PCI Express 3

PCI Express 3.0 и 4.0: в чем разница

Недавно на рынке компьютерных комплектующих стали появляться устройства с поддержкой интерфейса PCI Express 4.0. Появление новой версии вызвало у пользователей вопросы. Далеко не все понимают, что такое PCI Express 4.0, в чем разница между PCI Express 3.0 и 4.0 и насколько они совместимы друг с другом.

Что такое PCI Express 3.0 и 4.0

PCI Express (PCIe, PCI-e) – основный интерфейс для подключения к компьютеру дополнительных комплектующих. Его используют для подключения видеокарт, твердотельных накопителей (SSD), звуковых и сетевых карт, а также других устройств.

Интерфейс PCI Express появился в 2003-м году и с тех пор широко распространился, вытеснив шину PCI, которая ему предшествовала. За первые несколько лет появилось 3 версии данного интерфейса, которые получили названия PCI Express 1.0 (2003-й год), PCI Express 2.0 (2007-й год) и PCI Express 3.0 (2010-й год).

На версии 3.0 развитие интерфейса несколько затормозилось. С 2010-го по 2017-й новых версий не появлялось, и версия 3.0 являлась последней и самой актуальной. Впрочем, скорости передачи данных, которую обеспечивала третья версия было вполне достаточно. При использовании всех 16 линий скорость достигала 15,8 ГБайт/с.

PCI Express версии 4.0 появился в 2017 году и с тех пор выход новых версий ускорился. PCI Express 5.0 был выпущен в 2019-м, а версия 6.0 ожидается в 2021-м.

Реальные устройства с использованием PCI-e 4.0 начали появляться в продаже в 2019-м году. Первыми стали видеокарты AMD Radeon RX 5500 XT, Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT, а также материнские платы для процессоров AMD на базе чипсетов TRX40, X570 и B550. С распространением 4-й версии интерфейса возник вопрос, какие преимущества он предоставляет и стоит ли за него переплачивать при сборке компьютера. Поскольку комплектующие с его поддержкой стоят пока заметно дороже.

В чем разница между PCI Express 3.0 и 4.0

Основная разница между PCI Express 3.0 и 4.0 заключается в скорости передачи данных. Каждая версия PCI Express получает удвоение пропускной способности и 4-я версия не исключение. При использовании 16 линий через PCI-e 4.0 можно передавать данные со скоростью
31,5 ГБайт/с, что в два раза больше, чем при использовании версии 3.0.

ГодВерсияПропускная способность
(на 16 линий)
20021.04,0 Гбайт/с
20072.08,0 Гбайт/с
20103.015,8 Гбайт/с
20174.031,5 Гбайт/с

Разница в пропускной способности выглядит впечатляюще, но многим устройствам такая большая скорость на данный момент не нужна. Поэтому реальный прирост производительности может быть намного меньше.

Например, в таблице внизу приведены результаты видеокарты Radeon RX 5700 XT при ее подключении с помощью PCI-e 3.0 и PCI-e 4.0. Как видно, более высокая пропускная способность PCI-e 4.0 практически не влияет на производительность видеокарты в играх.

Средний FPS на максимальных настройках в FullHD
PCI-e 3.0PCI-e 4.0
Shadow of the Tomb Raider104105
Gears 5100101
Red Dead Redemption 26666
Metro Exodus5252
Borderlands 38283
The Division 2101101
Assassin’s Creed Odyssey6464

С другой стороны, твердотельные диски (SSD) очень чувствительны к скорости подключения и в этом случае разница между PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0 более заметна.

Например, в таблице внизу приведены результаты двух похожих SSD накопителей: FireCuda 510 и FireCuda 520. Первый из которых использует интерфейс PCI-e 3.0, а второй PCI-e 4.0.

FireCuda 510 2 ТбайтFireCuda 520 2 Тбайт
PCI-e 3.0PCI-e 4.0
Последовательное чтение3450 Мбайт/с5000 Мбайт/с
Последовательная запись3200 Мбайт/с4400 Мбайт/с

Как видно, при последовательном чтении прирост производительности почти полуторакратный. В новых SSD, которые будут выпускаться под PCI-e 4.0 эта разница может быть еще существенней.

Совместимость PCI Express 3.0 и 4.0

При появлении новых версий PCI Express всегда сохраняет полную совместимость с предыдущими версиями интерфейса. PCI Express 4.0 не является исключением и также полностью совместим с предшественниками.

При этом совместимость двунаправленная. Это означает, что вы можете приобрести новую видеокарту с PCI-e 4.0 и установить ее в старую материнскую плату с поддержкой 3.0, а также наоборот, старые видеокарты с 3.0 поддерживаются новыми материнскими платами с 4.0.

При подключении двух устройств с разными версиями PCI-e они будут работать на той версии интерфейса, которая поддерживается обоими устройствами. В случае использования устройств с интерфейсами 3.0 и 4.0 они будут работать на версии 3.0.

Radeon RX 5500 XT: PCI-e 4.0 против PCI-e 3.0

Видеокарты AMD на архитектуре Navi — первое поколение графических ускорителей, использующих шину PCI-express новой версии 4.0. При этом сам новый интерфейс доступен только материнским платам под сокет AM4 и только для актуального поколения — чипсетов 500-ой серии и процессоров 3000-ой серии. Остальная же часть материнок для десктопных ПК довольствуется интерфейсом версии 3.0.

Благодаря сквозной совместимости PCI-express новые видеокарты можно использовать в материнских платах и с версией 3.0, и даже с более ранней 2.0. Но остается вопрос, как сильно меньшая пропускная способность интерфейса сказывается на производительности видеокарты. А специфика современного интернета такова, что любой неизученный вопрос в нем автоматически превращается в повод для спекуляций.

Обвинить старшие модели видеокарт на чипе Navi 10 довольно трудно: подробное исследование на тему зависимости Radeon RX 5700 XT от версии интерфейса PCI-express уже давно выложил портал techpowerup. Оказалось, что разница составляет буквально один процент.

Однако RX 5500 XT несколько другой случай. Помимо младшего чипа Navi 14, от собратьев по линейке его отличает и количество линий PCI-express. Если 5700 XT, 5700 и 5600 XT используют 16 линий, то 5500 XT довольствуется лишь восемью.

И, разумеется, для известной части интернет-жителей данное обстоятельство является поводом для рассказов о чуть ли не двухкратной разнице в производительности RX 5500 XT. Мол, в обзорах все используют 4.0 (особенно в том случае, если для обзора использовалась платформа Intel, где PCI-e 4.0 отсутствует в принципе), а вот если вы лично купите эту карту и поставите в плату с 3.0 — то все будет в разы хуже.

Именно разницу при использовании интерфейса PCI-e 4.0 и 3.0 мы сегодня и проверим.

Вариант статьи для тех, кто не умеет читать

Тестовый стенд и методика тестирования

Конфигурация тестового стенда аналогична той, что использовалась в материале о прошивке RX 5600 XT.

  • Центральный процессор: AMD Ryzen 9 3900X;
  • Система охлаждения процессора: ID-Cooling SE-224-XT Basic;
  • Термоинтерфейс: Arctic MX-4;
  • Материнская плата: Gigabyte X570 Aorus Master;
  • Дисковая подсистема: SSD Gigabyte GP-ASM2NE6200TTTD + HDD Western Digital WD10EZRX-00A8LB0;
  • Оперативная память: G.Skill SniperX F4-3400C16D-16GSXW, 2x8gb;
  • Корпус: Corsair Carbide 270R;
  • Блок питания: Cougar GX-F 750.

Частота центрального процессора фиксирована на отметке в 4200 МГц, оперативная память разогнана до 3800 МГц при одновременном подъеме частоты шины Infinity Fabric до 1900 МГц, что позволило сохранить соотношение 1:1.

Переключение между двумя версиями интерфейса PCI-e осуществлялось с помощью соответствующего пункта в биос материнской платы.

Тесты в играх выполнялись в двух режимах: с высокими и средними настройками графики. Разрешение экрана в обоих случаях — Full-HD. За замеры производительности отвечал MSI Afterburner, показатели внутриигровых бенчмарков не учитывались.

RX 5500 XT 8gb

Стоит сразу же оговориться: разницу в пропускной способности интерфейса никто не отрицает: 8 линий PCI-e четвертой версии обеспечивают явно большую скорость передачи данных, чем те же 8 линий версии 3.0. Причем это подтверждает и соответствующий тест в бенчмарке 3Dmark:

Как можно видеть, в режиме 3.0 скорость передачи данных составляет 7.16 гигабит в секунду, при переключении в режим 4.0 — уже 14.38 гигабит в секунду. То есть, скорость буквально в два раза выше.

Однако это — тест пропускной способности интерфейса, а не производительности видеокарты. А она, в свою очередь, зависит не от того, сколько данных в теории можно передать, а от того, какой объем реально обрабатывает видеокарта.

Если перейти непосредственно к тестам производительности, то картина оказывается совершенно иной:

В режиме PCI-e 4.0 мы получаем 12 822 итоговых балла в тесте 3Dmark Fire Strike, и 14 194 балла за графику. Результат в тесте Unigine Superposition, измеряющем исключительно производительность графической системы, — 6596 баллов, средний фпс — 49,34 кадра в секунду.

Переключаясь в режим PCI-e 3.0, мы видим следующую картину. 3Dmark выдаёт уже 12 773 итоговых балла и 14 152 балла за графику — то есть, в сравнении с PCI-e 4.0, мы теряем 49 и 42 балла соответственно, что не составляет даже 1 процента от общего значения и вполне укладывается в погрешность измерений.

Результат в Unigine Superposition чуть более показателен: 6550 баллов и ровно 49 кадров. То есть минус 46 баллов и 0,24 кадра в секунду — что, впрочем, тоже находится в пределах погрешности.

Но если синтетика не может показать явную разницу в производительности, может, эта разница проявится в реальных играх?

И в играх разница не выходит за пределы погрешности. Причем не только на высоких настройках графики, где общее значение фпс ниже, но и на средних, где разница в натуральном выражении должна быть более заметной, в реальности мы получаем всего 1-2 кадра и не всегда в пользу режима 4.0

Можно сделать вывод, что RX 5500 XT несмотря на использование лишь 8 линий PCI-e зависит от версии интерфейса не в большей степени, чем старшие карты на Navi 10.

Однако. этот вывод будет лишь промежуточным.

RX 5500 XT 4gb

Все сказанное выше относится к видеокарте с объемом памяти в 8 гигабайт. Но существуют версии RX 5500 XT с 4 Гб набортной памяти. О них также есть гипотеза.

Она гласит следующее: при заполнении собственной памяти видеокарта на 4 Гб вынуждена задействовать часть объема оперативки. А поскольку обмен данными происходит через ту же шину PCI-e, то для младшей версии разница между 3.0 и 4.0 должна быть существенной.

Это мы и проверим.

RX 5500 XT в версии на 4 Гб выпущен компанией Sapphire и отличается от MSI бо̀льшими частотами ГПУ (в среднем, 1870 МГц против 1840) — поэтому не спешите удивляться, что результаты в синтетике выше, чем у версии с 8 гигабайтами памяти.

Итак, в режиме PCI-e 4.0 мы получаем 12 895 итоговых баллов и 14 328 баллов за графику в 3Dmark Fire Strike. Результат в Unigine Superposition — 6680 баллов и 49,96 средних фпс.

Переключаемся в режим PCI-e 3.0 — видим 12 893 и 14 288 баллов в 3Dmark Fire Strike. Минус 2 и 40 баллов по сравнению с PCI-e 4.0, и эта разница опять не составляет даже 1 процента.

В Unigine Superposition — 6662 балла и 49,83 кадра в секунду. Опять же, разница в пределах погрешности измерений.

Поскольку можно предположить, что синтетические тесты используют не весь объем набортной памяти видеокарты, тесты в играх с младшей версией RX 5500 XT были проведены исключительно на высоких настройках графики, где потребление памяти должно быть закономерно выше.

Однако, как показали замеры, в Full-HD на высоких настройках графики далеко не каждая игра полностью использует 4 Гб набортной памяти.

Исключением является только Red Dead Redemption 2. Здесь действительно можно заметить разницу между двумя режимами PCI-express, однако основную роль здесь играет уже не шина, а сам объем памяти: разница между картами с 4 и с 8 гигабайтами гораздо заметнее. И даже в режиме PCI-e 4.0 карта с меньшим объемом памяти оказывается заметно медленее при тех же настройках графики.

В остальных же случаях ни версии интерфейса PCI-e, ни объем набортной памяти не оказывают существенного влияния на производительность системы.

Нет смысла отрицать, что интерфейс PCI-e версии 4.0 обеспечивает большую пропускную способность по сравнению с 3.0. Но так же бессмысленно и утверждать, что производительность современных видеокарт в режиме 4.0 выше в два раза, или даже на 20 %. Пропускная способность шины — это, конечно, хорошо, но лишь в контексте того, насколько ей может воспользоваться конкретная карта.

Простая аналогия: если при переезде все ваши вещи помещаются в пару чемоданов — вы, конечно, можете вызвать грузовой фургон, но ровно с тем же успехом ваши чемоданы поместятся и в багажнике обычного такси.

Radeon RX 5500 XT — карта далеко не флагманского уровня. Она не оперирует такими объемами данных, при которых версия интерфейса PCI-e или количество доступных линий имели бы важное значение. Так что обе версии карты на Navi 14 можно смело ставить в материнские платы с интерфейсом версии 3.0.

http://comp-security.net/pci-express-3-0-%D0%B8-4-0-%D0%B2-%D1%87%D0%B5%D0%BC-%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0/
http://club.dns-shop.ru/blog/t-99-videokartyi/30849-radeon-rx-5500-xt-pci-e-4-0-protiv-pci-e-3-0/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *