ما هو PCIe 4.0 وهل تستحق الترقية

النقاط الرئيسية

• يُستخدم PCIe 4.0 على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، حيث يربط مكونات مثل وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) ووحدات المعالجة المركزية (CPUs) ومحركات أقراص NVMe SSD. وهو يدعم معدلات نقل بيانات عالية والتوافق العكسي مع إصدارات PCIe السابقة.
• يوفر PCIe 4.0 نطاقًا تردديًا عاليًا وقابلية للتوسع ومقاومة للمستقبل. يمكنه نقل 16 جيجا نقلة في الثانية (GT/s) لكل مسار، مع دعم الفتحات لتكوينات مثل x1 و x4 و x8 و x16. وتعد الإصدارات المستقبلية مثل PCIe 5.0 و 6.0 بسرعات أعلى.
• يمكن لمحركات أقراص PCIe 4.0 SSDs أن تصل إلى سرعات تصل إلى 8 جيجابايت/ثانية مع إعداد 4 مسارات. بالنسبة لوحدات معالجة الرسوميات (GPUs)، يكون الفرق بين PCIe 4.0 و 3.0 صغيرًا عادةً. قد يؤدي استخدام محركات أقراص NVMe SSDs متعددة إلى تشبع النطاق الترددي للشرائح، مما يؤثر على أداء النظام.

في أواخر 2011، قدمت PCI-SIG المواصفات الأولية لمعيار PCIe 4.0، والذي قيل إنه سيقدم 16 جيجا نقلة في الثانية (GT/s) أو 32 جيجابايت/ثانية (GB/s) في إعداد 16 مسارًا. استغرق الإطلاق الرسمي ما يقرب من 6 سنوات، وفي يونيو 2017، قامت PCI-SIG بتفصيل المواصفات النهائية لـ PCIe 4.0 رسميًا.

كانت AMD أول شركة مصنعة لرقائق المستهلك تطلق وحدات معالجة مركزية (CPUs) تدعم PCIe 4.0، بدءًا من Zen2 وشريحة X570E الرائدة في عام 2019. تأخرت Intel قليلاً في هذا المجال، حيث قدمت PCIe 4.0 مع Tiger Lake في العام التالي.

يعتمد PCIe 4.0 تقنية ترميز 128b/130b لتحويل البيانات ذات 128 بت إلى 130 بت. وينتج عن ذلك كفاءة تبلغ حوالي 98.46%، وهي أكثر كفاءة بكثير من التكرارات السابقة.

↪ التأثير على محركات أقراص SSDs ووحدات معالجة الرسوميات (GPUs)

من حيث الأداء الفعلي، يصل رابط PCIe 4.0 ذو 4 مسارات لمحركات أقراص SSDs إلى أقصى سرعة تبلغ حوالي 8 جيجابايت/ثانية. وهذا يتماشى مع ما توفره معظم محركات أقراص PCIe 4.0 SSDs الاستهلاكية عالية الأداء، مثل Samsung 990 PRO و WD Black SN850X.

تتميز معظم وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) بواجهة ناقل x8 أو x16، وهي كافية حتى لإصدارات PCIe الأقدم. ومع ذلك، هناك استثناء وهو Radeon RX 6500 XT، الذي يتميز بواجهة x4 محدودة. إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يستخدم PCIe 3.0 للفتحة x16 الأولى، فسيقتصر النطاق الترددي لديك على 4 جيجابايت/ثانية فقط مع RX 6500 XT. وينتج عن ذلك فرق في الأداء يصل إلى ما يقرب من 70% في بعض الألعاب بين PCIe 4.0 و PCIe 3.0.

بالإضافة إلى ذلك، قد تفقد بعض الإطارات مع بطاقة x8/x16. ما لم تكن قد بنيت جهاز الكمبيوتر الخاص بك منذ فترة، فمن المرجح أن يكون لديك PCIe 4.0، حيث تم تقديمه مع Rocket Lake-S (الجيل الحادي عشر) لـ Intel و Zen2 (Ryzen 3000) لـ AMD، على الرغم من أنك ستحتاج إلى لوحة أم B550 أو X570 كحد أدنى.

الخوف، عدم اليقين، والشك

لم يستغرق الأمر سوى بضع سنوات حتى شهد السوق تحولًا مفاجئًا من أنظمة تدعم PCIe 4.0 إلى أنظمة مجهزة بـ PCIe 5.0. يقوم مصنعو وحدات المعالجة المركزية بتقديم المزيد من فتحات PCIe 5.0 ببطء مع الشرائح الأحدث. علاوة على ذلك، فإن محركات أقراص SSD الأسرع من 8 جيجابايت/ثانية محدودة تقنيًا بمعيار PCIe 4.0. إذن، هل حان وقت الترقية؟

بشكل عام، جميع وحدات معالجة الرسوميات الحديثة لا تدعم أعلى من PCIe Gen 4.0. قد تتوقع فجوة أداء كبيرة بين PCIe 4.0 و PCIe 3.0، لكن هذا ليس هو الحال.

أجرى Gamer’s Nexus اختبارات ووجد أنه على الرغم من اختلاف عرض النطاق الترددي بمقدار ضعفين، تحسن معدل الإطارات (FPS) بشكل هامشي بنسبة 2-3% فقط بين الجيل الثالث والجيل الرابع. وغني عن القول، سيكون PCIe Gen 5.0 تحسنًا أصغر.

وفي قسم محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSDs)، الحجة الأولى هي أن محركات الأقراص الصلبة (SSDs) التي تدعم PCIe 5.0 باهظة الثمن. عند السعات المتساوية، تكون محركات Gen 5 SSDs أغلى بحوالي ضعفين من محركات Gen 4 SSDs. ثانيًا، التحسن في السرعة هامشي لأن تقنية PCIe 5.0 لم تصل إلى إمكاناتها الحقيقية بعد. ستدفع ضعفين أكثر للحصول على سرعات أعلى بمقدار 1.5-1.6 مرة (تصل إلى 12000 MB/s).

أخيرًا، تعمل محركات PCIe 5.0 SSDs بدرجة حرارة مرتفعة للغاية. تحتاج دائمًا تقريبًا إلى مشتت حراري (heatsink) أو حتى تبريد نشط (active cooling) للحفاظ على أقصى أداء مستمر. ما لم تتمكن أعباء عملك من الاستفادة فعليًا من هذا المستوى من النطاق الترددي (bandwidth)، فإن الاستثمار لا يستحق العناء.

↪ الفائدة المحتملة للترقية

ومع ذلك، فإن نقطة قوية لصالح PCIe 5.0 هي أن بعض لوحات Z890 القادمة من Intel يُشاع أنها ستتميز بفتحة x8 PCIe 5.0 (ما يعادل x16 PCIe 4.0 لـ 32 GB/s) لوحدة معالجة الرسوميات (GPU). وهذا يترك 3 فتحات x4 PCIe 5.0 لمحركات SSDs، متصلة مباشرة بوحدة المعالجة المركزية (CPU)، بالإضافة إلى فتحة x4 PCIe 4.0 أخرى. لذا، تحصل على أفضل ما في العالمين مع توفير نطاق ترددي (bandwidth) أكثر من كافٍ لوحدة معالجة الرسوميات (GPU).

تجدر الإشارة إلى أن هذا مجرد إشاعة، ولن تدعم جميع اللوحات الأم (motherboards) عالية الأداء من طراز Z890 هذا التكوين.

الخلاصة هي أن أي نظام حديث يجب أن يكون مزودًا بفتحة x16 PCIe 4.0 واحدة على الأقل، مع فتحة x4 إضافية تعتمد إما على PCIe 4.0 أو PCIe 3.0، حسب طراز لوحتك الأم. في ضوء هذه الحقائق، يمكن القول بسهولة أنه يجب عليك ترقية نظامك بناءً على وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وحدة معالجة الرسوميات (GPU)، والمكونات الأخرى، وليس جيل PCIe.

قد لا تشهد وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) القديمة على أجهزة الكمبيوتر التي تدعم PCIe 3.0 زيادة كبيرة في الأداء حتى لو تمت ترقيتها إلى PCIe 4.0. يمكن قول الشيء نفسه عن وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) في الوقت الحاضر، على الرغم من أنه من المثير للاهتمام، لا توجد وحدة معالجة رسوميات (GPU) تدعم PCIe 5.0 بعد. إذا كانت ميزانيتك محدودة، فإن PCIe 4.0/3.0 ستكون كافية تمامًا.

ومع ذلك، إذا كنت ترغب في نظام متطور، فإن الشرائح القادمة يمكن أن توفر لك بفعالية العديد من خيارات التخزين (3 x4 PCIe 5.0 + 1 x4 PCIe 4.0)، مع نطاق ترددي وافر لوحدة معالجة الرسوميات (GPU)، على الرغم من أنك ستحتاج إلى وحدة معالجة رسوميات (GPU) تدعم PCIe 5.0 (x8)، وهي غير موجودة حاليًا. هذا لأن RTX 4090 ستعمل بسرعات PCIe 4.0 x8 (16 GB/s، أي ما يعادل PCIe 3.0 x16) نظرًا لأنها تدعم PCIe 4.0 فقط.