PCIe 4.0 과 5.0 은 무엇인가요?

PCIe 4.0 장치는 점점 더 보편화되고 있습니다.

PCIe 5.0, 4.0, 3.0 간에는 어떤 차이가 있습니까? 이전 버전 PCIe 와의 호환은 어떤 방식으로 이루어집니까? 또한, 칩셋 PCIe 레인과 비교했을 때 CPU PCIe 레인의 이점은 무엇입니까?

PCIe 4.0 의 작동 방식과 PCIe 4.0 이 PC 경험에 필수 요소인 이유에 대해 살펴보겠습니다.

이전에 PC 를 구축한 적이 있다면 마더보드에서 수평으로 실행되는 PCIe 슬롯을 인식할 수 있습니다. PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 는 캡처 카드나 무선 카드와 같은 주변 장치 뿐 아니라 그래픽 카드와 SSD 를 연결하는데 일반적으로 사용되는 고대역폭 확장 버스입니다.

마더보드에서 PCIe 레인은 x1, x2, x4, x8, x16 변형으로 표시됩니다. 레인이 많을수록 대역폭이 더 넓고 슬롯이 길어집니다. GPU 는 일반적으로 가장 높은 x16 슬롯에 설치됩니다. 기본적으로 대역폭이 가장 넓고 CPU 에 직접적으로 연결되기 때문입니다. 최신 PCIe m.2 SSD 는 x4 레인을 사용합니다.

각 세대 PCIe 는 이전 세대보다 두 배 빠릅니다. PCIe 3.0 의 데이터 전송 속도는 8GT/s (초당 기가트랜스퍼)였지만, PCIe 4.0 은 16GT/s, PCIe 5.0 은 32GT/s 의 속도를 보여줍니다. (비트 전송 속도는 인코딩 전의 이론상 최대 속도를 표시하기 위해 기가트랜스퍼 단위로 측정되며, 실제 속도는 더 느릴 수 있습니다.)

외관상으로는 신세대 PCIe 슬롯과 3.0 슬롯이 동일합니다. 또한 상위 호환성과 하위 호환성을 모두 갖추고 있어 PCIe 3.0 SSD 를 PCIe 4.0 슬롯에 연결할 수 있을 뿐만 아니라 PCIe 4.0 SSD 를 3.0 슬롯에 연결할 수도 있습니다.

모든 PCIe 레인이 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. CPU PCIe 레인은 CPU 와 직접 연결되지만, 칩셋 레인(또는 'PCH 레인')은 DMI(Direct Media Interface) 링크를 통해 CPU 에 연결되는 마더보드의 칩셋을 통과합니다.

PCH 는 일반적으로 USB 장치, Wi-Fi 및 이더넷 네트워킹, 온보드 사운드와 같은 마더보드의 기능을 관리합니다. CPU 와 칩셋 간의 링크는 총 x8 3.0 대역폭으로 제한되므로, 여러 개의 스토리지 장치에 연결하고 다른 리소스를 사용하는 경우 링크가 포화될 수 있습니다. CPU 에 직접 연결하면 이러한 병목 현상을 우회합니다.

과거에 16 개의 PCIe 3.0 레인을 사용하던 사용자는 이러한 최적의 CPU 경로를 활용하려면 GPU 의 대역폭을 절반으로 줄여야 했으며, 이 때문에 잠재적인 병목 현상이 추가로 발생했습니다.

라이저 카드를 사용하는 PCIe m.2 SSD 와 NVMe SSD는 SATA 데이터 케이블을 통해 연결되는 드라이브에 비해 이미 속도상의 이점을 누리고 있습니다. PCIe 처리량이 높을수록 NVMe 스토리지는 더 많은 데이터를 신속하게 대기열에 넣을 수 있으며, 마더보드에 대한 직접 연결을 통해 대기 시간을 줄입니다. CPU PCIe 레인에 연결함으로써 데이터가 칩셋까지 이동하는 거리가 사라지면서 지연 시간이 단축되는 데 더욱 많은 도움이 됩니다.

위에서 언급했듯이 PCIe 는 각 세대마다 이전 세대보다 처리량이 두 배로 증가합니다. 하지만 PCIe 5.0 의 진정한 장점은 이전 버전과 완벽히 호환되며 미래에 대한 대비도 되어있다는 점입니다. 따라서 새로운 하드웨어 때문에 시스템에 병목 현상이 일어나지 않을 것입니다.

현재 PCIe 4.0 SSD 는 PCIe 3.0 SSD 보다 더욱 높은 최대 읽기/쓰기 속도를 발휘하도록 설계되었습니다. 하지만 현재로서는 로드 시간이나 대용량 파일 전송 등 실제 사용 사례에서 장점이 두드러지지 않는 것이 현실입니다. 그러나 시간이 지날수록 새로운 메모리 컨트롤러가 출시되고 게임과 응용 프로그램 모두에서 최신 SSD 의 이점을 더 많이 활용할 것으로 예상됩니다.

이렇게 활용할 수 있는 방법 중 하나는 DirectStorage 와 같은 향후 기술을 사용하는 것입니다. 이 기술은 과도한 I/O 워크로드에서 SSD 성능을 향상시키도록 설계되었습니다. SSD 가 차세대 게임 개발에서 표준이 되면서, 로딩 시간, 자산 스트리밍, 레벨 설계의 발전으로 이어질 수 있습니다.

PCIe 4.0 과 5.0 은 대역폭이 높은 만큼 그래픽 카드에도 도움이 될 수 있습니다. 처리량이 높을수록 데이터를 VRAM 으로 더 빠르게 전송할 수 있기 때문입니다. PCIe 4.0 의 설정은 합성 벤치마크에서 3.0 을 능가하지만 게이밍에서 실제 이점은 아직 미미합니다.

일부 테스트에서는 현재 그래픽 카드로 4K 에서 게임을 실행해도 PCIe 3.0 x16 슬롯의 대역폭이 포화되지 않을 것으로 나타났습니다. PCIe 4.0 구성에서 실행되는 동일한 GPU 를 3.0 과 비교했을 때 소소한 FPS 이점이 있을 수 있지만 그 차이는 눈에 띄지 않을 정도로 적습니다.

CPU PCIe 5.0 은 최대 16 개의 CPU PCIe 5.0 레인과 최대 4 개의 CPU PCIe 4.0 레인을 통해 게이밍을 처음부터 지원할 수 있도록 설계되었습니다. 4.0은 PCIe 4.0 및 최대 20 개의 20 CPU PCIe 레인 등의 기능을 통해 게이밍을 처음부터 지원할 수 있도록 설계되었습니다.

마더보드. CPU 에 따라 LGA 1700 소켓이 달린 600 시리즈 칩셋 또는 Z590 또는 B560 제품군의 500 시리즈 마더보드가 필요합니다.

PCIe 4.0 및 5.0 장치. 초기 구축 또는 구매 중에 PCIe 4.0 SSD 나 GPU 를 고려하지 않을 수 있지만 나중에는 왜 지원이 유용한지 쉽게 알 수 있습니다. 아마도 새로운 게임 콘솔의 포트가 제품의 스트리밍에 더욱 의존하게 되고 PCIe 4.0 SSD 가 훨씬 더 원활한 경험을 제공할 것입니다. 또는 차세대 GPU가 PCIe 4.0 및 5.0 슬롯에 비해 두 배로 늘어난 처리량의 이점을 활용할 것입니다. (이전 버전과 호환되므로 PCIe 3.0 장치도 PCIe 4.0 또는 5.0 플랫폼에서 정상적으로 작동합니다.)

PCIe 5.0 및 4.0 플랫폼은 더욱 우수한 유연성을 제공합니다. 새로운 주변 장치를 구매하거나, 그 주변 장치를 구성할 때 더욱 많은 선택권이 있습니다. PCIe 5.0 이 있으면 미래 제품들이 사용 가느안 대역폭에 포화를 유발할 때까지 더 많은 시간을 벌 수 있습니다.

많은 사용자들이 시스템을 사용하던 중에 특정 시점에 이르면 스토리지 드라이브나 그래픽 카드를 교체합니다. 이러한 경험이 있다면 PCIe 5.0 지원을 통해 향후 몇 년 내에 출시될 최첨단 SSD 와 GPU 를 최대한 활용할 수 있을 것입니다.

또한 20 개의 CPU PCIe 레인으로 시스템의 가장 중요한 주변 장치인 GPU 와 SSD 를 CPU 에 보다 직접적으로 연결하여 대기 시간을 잠재적으로 줄일 수 있습니다.