Mengenal PCI Express 4.0

Mengenal PCI Express 4.0 atau yang dikenal dengan PCIe 4.0. Konsorsium PCI-SIG (Special Interest Group) telah meratifikasi dan merilis spesifikasi untuk PCIe 4.0 Specification Version 1. Pita lebar PCIe 3.0 adalah 8 GT/s (sekitar 1 GB/detik) per pita. Sedangkan kita mengenal PCI Express 4 menggandakannya dan menawarkan tingkat transfer 16 GT/s dengan konfigurasi lebar jalur fleksibel. Ini akan membuat peningkatan kinerja Input Output (I/O) yang berguna untuk penyimpanan PCIe NVMe & 3D XPoint, kecepatan jaringan , dan aplikasi Artificial Intelligent.

Dalam perjalanan pengembangannya, PCI Express (PCIe / Peripheral Component Interconnect Express) sebelumnya dinamakan HSI (High Speed InterConnect) dan mengalami pergantian nama menjadi 3GIO (3rd Generation I/O). Akhirnya PCI SIG (PCI Special Interest Group) menamainya menjadi PCI Express. PCI-SIG adalah sebuah grup yang terdiri lebih dari 900 perusahaan yang juga memelihara spesifikasi PCI konvensional.

PCIe berevolusi relatif cepat. Dimulai tahun 2003 dengan bandwidth hingga 8 GB/s dalam mode full duplex. Pada PCI Express 2.0 memiliki bandwidth 16 GB di tahun 2005 dan PCI Express 3.0 mencapai 32 GB/s bandwidth pada tahun 2010. Kita akhirnya mengenal PCI Express 4, sesudah 7 tahun akhirnya dirilis juga. Keterlambatan ini karena sulitnya untuk terus menggandakan bandwidth dalam antarmuka listrik yang kompatibel dengan sebelumnya dan faktor bentuk mekanis.

Multi jalur PCIe

Kita mengenal PCI Express 4 dalam menghubungkan antara dua perangkat, dapat bervariasi ukurannya dari 1 hingga 32 jalur. PCI-Express memanfaatkan LVDS (Low-Voltage Differential Signalling) dimana data ditransmisikan lewat perbedaan tegangan antara kedua kabel yang digunakan. PCI-Express menggunakan data packet, tidak menggunakan clock tersendiri. Clock di-recover dari data stream. Adapun sambungan antara dua perangkat PCI Express disebut dengan link. Link ini setidaknya harus punya satu lajur. Sebuah lajur memiliki 2 LVDS, 1 untuk mengirim (transmit) dan 1 lagi untuk menerima (receive). Jadi pada sebuah lajur ada 4 kabel untuk data. Kecepatan setiap LVDS adalah 2,5 GT/s (PCI Express 1.x), 5 GT/s (PCI Express 2.x), 8 GT/s (PCI Express 3.0), dan 16 GT/s (PCI Express 4.0). Karena LVDS untuk mengirim berbeda dengan untuk menerima, pengiriman dan penerimaan bisa dilakukan sekaligus, masing-masing dengan kecepatan penuh.

Kartu PCI Express (x1) jalur tunggal dapat dimasukkan ke dalam slot multi-jalur (x4, x8, dll.), Dan siklus inisialisasi secara otomatis menegosiasikan jumlah jalur tertinggi yang didukung. Perangkat dapat secara dinamis mengkonfigurasi dirinya sendiri untuk menggunakan lebih sedikit jalur, memberikan toleransi kegagalan jika ada jalur yang buruk atau tidak dapat diandalkan. Standar PCI Express menentukan x1, x2, x4, x8, x12, x16 dan x32.

Hal ini memungkinkan bus PCI Express untuk melayani aplikasi yang sensitif biaya di mana keluaran tinggi tidak diperlukan, aplikasi yang mengutamakan kinerja seperti grafik 3D, jaringan (10 Gigabit Ethernet atau multiport Gigabit Ethernet), dan penyimpanan perusahaan (SAS atau Fibre Channel).

Ukuran PCI Card

Daya yang dibutuhkan

Semua kartu PCI express dapat menghabiskan hingga 3 Ampere di +3,3 Volt ( 9,9 Watt ). Jumlah +12 Volt dan total daya yang dapat mereka konsumsi bergantung pada jenis kartu:

1. Kartu x1 dibatasi hingga 0,5 A di +12 V (6 W) dan 10 W 
2. Pada x4 dan kartu yang lebih lebar dibatasi hingga 2,1 A di +12 V (25 W) dan kombinasi 25 W
3. Kartu x1 ukuran penuh dapat menggunakan hingga 25 W setelah konfigurasi perangkat lunak sebagai “perangkat berdaya tinggi”.
4. Kartu grafis x16 ukuran penuh hingga 5,5 A pada +12 V (66 W) dan 75 W setelah konfigurasi perangkat lunak sebagai “perangkat berdaya tinggi”.

Konektor opsional menambahkan 75 W (6-pin) atau 150 W (8-pin) dengan daya +12 V hingga total 300 W (2×75 W + 1×150 W).

1. Pin Sense0 terhubung ke ground dengan kabel atau catu daya, atau mengapung di papan jika kabel tidak terhubung.
2. Pin Sense1 terhubung ke ground oleh kabel atau catu daya, atau mengapung di papan jika kabel tidak terhubung.

Beberapa kartu menggunakan dua konektor 8-pin, tetapi ini belum distandarisasi sejak 2018. Oleh karena itu kartu tersebut tidak boleh memiliki logo resmi PCI Express. Konfigurasi ini memungkinkan total 375 W (1×75 W + 2×150 W) dan kemungkinan besar akan distandarisasi oleh PCI-SIG dengan standar PCI Express 4.0.

Perbedaan generasi

Beberapa fitur baru lebih relevan untuk desainer dan pengembang daripada pengguna akhir, yakni :

1. Seiring laju data meningkat, kinerja meningkat dan integritas sinyal terdegradasi.
2. PCIe 4.0 controller mendapat informasi margin listrik untuk mengukur variasi toleransi.
3. Memiliki tag dan kredit yang diperluas.
4. Fitur yang bekerja sama untuk mengurangi latensi dan meningkatkan bandwidth.
5. Virtualisasi I / O dan integrasi platform, dan penambahan skalabilitas jalur
6. Peningkatan Reliability, Availability, Serviceability (RAS).

Dengan hadirnya Solid State Drive atau yang sering disebut dengan SSD berkecepatan tinggi telah memberikan sebuah peluang. Antarmuka penyimpanan untuk menghubungkan host bus adapter untuk perangkat penyimpanan massal seperti harddisk terus mengalami perubahan. Terbatasnya bandwidth yang ditawarkan oleh antarmuka Serial ATA (SATA) yang saat ini sebesar 6 Gbps membuat vendor mulai beralih menggunakan PCI Express sebagai antarmukanya. SSD mulai hadir sebagai kartu tambahan yang dipasangkan ke slot PCI Express maupun dipasangkan ke slot M.2 yang memanfaatkan PCI Express. Media simpan yang memanfaatkan 3D XPoint dengan flash memorinya juga dapat memanfaatkan antarmuka PCI Express.

Dalam mengenal PCI Express 4, teknologi ini juga membantu menyediakan dukungan terhadap banyak perangkat tanpa harus berbagi pakai lajur PCI Express. Ini bisa mengurangi bottleneck yang terjadi saat banyak perangkat terhubung sekaligus ke chipset southbridge menuju prosesor. Juga mendukung perangkat yang membutuhkan bandwidth yang tinggi.

Produk yang menggunakan PCIe 4.0

Pada bulan Juni selama Computex 2019, Solid state drive (SSD) dan kartu grafis dengan dukungan PCIe 4.0 sudah hadir. AMD, Corsair , dan Gigabyte saat itu sudah memulai memperlihatkan dukungannya.

AMD – Gigabyte Radeon RX 5700 XT

Spesifikasi :

1. Memory Clock Speed 14000 MHz
2. Boost Clock Up to 1905 MHz
3. Game Clock 1755 MHz
4. Base Clock 1605 MHz
5. Stream Processors 2560
6. Process Technology 7 nm
7. Multi-view  4
8. PCB Form ATX
9. Memory Bandwidth 448 GB/s
10. Display Output HDMI/Display Port
11. Memory Bus 256 bit
12. Graphic Interface PCI Express 4.0
13. Graphic Chipset Radeon™ RX 5700 XT
14. Max. Video Resolution 7680 x 4320
15. Memory 8GB GDDR6
16. Dimensi Produk 270 x 110 x 40 mm

Corsair SSD MP600 1TB NVME

Spesifikasi :

1. SSD Unformatted Capacity 1TB
2. Weight 0.034 kg
3. SSD Interface PCIe Gen 4.0 x4
4. Max Sequential Read SSD CDM Up to 4,950 MB/s
5. SSD Max Sequential Write CDM Up to 4,250 MB/s
6. Max Random Write QD32 IOMeter Up to 600k IOPS
7. Max Random Read QD32 IOMeter Up to 680k IOPS
8. Power Consumption active 6.5W
9. Power Consumption Inactive 1.1W
10. Form Factor M.2 2280
11. Dimension 80 x 23 x 15 mm

Gigabyte  – AORUS Gen4 AIC SSD 8TB

Spesifikasi :

1. Interface PCI-Express 4.0 x16, NVMe 1.3
2. Form Factor PCl Express Card
3. Total Capacity 8‎000GB
4. Warranty 5-years or 3600 TBW / per SSD
5. NAND Toshiba BiCS4 3D TLC
6. External DDR Cache 2‎GB/ per SSD
7. Sequential Read speed Up to 15,000 MB/s
8. Sequential Write speed Up to 15,000 MB/s
9. Mean time between failure (MTBF) 1‎.77 million hours
10. Power Consumption (Active) R : 33.5W; W : 35.3W
11. Power Consumption (Idle) 1‎4.32W
12. Temperature (Operating) 0‎°C to 70°C
13. Temperature (Storage) -40°C to 85°C