krachtige Quadro-kaart: met die combinatie van hardware worden de beschikbare lanes, noch de bandbreedte verzadigd.

 

Zelfs de krachtigste grafische kaarten voor endoints vandaag hebben genoeg aan PCIe 3.0.

De stap naar PCIe 4.0 maakt krachtigere combinaties mogelijk, maar wat dan met PCIe 5.0? Die bouwt voort op de 4.0-standaard en breidt de beschikbare bandbreedte bovendien fors uit. PCIe 5.0 krijgt een maximale theoretische snelheid van 32 GTps. Dat is complete overkill en zal dat ook de komende jaren blijven voor alle client devices. Herinner je dat PCIe 3.0 na negen jaar eigenlijk nog steeds volstaat en je beseft hoeveel marge er op de PCIe 5.0-standaard zit.

Speciaal voor servers

PCIe 5.0 is dan ook niet bedoeld om de SSD in je volgende ultrabook te ondersteunen. PCI-SIG ontwikkelde de standaard met servers in datacenters in gedachten. Wanneer big data analytics, AI en deep learning het doel zijn, wordt het plots wel interessant om zoveel mogelijk gpu’s of zoveel mogelijk bliksemsnelle opslag aan één systeem te koppelen. PCIe 5.0 opent daar nieuwe deuren.

 

PCI-SIG ontwikkelde de standaard met servers in datacenters in gedachten.

 

Het is nog steeds vreemd dat de standaarden elkaar zo snel opvolgen, maar het kan dus geen kwaad. PCIe 4.0 zal de rol van PCIe 3.0 overnemen in endpoints en klassieke servers, terwijl PCIe 3.0 vermoedelijk nog enkele jaren zal doorleven op moederborden met budgetconsumenten in gedachten. Voor hen zal die oude standaard meer dan voldoende zijn. PCIe 5.0 wordt een welkome vernieuwing in datacenters, waar de standaard een meerwaarde biedt. Ben je in de markt voor een nieuwe workstation, dan is er echter geen enkele reden om je bekocht te voelen wanneer je een PCIe 4.0-systeem koopt. In tegendeel: waarschijnlijk zal je het verschil met versie 3.0 zelfs niet merken.

Gerelateerd: Nvidia Quadro of GeForce in je workstation: wat is het verschil?