PCI Express 5.0, il futuro è già qui: uno standard per PC sempre più potenti

Articolo in collaborazione con MSI

L'innovazione nel settore dei PC è continua, i produttori sfornano ogni anno componenti hardware sempre più potenti, ma a un certo momento si arriva a un punto in cui, per fare un salto in avanti, è necessario passare a nuovi standard. Ed è quello che sta succedendo proprio questo frangente storico.

In ambito consumer - e non solo - ci troviamo in un periodo di evoluzione con il passaggio al PCI Express 5.0. Il PCI Express ha fatto per la prima volta la sua comparsa nel mondo dei PC nei primi anni del 2000 (2003-2004) in sostituzione del bus Accelerated Graphics Port, meglio noto come AGP.

Per questo motivo il PCI Express è visto, ancora oggi, come lo standard alla base delle innovazioni nel campo delle schede video. La verità è che nel corso degli anni il PCI Express è diventato molto di più e, giunto alla sua quinta generazione, pervade l'intero PC. Senza il suo sviluppo non potrebbe esserci innovazione. Vediamo anzitutto cosa ci porta il PCI Express 5.0 rispetto alla versione 4.0.

PCI Express 5.0, la bandwidth raddoppia

Come avvenuto negli anni passati, il passaggio dal PCI Express 4.0 al PCI Express 5.0 significa in primis un raddoppio della bandwidth e del data rate. Il primo passaggio prevede il salto da un massimo di 64 GB/s a 128 GB/s con 16 linee, mentre il secondo parametro sale da 16 a 32 GT/s.

Uno slot PCI Express può essere caratterizzato da una, due, quattro, otto o sedici linee (in gergo indicate x1, x2, x4, x8 e x16) e sono quelle a stabilire esattamente la bandwidth a disposizione. Il raddoppio del throughput nel passaggio dal PCIe 4.0 al 5.0 fa sì che per ognuna delle configurazioni di linea si ottenga un raddoppio della banda disponibile: se il PCIe 4.0 garantiva 64 GB/s con 16 linee, il PCI Express 5.0 ne impiega solo la metà per offrire una tale bandwidth. Questo garantisce due vantaggi: semplifica la progettazione dei prodotti e riduce i consumi.

Una bandwidth maggiore è quella che permette di supportare al meglio le schede video sempre più potenti, permettendo una comunicazione fulminea con la CPU. Con questa generazione c'è però anche qualcosa di più, perché il PCI Express 5.0 è ormai il vero centro della piattaforma e abilita esperienze precedentemente non possibili come l'interazione diretta tra SSD e scheda video per velocizzare i tempi di caricamento dei giochi e la gestione dei grandi open world, tecnologia che Microsoft ha ribattezzato DirectStorage, di cui parleremo più avanti.

Quali componenti supportano il PCI Express 5.0

Sembra strano scriverlo per uno standard che ha sostituito l'AGP e da sempre ha viaggiato a braccetto con le GPU, ma al momento non esistono schede video PCI Express 5.0, anche le migliori proposte di NVIDIA e AMD sono compatibili "solo" con l'interfaccia PCI Express 4.0.

Lo diventeranno probabilmente dalla prossima generazione, ma già oggi è possibile realizzare un PC pronto al nuovo standard così da non avere la necessità di fare cambiamenti tra qualche anno. Il primo componente che supporta il PCI Express 5.0 è la CPU, seguito dalla scheda madre, dall'SSD e, in un certo senso, anche dall'alimentatore. Andiamo con ordine.

Processore

Sul fronte delle CPU, tanto Intel quanto AMD offrono connettività PCI Express 5.0 direttamente integrata nella CPU. Intel ha inserito nei processori Core di 13a e 14a generazione 16 linee PCI Express 5.0 che possono essere usate per grafica e storage, quindi vengono suddivise per GPU e SSD qualora siano entrambi PCI Express 5.0. AMD, invece, ha integrato nei Ryzen 7000 ben 28 linee PCIe 5.0, di cui 24 utilizzabili (4 sono riservate al collegamento tra CPU e chipset).

Scheda madre

Al momento Intel, tramite il chipset, non offre linee PCIe 5.0 aggiuntive bensì solo 4.0. Come potete vedere, motherboard come la MPG Z790 EDGE TI MAX WIFI scelgono di spartire le 16 linee della CPU tra slot grafico e SSD: quando è presente un SSD PCIe 5.0 nello slot M.2 primario, lo slot PCIe 5.0 grafico passa in modalità x8.

AMD, con le piattaforme socket AM5 per i processori Ryzen 7000, ha fatto qualcosa di simile a Intel ma più in grande. La società ha deciso di puntare pesantemente sul PCI Express 5.0, integrando ben 24 linee usabili nelle CPU Zen 4, il cui impiego è diverso in base alla scheda madre - chipset - su cui si installa il processore.

Sulle motherboard X670E devono esserci due slot PCI Express 5.0 che possono operare singolarmente in modalità x16 oppure se popolati entrambi in modalità x8 + x8. A questi si aggiungono gli slot per gli SSD M.2: i produttori devono implementarne almeno uno PCIe 5.0, ma ci sono motherboard come la MPG X670E CARBON WIFI che offrono due slot M.2 PCIe 5.0. Le piattaforme X670 devono assicurare che vi sia almeno uno slot SSD M.2 x4 di tipo PCI Express 5.0.

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Ci sono poi i chipset B650E e B650. Il primo è, dal punto di vista del PCIe 5.0, del tutto simile all'X670E (le differenze sono altre), mentre i produttori che realizzano motherboard B650 possono anche non offrire connettività PCIe 5.0, sta a loro scegliere se implementare uno slot M.2 PCIe 5.0 opzionale o no.

SSD

Come avrete intuito, un altro componente della rivoluzione targata PCI Express 5.0 sono proprio gli SSD M.2. Al momento le unità con interfaccia PCI Express 5.0 x4 non sono molte, ma esistono e sono in evoluzione costante: MSI oggi introduce lo SPATIUM M570 PRO FROZR che vedete nelle seguenti immagini. In cosa differiscono dagli SSD PCIe 4.0? Ovviamente per la velocità.

I migliori SSD M.2 PCIe 4.0 si fermano a velocità sequenziali sotto 8000 MB/s, con letture intorno ai 7500 MB/s e scritture vicine a 7000 MB/s. I primi SSD PCIe 5.0 apparsi sul mercato qualche mese fa hanno spinto l'asticella a 10000 MB/s per entrambi i valori, mentre le ultime unità hanno toccato valori in lettura e scrittura sequenziale fino a 12400 e 11800 MB/s.

Teoricamente, lo standard PCIe 5.0 permette di creare unità M.2 capaci di prestazioni fino a 14000 MB/s. Gli SSD M.2 PCIe 5.0 hanno attualmente due problematiche, che il prossimo anno probabilmente saranno forse risolte: la prima è il prezzo, la seconda è il raffreddamento.

Nel primo caso è un problema naturale di una tecnologia all'avanguardia che, come tale, si fa pagare cara al lancio: l'arrivo di un maggior numero di unità sul mercato e una maggiore produzione porteranno i prezzi a calare.

L'altro problema è di natura tecnica e richiede che l'industria porti sul mercato controller di nuova generazione che scaldino meno e non richiedano di conseguenza soluzioni di raffreddamento passive elaborate, come quella che vedete, o persino attive.

Alimentatore

L'alimentatore non ha linee PCI Express 5.0, ma con l'arrivo delle unità basate sullo standard ATX 3.0 abbiamo assistito a una novità che prepara il campo alle GPU PCI Express 5.0: un nuovo connettore a 16 pin che rende più semplice l'assemblaggio dei PC.

Si tratta di un connettore (12VHPWR prima e ora 12V2x6) che è teoricamente in grado di erogare fino a 600W (oggi bastano 450W), il che permette alle schede video top di gamma possono di funzionare con un singolo cavo anziché i tre classici a 8 pin, permettendo quello che definiremmo un "decluttering" dei cavi presenti nel nostro PC.

Da rilevare come MSI abbia introdotto già una nutrita schiera di PSU ATX 3.0 e quindi con connettore PCIe 5.0. Qui nelle immagini vedete il MAG A750GL PCIE5, un alimentatore 80 Plus Gold con connettore 12V2x6.

Quest'ultimo rappresenta una revisione del 12VHPWR che facilita la corretta inserzione del cavo nel connettore, evitando surriscaldamento e possibile fusione. MSI ha reso ancora più semplice verificare la corretta inserzione colorando di giallo la metà del connettore che non dovrebbe vedersi: se collegate il cavo all'alimentatore da un capo e alla GPU (per ora solo NVIDIA GeForce RTX 4000) dall'altro, non dovreste vedere il colore giallo. Nel caso lo vedeste dovrete controllare di aver inserito il cavo correttamente.

PCIe 5.0, la velocità che sblocca nuova esperienze

La maggiore velocità del PCI Express 5.0 è un tassello fondamentale per abilitare alcune evoluzioni che si preparano a investire il settore dei PC nei prossimi mesi e anni. Rimanendo all'ambito dei videogiochi, l'avvento del PCI Express 5.0 apre alla diffusione su larga scala di tecnologie come DirectStorage.

Con DirectStorage, Microsoft ha messo a punto una nuova API che rivoluziona la gestione dei dati all'interno del sistema operativo. Oltre a un SSD M.2 NVMe veloce, come lo Spatium M570 PRO appena introdotto, è necessario che abbiate una GPU DirectX 12 con supporto Shader Model 6.0 e un sistema operativo come Windows 11/10.

DirectStorage nasce per mandare in pensione la vecchia architettura di storage di Windows, Win32, nata all'epoca degli hard disk, e sfruttare al meglio gli SSD moderni usando la GPU per la decompressione degli asset di gioco, sgravando la CPU da alcune operazioni al fine di velocizzare e ridurre la frequenza dei caricamenti degli scenari.

L'aumento della complessità dei videogiochi e la creazione di mondi open world sempre più vasti ha imposto all'industria di trovare una soluzione a un problema che a breve sarebbe esploso. Ancora una volta, lo standard PCI Express - 4.0 e 5.0 in particolare - è corso in aiuto.

Il trio composto da GPU moderna, SSD veloce e DirectStorage garantirà un'esperienza di gioco migliore fatta di tempi di caricamento più veloci e meno frequenti, uso maggiore dell'enorme bandwidth degli SSD, carico minore sulla CPU e un impiego maggiore della GPU, ormai sempre più chiamata in causa in un PC moderno.

Inoltre, i PC sono al principio di una rivoluzione chiamata intelligenza artificiale: avere un bus veloce, che consenta alle varie unità di parlarsi velocissimamente tra di loro, non potrà che facilitare il compito degli sviluppatori nell'offrire esperienze sempre più evolute e innovative.

In conclusione...

Il PCI Express 5.0 consolida ulteriormente il ruolo dello standard PCIe nel mondo dei PC e sblocca una serie di novità che solo pochi anni fa non erano alla portata. Il PCI Express 5.0 va visto come la spina dorsale di un PC moderno, qualcosa da cui i migliori sistemi dei prossimi anni non potranno prescindere. Già oggi è possibile creare un PC pronto per lo standard, i componenti ci sono: non manca davvero nulla per realizzare un vero "PC Next-Gen!"