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PCI Express 4.0 aumenta o desempenho de vídeo?

       
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A interface PCI Express 4.0 permite uma taxa de transferência mais alta do que a versão anterior. Mas será que ela traz vantagens na prática para as placas de vídeo atuais? É o que vamos descobrir nesse teste.

PCI Express 4.0 aumenta o desempenho de vídeo?

Introdução

No ano passado, a AMD apresentou sua mais recente geração de placas de vídeo, baseadas nos chips Navi, que utilizam arquitetura RDNA. Uma das principais novidades apresentadas foi a compatibilidade com o novo padrão PCI Express 4.0, que tem uma taxa de transferência máxima teórica duas vezes superior à conexão PCI Express 3.0 utilizada por todos os modelos de placa de vídeo existentes no mercado até então. Mas será que esta característica, por si só, traz algum ganho de desempenho? É o que vamos descobrir.

Para que a interface efetivamente funcione como PCI Express 4.0, é necessário que todos os principais componentes (placa-mãe, processador e placa de vídeo) sejam compatíveis com o padrão. Se um dos componentes for apenas compatível com PCI Express 3.0 ou anterior, toda a comunicação entre o processador e a placa de vídeo trabalhará no padrão mais antigo.

Todos os padrões PCI Express são retrocompatíveis, ou seja, funcionam com padrões mais antigos, o que faz com que, pelo menos em teoria, qualquer placa de vídeo PCI Express funcione com qualquer placa-mãe que tenha um slot PCI Express, não importando a geração. A velocidade, porém, vai ser sempre limitada pelo dispositivo que suporta a versão mais antiga. Assim, se você instalar uma placa de vídeo com suporte a PCI Express 4.0 em uma placa-mãe que suporta no máximo PCI Express 2.0, o sistema funcionará na velocidade PCI Express 2.0.

Também no ano passado, surgiram os primeiros SSDs com suporte à interface PCI Express 4.0. Inclusive já testamos um deles, o Corsair MP600. Neste teste, ficou claro que o SSD realmente tira proveito da nova interface: ao ser conectado em um slot PCI Express 4.0 x4, ele chegou a transferir dados a 5 GB/s, enquanto em uma placa-mãe com PCI Express 3.0, sua velocidade ficou limitada a cerca de 3,5 GB/s, o que faz sentido já que o limite máximo teórico de um slot PCI Express 3.0 x4 é de 4 GB/s.

Mas e uma placa de vídeo, será que vai tirar vantagem, na prática, desse aumento de velocidade? Para descobrirmos isso, testamos a placa de vídeo com suporte a PCI Express 4.0 mais poderosa do mercado ate agora, a Radeon RX 5700 XT (clique aqui para ler a sua análise), comparando o desempenho com a conexão PCI Express 4.0 x16 contra a conexão PCI Express 3.0 x16. Além disso, para verificarmos qual seria o impacto de reduzir ainda mais a largura de banda da comunicação entre o processador e a placa de vídeo, repetimos o teste com a conexão em PCI Express 3.0 x8.

Note que a velocidade máxima atingida por uma conexão PCI Express depende não apenas da geração, mas também do número de pistas efetivamente utilizadas para comunicação entre o processador e o dispositivo. Assim, um slot com 16 pistas (chamado x16) terá o dobro de desempenho máximo teórico de um slot com oito pistas (x8), desde que ambos utilizem a mesma geração. E mesmo que o slot tenha fisicamente 16 pistas, nem sempre todas elas são utilizadas. Por exemplo, processadores AMD atuais com vídeo integrado oferecem apenas conexão x8, então se você utilizar um destes processadores a conexão com a placa de vídeo será sempre a x8, mesmo que a placa-mãe e a placa de vídeo suportem interface x16. Também quando se utiliza duas placas de vídeo no mesmo computador, na maioria dos casos as pistas serão divididas entre elas e cada uma trabalhará com conexão x8. Outra situação é a instalação de uma placa de vídeo em um slot PCI Express x1 (isso só será possível se o slot tiver sua extremidade aberta e nenhum componente obstruindo esta instalação), o sistema funcionará normalmente, mas com velocidade x1.

Na tabela abaixo, mostramos a velocidade máxima teórica (largura de banda) dos tipos de conexão mais comuns para placas de vídeo.

Interface Largura de banda
PCI Express 2.0 x16 8 GB/s
PCI Express 3.0 x8 8 GB/s
PCI Express 3.0 x16 16 GB/s
PCI Express 4.0 x8 16 GB/s
PCI Express 4.0 x16 32 GB/s

A Figura 1 mostra a Radeon RX 5700 XT utilizada no teste.

PCIE4-01.jpg

Figura 1: a Radeon RX 5700 XT

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Comentários de usuários


Provavelmente o pci-e 4.0 foi criado ja se pensando não só no futuro desempenho de placas de video mais possantes , mas na propria utilização do barramento pci-e em compartilhado com os novos modelos de ssd que vão migrando pra esse barramento mais rápido . Provavelmente no futuro teremos o pci-e 5.0 com possantes placas de video dividindo o barramento com SSDs capazes de chegar aos 10.000 megas por segundo , lembrando que os antigos hds eletromecanicos ficavam na faixa de 150 megas por segundo .

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artigo esclarecedor. fiquei a me perguntar então porque em pleno 2020 mesmo a interface 3.0 x8 entrega o mesmo desempenho da x16, qual a diferença na prática já que em teoria ela é bem melhor? apenas marketing e cobrar a mais por isso?

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15 minutos atrás, Caio Ferreira disse:

artigo esclarecedor. fiquei a me perguntar então porque em pleno 2020 mesmo a interface 3.0 x8 entrega o mesmo desempenho da x16, qual a diferença na prática já que em teoria ela é bem melhor? apenas marketing e cobrar a mais por isso?

O barramento PCI express X16 entrega exatamente o dobro da taxa de transferência do PCI express X8.

 

O que ocorre é que o dispositivo PCI express em questão, que no caso é uma placa de vídeo, não é capaz de suportar taxas de transferência maiores do que o oferecido pela interface. Por isso não observamos quase nenhum ganho.

 

Mas, como citou o colega acima, há de se lembrar que o PCI Express é um barramento compartilhado, que é utilizado por diversos componentes do sistema. E o aumento da taxa de transferência pode sim ter importância dependendo da sua configuração. No caso das placas de vídeos atuais, simplesmente não vale a pena se gastar a mais por isso.

 

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2 horas atrás, thesaint disse:

O que ocorre é que o dispositivo PCI express em questão, que no caso é uma placa de vídeo, não é capaz de suportar taxas de transferência maiores do que o oferecido pela interface. Por isso não observamos quase nenhum ganho.

 

Na verdade a placa de vídeo suporta essa taxa de transferência sim. A questão é que ela não precisa utilizar toda a largura de banda justamente porque a largura de banda é superdimensionada.

 

2 horas atrás, thesaint disse:

 

Mas, como citou o colega acima, há de se lembrar que o PCI Express é um barramento compartilhado, que é utilizado por diversos componentes do sistema. E o aumento da taxa de transferência pode sim ter importância dependendo da sua configuração. No caso das placas de vídeos atuais, simplesmente não vale a pena se gastar a mais por isso.

 

 

O PCI Express não é compartilhado, nem sequer pode ser chamado de barramento. Ele é uma conexão ponto a ponto. O que pode acontecer é que algumas pistas podem ser compartilhadas entre dois (ou mais) slots físicos. É o que acontece nos slots x16/x0 ou x8/x8. Se só uma placa de vídeo é instalada, as 16 pistas ficam conectadas no primeiro slot. Se você instalar duas placas, 8 pistas são redirecionadas para o segundo slot. Mas cada pista sempre vai conectada a um único dispositivo, nunca pode ser compartilhada simultaneamente com dois dispositivos.

 

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Acredito que por hora o PCIe 4.0 será interessante para configurações com duas placas de vídeo, pois compensará com a sua maior taxa de transferência a divisão em 8 pistas para cada placa de vídeo.

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6 horas atrás, Rafael Coelho disse:

O PCI Express não é compartilhado, nem sequer pode ser chamado de barramento. Ele é uma conexão ponto a ponto. O que pode acontecer é que algumas pistas podem ser compartilhadas entre dois (ou mais) slots físicos. É o que acontece nos slots x16/x0 ou x8/x8. Se só uma placa de vídeo é instalada, as 16 pistas ficam conectadas no primeiro slot. Se você instalar duas placas, 8 pistas são redirecionadas para o segundo slot. Mas cada pista sempre vai conectada a um único dispositivo, nunca pode ser compartilhada simultaneamente com dois dispositivos.

Então o que muda no sistema quando eu espeto um ssd M.2 ? como é feita a distribuição das trilhas do pci-e para lidar com a troca de informações entre o novo periferico espetado e o resto do sistema ? ( Seria o conector M.2 da placa-mãe ja preparado com suas próprias trilhas que ficam ali paradas esperando a conexão de um ssd M.2 pra serem habilitadas?)

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1 hora atrás, Rogério Ottoni disse:

Então o que muda no sistema quando eu espeto um ssd M.2 ? como é feita a distribuição das trilhas do pci-e para lidar com a troca de informações entre o novo periferico espetado e o resto do sistema ? ( Seria o conector M.2 da placa-mãe ja preparado com suas próprias trilhas que ficam ali paradas esperando a conexão de um ssd M.2 pra serem habilitadas?)

 

 Em geral, os dois primeiros slot M.2 usam pistas exclusivas oferecidas pelo processador para este fim. Em placas que têm o terceiro slot M.2, normalmente ele compartilha pistas com o slot PCI Express x16 (controlado pelo chipset, que oferece apenas 4 pistas). Ou seja, se você utilizar um deles, o outro não funciona.

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Artigo interessante. 

 

Vi um artigo gringo mostrando que, hoje, a única VGA que de fato se beneficia do PCIe 4.0 é a 5500XT, e em alguns cenários específicos. 

 

 

 

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8 horas atrás, Gabriel Torres disse:

@doors.paulo Teria o link? Sempre ajuda a todos nós.

 

Claro! 

Não postei pois não sabia se podia. 

 

 

 

Como da pra ver, a diferença é pequena na plataforma AM4, quase que exclusivamente no modelo de 4GB. 

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Em 04/05/2020 às 13:04, Rafael Coelho disse:

O PCI Express não é compartilhado, nem sequer pode ser chamado de barramento. Ele é uma conexão ponto a ponto. O que pode acontecer é que algumas pistas podem ser compartilhadas entre dois (ou mais) slots físicos. É o que acontece nos slots x16/x0 ou x8/x8. Se só uma placa de vídeo é instalada, as 16 pistas ficam conectadas no primeiro slot. Se você instalar duas placas, 8 pistas são redirecionadas para o segundo slot. Mas cada pista sempre vai conectada a um único dispositivo, nunca pode ser compartilhada simultaneamente com dois dispositivos.

 

Rafael, acho que o que ele quis dizer é que existe um compartilhamento de vias em modo de troca de destino da conexão física. Como você mesmo explica adiante. Algumas das trilhas PCI-e do processador que são utilizadas no Slot 16X_1 são redirecionadas para atender o Slot 16X_2. Mesmo que seja na forma de uma troca de destino, não deixa de ser uma forma de compartilhamento.

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Acho que o futuro do PCI_E realmente é o de se tornar uma barramento compartilhado onde teremos não só um maior numero de pistas pra suprir as possantes VGAs como tambem o surgimento de placas mães com stots M2 com a capacidade de intercambiar barramento , talvez um futuro chipset capaz de medir a demanda da placa de video e do ssd M.2 e gerenciar o trafego de dados com a melhor otimização do sistema como um todo .

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1 hora atrás, Rogério Ottoni disse:

Acho que o futuro do PCI_E realmente é o de se tornar uma barramento compartilhado onde teremos não só um maior numero de pistas pra suprir as possantes VGAs como tambem o surgimento de placas mães com stots M2 com a capacidade de intercambiar barramento , talvez um futuro chipset capaz de medir a demanda da placa de video e do ssd M.2 e gerenciar o trafego de dados com a melhor otimização do sistema como um todo .

Mais provável que vão enfiar ainda mais trilhas para atender tudo simultaneamente. O problema dessa técnica é o aumento de custo para produzir as placas mãe. Quanto mais trilhas, mais complexo fica desenhar os circuitos em placa.

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1 hora atrás, sdriver disse:

Mais provável que vão enfiar ainda mais trilhas para atender tudo simultaneamente. O problema dessa técnica é o aumento de custo para produzir as placas mãe. Quanto mais trilhas, mais complexo fica desenhar os circuitos em placa.

Para isso que existem as novas versões, que proporcionam maior largura de banda com o mesmo número de pistas.

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Bom, acho que não da pra criar multiplexação nas trilhas com a complexidade da situação ,o que poderiam então fazer é aumentar a largura de banda ao ponto de mesmo uma VGA com muita demanda de fluxo utilizasse o minino possivel de trilhas pci_e , liberando então mais trilhas pra fazer um sistema totalmente dedicado ao padrão M.2 dos SSDs que vem pra ficar e se expandir ao ponto de se criar algo parecido com um arranjo RAID usando dois ssd.s M.2 . Por outro lado a gente não sabe se o chipset ou o proprio processador conseguiria lidar com isso .

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16 horas atrás, doors.paulo disse:

Claro! 

Não postei pois não sabia se podia. 

 

SIm, vocês podem sempre postar links e vídeos para complementar o assunto sendo discutido sem problemas! :)

 

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Acho que chegamos, por enquanto, ao limite igual aconteceu com o conector Sata, apesar dos ssds sata teoricamente conseguirem transferir a mais do que 550m/s (internamente nos chips...), ficam no limite, não adiantando o ssd ser mais rápido do que 550mb/s.

Igual algum fabricante querer fazer um HD IDE que atinge 500m/s, não vai atingir 500, mas ficará limitado ao padrão, uns 133m/s.

 

Acho que o que acontece com as placas de vídeo é o inverso, como disseram, já está superdimensionado, visando claro o futuro ou a configuração multi-GPU, X2/X3/X4.

 

Também acho que estamos bem distantes de atingir o limite do PciExpress 3.0 X16...

 

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Dois testes que talvez possam usufruir melhor da interface pci-e 4.0:

1º: placa gráfica em conjunto com ssd m.2 ambos em pci-e 4.0, se o C.H. ainda tiver o Corsair Force MP600 seria um bom teste;

2º: crossfire com 2 ou 3 placas em pci-e 4.0, mesmo ocorrendo o compartilhamento das pistas nos ryzen de 3ª geração, o fato de a interface nova dispor de maior largura de banda pode minimizar ou evitar o gargalo. 🤔

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