O futuro da computação de alto desempenho!

Artigo em colaboração com MSI

A evolução da tecnologia dos computadores pessoais é perpétua, com os fabricantes introduzindo consistentemente hardware mais potente a cada ano. No entanto, para alcançar avanços significativos, torna-se imperativa uma transição para novas especificações arquitetônicas. Felizmente, tal transformação está actualmente em curso neste momento crítico da história.

No domínio da eletrónica de consumo, assistimos atualmente a uma era de transformação com o advento do PCI Express 5.0. A iteração inicial desta tecnologia fez sua estreia no cenário dos computadores pessoais durante os primeiros estágios do novo milênio, especificamente entre os anos de 2003 e 2004, substituindo efetivamente o outrora predominante barramento Accelerated Graphics Port, também conhecido como AGP.

O PCI Express continua sendo um pioneiro reverenciado no domínio da tecnologia de placas de vídeo devido ao seu impacto histórico na indústria. Com o tempo, evoluiu de forma irreconhecível e agora pode ser encontrado de forma onipresente em computadores pessoais, estabelecendo as bases para novos avanços. É essencial examinar como o PCI Express 5.0 difere do seu antecessor, a versão 4.0, para apreciar plenamente o seu significado.

PCI Express 5.0, largura de banda dobra

A progressão do PCI Express 4.0 para o PCI Express 5.0 reflete as transições anteriores, implicando um aumento na largura de banda e na velocidade de transferência de dados. Inicialmente, essa atualização ocorre através da elevação da capacidade máxima de 64 GB/s para 128 GB/s utilizando 16 pistas. Posteriormente, a taxa de transferência de dados aumenta de 16 para 32 GT/s para outra melhoria significativa.

Um slot PCI Express é equipado com vários números de linhas, de uma a dezesseis, que determinam sua largura de banda disponível. À medida que a transição do PCIe 4.0 para o 5.0 duplica o rendimento, cada configuração experimentará um aumento correspondente na largura de banda disponível. Por exemplo, quando o PCIe 4.0 oferecia 64 GB/s usando todas as 16 linhas, o PCIe 5.0 fornece a mesma quantidade de largura de banda enquanto utiliza menos linhas, resultando em designs de produtos mais simples e consumo de energia reduzido.

Uma largura de banda aprimorada permite suporte mais robusto para unidades de processamento gráfico (GPUs) avançadas, resultando em comunicação rápida entre a unidade central de processamento (CPU) e a GPU. Esta iteração atual introduz um aspecto adicional, à medida que o PCIe 5.0 assume um papel fundamental e facilita interações até então inatingíveis, como a interface direta entre unidades de estado sólido (SSDs) e GPUs para acelerar os tempos de carregamento e o manuseio eficiente de ambientes de jogos expansivos. A Microsoft introduziu um novo termo, “DirectStorage”, para descrever esta funcionalidade inovadora, na qual nos aprofundaremos mais.

Quais componentes suportam PCI Express 5.0

Vale ressaltar que apesar de ser um padrão que substituiu o AGP e coexistiu historicamente com as GPUs, as placas gráficas disponíveis atualmente não suportam PCIe 5.0. Mesmo as ofertas mais avançadas de fabricantes líderes como NVIDIA e AMD estão limitadas à compatibilidade com PCIe 4.0.

Atualmente é viável construir um computador pessoal equipado com as especificações necessárias para acomodar a próxima mudança tecnológica em toda a indústria em direção ao PCIe 5.0, eliminando assim a necessidade potencial de modificações futuras. Começando pela unidade central de processamento, que serve de base para esse avanço tecnológico, os componentes subsequentes, como a placa-mãe, a unidade de estado sólido (SSD) e até mesmo a fonte de alimentação, devem ser compatíveis com o protocolo atualizado para garantir a integração perfeita dentro do sistema. arquitetura.

Processador

Tanto a Intel quanto a AMD incorporaram a tecnologia PCI Express 5.0 em seus respectivos designs de processador, permitindo integração perfeita com gráficos e dispositivos de armazenamento por meio de interface direta. Especificamente, os processadores Core de 13ª e 14ª geração da Intel apresentam 16 pistas PCIe 5.0, que podem ser alocadas para uma placa gráfica discreta ou uma unidade de estado sólido NVMe, dependendo da disponibilidade. Em contraste, a série Ryzen 7000 da AMD inclui 28 conexões PCIe 5.0, das quais apenas 24 estão operacionais devido a quatro serem reservadas para comunicação entre a CPU e o chipset.

Placa-mãe

Atualmente, os chipsets da Intel não fornecem pistas PCIe 5.0 adicionais; em vez disso, eles estão limitados ao PCIe 4.0. Por exemplo, considere o caso da placa-mãe MPG Z790 EDGE TI MAX WIFI, que aloca as 16 linhas de CPU disponíveis entre a placa gráfica e os slots da unidade de estado sólido. Quando um slot M.2 hospeda um SSD PCIe 5.0, o slot PCIe 5.0 da placa gráfica é reduzido para o modo x8.

A implementação da plataforma de soquete AM5 pela AMD para os processadores da série Ryzen 7000 é paralela a uma estratégia empregada pela Intel, embora em maior escala. Notavelmente, a AMD colocou ênfase significativa na integração do PCI Express 5.0 em suas CPUs Zen 4, fornecendo 24 pistas utilizáveis ​​que podem variar de acordo com a combinação específica de placa-mãe-chipset utilizada.

Nas placas-mãe baseadas no chipset X670E, é obrigatório ter no mínimo dois slots de expansão PCI Express Gen 5.0, cada um capaz de operar independentemente em uma configuração x16 ou coletivamente como x8 + x8 quando ambos estiverem ocupados. Além disso, essas placas suportam interfaces de unidade de estado sólido (SSD) M.2, com alguns modelos como o MPG X670E CARBON WIFI oferecendo até dois slots PCIe 5.0 M.2. É importante observar que as placas-mãe da plataforma X670 devem fornecer pelo menos uma interface SSD PCIe 5.0 tipo M.2 x4.

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De uma perspectiva focada nos recursos PCIe 5.0, os chipsets B650 e B650E compartilham funcionalidade idêntica em termos de oferecer duas portas PCIe 5.0 opcionais ou nenhuma.

SSD

Na verdade, como parte dos avanços inovadores associados ao PCI Express 5.0, as unidades de estado sólido (SSDs) M.2 desempenham um papel significativo. Embora atualmente com disponibilidade limitada, especialmente em termos de modelos com interface PCI Express 5.0 x4, esses dispositivos estão progredindo continuamente, como evidenciado pela introdução do MSI SPATIUM M570 PRO FROZR que é apresentado abaixo. Em comparação com os seus homólogos PCIe 4.0, é evidente que estes SSDs de nova geração oferecem níveis de desempenho melhorados através de maiores taxas de transferência de dados.

As unidades de estado sólido (SSDs) M.2 PCIe 4.0 de alto desempenho exibem velocidades máximas de leitura e gravação sequencial de aproximadamente 7.500 e 7.000 megabytes por segundo, respectivamente, ficando aquém de atingir velocidades acima de 8.000 MB/s em ambos os casos. Em contraste, as iterações iniciais dos SSDs PCIe 5.0, que surgiram apenas alguns meses antes, demonstraram melhorias notáveis ​​ao aumentar o benchmark para 10.000 MB/s para operações de leitura e gravação. No entanto, vale a pena notar que estes números foram rapidamente superados pelos modelos mais recentes, que alcançaram impressionantes níveis de desempenho de leitura e gravação sequencial de até 12,4

Teoricamente falando, é possível que unidades M.2 atinjam níveis de desempenho de até 14.000 MB/s no padrão PCIe 5.0. No entanto, existem atualmente alguns desafios que precisam ser enfrentados em relação aos SSDs M.2 PCIe 5.0, especificamente em relação aos seus custos e requisitos de gerenciamento térmico. Prevê-se que estas questões provavelmente serão resolvidas num futuro próximo.

O desafio inicial apresentado por esta tecnologia inovadora decorre da sua natureza de vanguarda, que inevitavelmente resulta numa estratégia de preços premium no lançamento. No entanto, à medida que a oferta aumenta e a produção aumenta, o subsequente influxo de unidades no mercado irá subsequentemente reduzir os preços ao longo do tempo.

Um desafio adicional diz respeito a um aspecto tecnológico, necessitando da introdução de controladores inovadores de próxima geração pela indústria, que consomem quantidades reduzidas de calor, ao mesmo tempo que eliminam a necessidade de sistemas de refrigeração passivos intrincados, como os aqui observados, ou mesmo alternativas ativas.

fonte de energia

A fonte de alimentação atual não possui a interface PCI Express 5.0 necessária; no entanto, o surgimento de sistemas aderentes à especificação ATX 3.0 introduziu um desenvolvimento inovador na forma de uma conexão de 16 pinos recém-projetada, que facilita a instalação e construção de computadores pessoais, abrindo caminho para futura integração do PCI Express 5.0 unidades de processamento gráfico compatíveis.

O componente em consideração é um conector de fonte de alimentação de alto desempenho que pode fornecer uma capacidade máxima impressionante de 600 watts, embora sua saída atual seja de 450 watts. Este design inovador permite que placas gráficas de última geração sejam suportadas usando apenas um cabo, em vez da configuração tradicional que consiste em vários conectores de oito pinos. Consequentemente, isso resulta em uma redução significativa na desordem dentro do sistema de computador.

É importante reconhecer que a MSI lançou uma linha abrangente de fontes de alimentação ATX 3.0 equipadas com conectores PCIe 5.0. Nas ilustrações anexas, um exemplo é o MAG A750GL PCIE5, que é uma unidade certificada 80 Plus Gold com um conector 12V2x6.

A MSI revisou seu design 12VHPWR para garantir a inserção adequada dos cabos nos conectores, evitando superaquecimento e possível derretimento. Para facilitar a verificação da inserção correta, a MSI coloriu a parte não visível do conector de amarelo. Ao conectar o cabo tanto na fonte de alimentação quanto na GPU (atualmente limitada à NVIDIA GeForce RTX 4000), o usuário não deverá observar nenhuma coloração amarela. Caso tal observação seja feita, o usuário deverá confirmar a correta inserção do cabo.

PCIe 5.0, a velocidade que desbloqueia novas experiências

A implementação da maior velocidade do PCI Express 5.0 serve como uma base essencial para os avanços que deverão impactar a indústria de PCs nos próximos meses e anos. Especificamente nos jogos, este desenvolvimento permite a adoção generalizada de inovações como o DirectStorage.

Através do desenvolvimento do DirectStorage, a Microsoft foi pioneira em uma interface de programação de aplicativos (API) inovadora para administração simplificada de dados no nível central do sistema operacional. A utilização simultânea de uma unidade de estado sólido M.2 NVMe rápida, como o inovador Spatium M570 PRO, em conjunto com uma unidade de processamento gráfico DirectX 12 equipada com recursos Shader Model 6.0 e o aproveitamento de uma plataforma compatível como Windows 11 ou 10 facilitará a integração perfeita integração e otimização desta solução avançada.

DirectStorage é uma abordagem inovadora que busca substituir a arquitetura de armazenamento desatualizada do Windows, que foi originalmente projetada com unidades de disco rígido em mente, aproveitando totalmente os recursos das unidades de estado sólido (SSDs) modernas por meio da utilização de unidades de processamento gráfico (GPUs). para a compactação de ativos do jogo. Ao descarregar essas tarefas da unidade central de processamento (CPU), podemos melhorar o desempenho e diminuir a frequência dos tempos de carregamento dos cenários, resultando em uma experiência de jogo aprimorada.

A progressão em direção a um design de videogame mais complexo e ao desenvolvimento de ambientes expansivos de mundo aberto apresentou um desafio iminente para a indústria de jogos. Felizmente, os avanços nos padrões PCI Express, especificamente nas versões 4.0 e 5.0, forneceram uma solução prática para esse problema.

Espera-se que a integração de uma unidade de processamento gráfico (GPU) de última geração, tecnologia de unidade de estado sólido (SSD) rápida e soluções inovadoras DirectStorage melhore significativamente a experiência geral de jogo, reduzindo os tempos de carregamento, maximizando o potencial de dispositivos de armazenamento de alta velocidade, minimizando a dependência de unidades centrais de processamento (CPUs) e otimizando a utilização de GPUs de última geração que estão se tornando cada vez mais vitais para os computadores pessoais (PCs) contemporâneos.

Além disso, os computadores pessoais estão à beira de uma revolução impulsionada pela IA, com uma rápida interconectividade entre componentes que permite aos programadores criar experiências de utilizador mais sofisticadas e inovadoras.

Para concluir…

O PCI Express 5.0 solidifica sua posição como padrão de interface proeminente no ecossistema de computadores pessoais, permitindo uma infinidade de avanços de ponta que antes eram inatingíveis. A integração do PCIe 5.0 é indispensável para os dispositivos de computação contemporâneos, servindo como base sobre a qual os sistemas da próxima geração são construídos. Felizmente, existem todos os componentes necessários para construir um “PC de última geração”.

*️⃣ Link da fonte:

MPG Z790 EDGE TI MAX WIFI, SPATIUM M570 PRO FROZR , MAG A750GL PCIE5 ,