Le bus PCI Express 4.0 et son débit deux fois supérieur devraient faire leur apparition très prochainement. Ce gain de performances devrait être plus profitable au Big Data et à l’intelligence artificielle qu’au jeu vidéo.
Les technologies de l’informatique ont la réputation d’être en révolution permanente, mais les projets sont parfois de très longue haleine. Illustration avec le PCI Express 4.0 : les réflexions préliminaires datent de 2011 et les spécifications officielles en version 1.0 n’ont été dévoilées qu’en octobre dernier !
Étant donné les délais habituels, les cartes graphiques et cartes-mères labellisées PCI Express 4.0 pourraient arriver avant la fin de l’année, ou début 2019. C’est du moins ce qu’espère PCI-SIG, l’organisation en charge du développement du standard PCI, qui annonce la finalisation de la plupart des composants prenant en charge le PCI Express 4.0, dont les contrôleurs. Reste que les processeurs compatibles, que ce soit chez AMD ou Intel, ne débarqueront sans doute pas avant 2020. Une architecture « Full PCI Express 4.0 » n’est donc pas pour tout de suite.
D’un point de vue purement technique, le bus PCI Express 4.0 est gratifié de performances améliorées, et ce n’est pas une surprise : la bande passante est doublée par rapport à celle de son prédécesseur, le PCI Express 3.0, généralisé dans les PC actuels. Précisément, le débit pourra atteindre 16 GT/s (ou 16 milliards de transferts par seconde) par ligne, soit environ 2 Go par seconde et par ligne. Un port avec 16 lignes (16x), occupé généralement par une carte graphique, disposera donc d’une bande passante de 64 Go/s en Full Duplex (communication simultanée dans les deux sens).
Le PCI Express a pris son temps, depuis l’officialisation du PCI Express 3.0 en 2010. Mais la version 5.0 est attendue plus rapidement.
De nouveaux outils de conception
La rétro-compatibilité reste d’actualité, ce qui signifie qu’une carte PCI Express 3.0 – ou antérieure – pourra être introduite dans un port PCI Express 4.0 et fonctionner normalement, sans tirer parti des pleines capacités de ce dernier bien entendu. On en déduit que l’aspect physique des ports PCI Express sera inchangé.
Les évolutions ne se cantonnent pas aux performances brutes et fournissent de nouveaux outils de conception et de supervision, plus utiles aux professionnels ‒ fabricants et développeurs notamment ‒ qu’au particulier. Les designers de cartes mères et de cartes d’extension ont par exemple la possibilité de réduire la latence et d’évaluer en amont le degré de tolérance du système, afin de s’assurer que le signal électrique (donc le débit et la stabilité) ne soit pas trop dégradé par les interférences.
Cette vidéo, à réserver aux anglophones, explique les bénéfices du « lane margining », inauguré avec le PCI Express 4.0.
Toutefois, le sujet de la puissance électrique, évoquée dans évoquée dans ce précédent article, aura besoin d’éclaircissements ces prochains mois. La puissance maximale, en particulier, est toujours inconnue. Pour rappel, un port PCI Express délivre 75 watts tout au plus. La puissance totale peut cependant atteindre 300 watts avec l’appoint d’un connecteur secondaire, qui vient alimenter la carte fille en prise directe. Le schéma devrait être comparable avec le PCI Express 4.0, si ce n’est que le connecteur secondaire proviendrait de la carte-mère et plus de l’alimentation. Tout cela est assez spéculatif…
PCI Express 4.0 : d’abord au service des pros
Mais quel est l’intérêt du PCI Express 4.0 ? C’est une question légitime que se pose tout utilisateur d’ordinateur, surtout le joueur. En vérité, les bénéfices susceptibles d’être exploités par un PC « gamer », même surpuissant et équipé de deux cartes graphiques, seront probablement minimes. De nombreux tests réalisés par des sites spécialisés ont montré que le débit du bus PCI Express n’avait qu’une faible incidence sur les performances graphiques. Une carte graphique externe pourra peut-être en tirer un avantage plus significatif, à condition que le contrôleur Thunderbolt profite d’un câblage de quatre lignes PCI Express 4.0, voire davantage. Seules des mesures objectives le diront.
En revanche, les gains seront sensibles pour les serveurs qui font un usage massif de cartes graphiques en parallèle, pour des applications liées au « cloud computing », au Big Data et à l’intelligence artificielle. Les processeurs graphiques échangeront plus vite leurs données sur un port PCI Express 4.0. D’autre part, le PCI Express est devenu un bus à tout faire, où transitent désormais les données issues du réseau et du stockage. Par exemple, le NVMe (Non volatile memory express), voué au stockage Flash et à ses millions d’IOPS (entrées/sorties par seconde), est venu s’y greffer. Le PCI Express 4.0 se justifie dans un tel contexte, où la bande passante du PCI Express 3.0 parvient à saturation.
Le futur PCI Express 5.0 est paré pour les prochaines évolutions du réseau, dont l’Ethernet à 400 Gbit/s.
Il reste à savoir si le PCI Express 4.0 aura le temps d’exprimer ses qualités, car le PCI Express 5.0 va bon train : les spécifications officielles devraient être prêtes dès 2019 et établissent en toute logique un doublement de la bande passante (128 Go/s en 16x), de manière à assumer le futur Ethernet 400 Gbits notamment. Certains fabricants seront peut-être tentés de sauter le pas et d’adopter directement la version 5.0. De quoi dissuader un joueur d’opter pour une configuration PCI Express 4.0 dans les deux ou trois ans qui viennent ? On en doute…
