PCI Express 3.0 и 4.0: разница есть или нет

Категория: Жёсткий диск / Железо и периферия / Видеокарты
Добавил: access_timeОпубликовано: 28-05-2021 visibilityПросмотров: 8 420 chat_bubble_outlineКомментариев: 12
Привет, друзья. В этой публикации поговорим о компьютерной шине передачи данных PCI Express, она же PCI-E, это интерфейс подключения к компьютеру различных устройств. И поговорим о PCI-E в контексте разных поколений этого интерфейса – актуального 3.0 и относительно нового 4.0. Почему относительно нового? Уже существует PCI-E поколения 5.0, оно появилось в 2019 году. И обещается в этом, 2021 году появление поколения 6.0. Но даже PCI-E 5.0 – это лишь утверждённая спецификация, сырой стандарт, не претворённый пока что в жизнь. По факту же на современном компьютерном железе реализовано только поколение PCI-E 4.0, и то, реализовано оно слабее, чем PCI-E 3.0. Третье поколение всё ещё актуально, оно очень часто встречается на современном железе. Ведь реализация четвёртого поколения иногда существенно удорожает стоимость устройств. PCI Express 3.0 и 4.0 – какая разница между этими поколениями? Стоит ли переплачивать сегодня за PCI-E 4.0? 

PCI Express 3.0 и 4.0: разница есть или нет

PCI Express: линии и поколения

Итак, друзья, шина PCI-E для подключения различных устройств к компьютеру – видеокарт, высокоскоростных SSD-накопителей NVMe, звуковых карт, сетевых адаптеров, адаптеров Wi-Fi, различных контроллеров-переходников, преобразующих PCI-E в иные интерфейсы и разъёмы подключения (USB, SATA, M.2), профильных устройств типа POST-карт для диагностики материнок и т.п.
PCI-E имеет разную реализацию разъёмов подключения, традиционно это слоты расширения на материнской плате. У слотов может быть разное число линий подключения – х2, х4, х8, х16, х32, у каждой линии своя пропускная способность, и чем больше линий, тем больше в общем пропускная способность слота. Стандартный вариант реализации слотов PCI-E на материнской плате – 2 слота х16 (длинные слоты) и несколько слотов х1 (короткие слоты).
Слоты с 32 линиями на обычных материнках ПК встречаются крайне редко. Слоты могут работать условно: если в один из них установлено устройство, второй работает в режиме пониженного числа линий. Например, если в один слот х16 установлена видеокарта, второй слот х16 работает в режиме х8 или х4. Любое устройство с таким же или меньшим числом линий PCI-E можно подключить в слот на материнке с таким же или большим числом линий. Нельзя подключить только устройство с большим числом линий в слот на материнке с меньшим числом линий.
И вот, друзья, линии PCI-E – это одна характеристика, обуславливающая пропускную способность подключения. А есть другая – версии, они же поколения PCI-E. Чем новее поколение, тем больше его пропускная способность на каждую из линий. И, соответственно, тем больше пропускная способность общего числа линий слота на материнке. 
PCI-E появился в 2003 году, это было его первое поколение. В 2007 году появилось поколение PCI-E 2.0 В 2010 году – поколение PCI-E 3.0, а в 2016 году - PCI-E 4.0. С каждым поколением PCI-E пропускная способность на линию увеличивалась – стартовав с 250 Мб/с в поколении 1.0, в поколении 6.0 достигла неимоверных 7,877 Гб/с. Давайте посмотрим на эволюцию PCI-E в комплексной таблице пропускной способности версий и линий.


PCI-E х1

PCI-E х2

PCI-E х4

PCI-E х8

PCI-E х16

PCI-E 1.0

0,25 Гб/с

0,5 Гб/с

1 Гб/с

2 Гб/с

4 Гб/с

PCI-E 2.0

0,5 Гб/с

1 Гб/с

2 Гб/с

4 Гб/с

8 Гб/с

PCI-E 3.0

0,984 Гб/с

1,97 Гб/с

3,94 Гб/с

3,94 Гб/с

15,8 Гб/с

PCI-E 4.0

1,969 Гб/с

3,94 Гб/с

7,88 Гб/с

15,75 Гб/с

31,5 Гб/с

PCI-E 5.0

3,938 Гб/с

7,88 Гб/с

15,75 Гб/с

31,51 Гб/с

63,02 Гб/с

PCI-E 6.0

7,877 Гб/с

15,75 Гб/с

31,51 Гб/с

63,02 Гб/с

126,03 Гб/с

Пропускная способность каждого нового поколения примерно вдвое больше поколения-предшественника. Вот что ещё важно знать о поколениях PCI-E:
  • Более новое поколение совместимо с более старым поколением (теоретически, на практике иногда бывают проблемы). Например, видеокарты, SSD NVMe и прочие устройства с PCI-E 4.0 будут работать с материнкой PCI-E 3.0. Если, конечно, в случае с SSD NVMe не будет проблем совместимости в плане слота M.2, поддержки технологии SSD NVMe и ограничений процессора (только для AMD);
  • Чтобы видеокарты, SSD NVMe и прочие устройства работали на более новом поколении PCI-E, его должны поддерживать и они, и материнская плата. Т.е. если у вас видеокарта PCI-E 4.0, то и на материнке должен быть PCI-E 4.0. А если у вас SSD PCI-E 3.0, то и на материнке должен быть PCI-E 3.0. Если у какого-то из устройств поколение старше, работа будет ограничиваться пропускной способностью старшего поколения. Вот так, например, разнится линейная скорость чтения и записи данных SSD NVMe Samsung 970 EVO Plus в условиях подключения PCI-E 3.0 и 2.0. Скоростной потенциал накопителя PCI-E 3.0 х4 в режиме PCI-E 2.0 упирается в потолок возможностей интерфейса PCI-E 2.0 х4 и не может перевалить за грань 2000 Мб/с.
  • Узнать, какое поколение PCI-E, а заодно и сколько слотов с какими линиями, поддерживает имеющаяся у вас материнская плата можно способами, описанными в статье «Как узнать PCI-E на компьютере».
Теперь давайте посмотрим отдельно на рассматриваемые поколения PCI-E 3.0 и 4.0. И давайте посмотрим только на их линии х4 и х16. Именно эти линии нас интересуют прежде всего, ведь с ними работают два устройства, для которых значимо поколение PCI-E – SSD-накопители, преимущественно использующие х4, и видеокарты, преимущественно использующие х16.


PCI-E х4

PCI-E х16

PCI-E 3.0

3,94 Гб/с

15,8 Гб/с

PCI-E 4.0

7,88 Гб/с

31,5 Гб/с

В любом из случаев показатели впечатляющие, но что значит разница между PCI Express 3.0 и 4.0 на деле? Со старта чётко дать ответ можем только такой:
PCI Express 3.0 или 4.0 – разница важна только для мощных игровых видеокарт и высокоскоростных SSD NVMe с интерфейсом подключения PCI-E. Ни для каких иных устройств на сегодняшний день поколение PCI-E 4.0 не нужно.
А вот насколько нужен PCI-E 4.0 для видеокарт и SSD PCI-E, и нужен ли вообще с учётом их стоимости в сегодняшних реалиях – давайте разбираться.

PCI Express 3.0 и 4.0 – разница для видеокарт


О разнице PCI Express 3.0 и 4.0 в производительности видеокарт можем говорить только применимо к играм, такая разница есть, но на сегодняшний день она несущественная. Если видеокарта поколения PCI-E 4.0 будет работать в разных режимах PCI-E 3.0 и 4.0, у последнего прирост производительности в большинстве игр будет 1-2%. В некоторых играх, возможно, прирост будет чуть больше – до 5%. PCI-E 4.0 для видеокарт – это скорее задел на будущее, в частности, когда сами игры научатся использовать огромнейшую пропускную способность этого поколения интерфейса.



А вот стоит ли переплачивать сейчас за будущее, либо жить сегодняшними реалиями, давайте разберёмся на примере отслеживания примерной стоимости различных мощных видеокарт PCI-E 3.0 и 4.0 в порядке их рейтинга в бенчмарк-сервисе UserBenchmark.
Рассмотрим двадцатку самых производительных видеокарт по версии этого бенчмарка.

Место в рейтинге

Производи-тельность 

Видеокарта

Поколение PCI-E

Стоимость

1

230 %

Nvidia RTX 3090

PCI-E 4.0

326 тыс. руб.

2

207 %

Nvidia Quadro RTX A6000

PCI-E 4.0

487 тыс. руб. 

3

204 %

Nvidia RTX 3080

PCI-E 4.0

250 тыс. руб.

4

190 %

AMD RX 6900 XT

PCI-E 4.0

167 тыс. руб. 

5

188 %

Nvidia Titan RTX

PCI-E 3.0

308 тыс. руб.

6

177 %

Nvidia Quadro RTX 8000

PCI-E 3.0

529 тыс. руб.

7

173 %

Nvidia Quadro RTX 6000

PCI-E 3.0

406 тыс. руб.

8

171 %

Nvidia RTX 2080 Ti

PCI-E 3.0

Нет в продаже

9

161 %

AMD RX 6800 XT

PCI-E 4.0

116 тыс. руб.

10

160 %

Nvidia Titan V

PCI-E 3.0

308 тыс. руб.

11

153 %

Nvidia RTX 3070

PCI-E 4.0

173 тыс. руб.

12

144 %

Nvidia Titan Xp

PCI-E 3.0

308 тыс. руб.

13

138 %

Nvidia RTX 2080 Super

PCI-E 3.0

95 тыс. руб.

14

136 %

Nvidia GTX 1080 Ti

PCI-E 3.0

173 тыс. руб.

15

135 %

Nvidia Quadro RTX 5000

PCI-E 3.0

151 тыс. руб. 

16

134 %

Nvidia Titan X Pascal

PCI-E 3.0

308 тыс. руб. 

17

134 %

AMD RX 6800

PCI-E 4.0

115 тыс. руб.

18

131 %

Nvidia RTX 3060 Ti

PCI-E 4.0

121 тыс. руб.

19

129 %

Nvidia Quadro P6000

PCI-E 3.0

127 тыс. руб.

20

125 %

Nvidia RTX 2080

PCI-E 3.0

Нет в продаже

Как видим, верхушку рейтинга занимают видеокарты PCI-E 4.0, но во всей двадцатке есть видеокарты PCI-E 3.0, более производительные и более дорогостоящие. Если вы готовы выложить за видеокарту более 100 тыс. руб., конечно, рассмотрите вариант покупки её с интерфейсом PCI-E 4.0. Например, AMD RX 6800-XT PCI-E 4.0, стоящая 116 тыс. руб., будет производительнее, но дешевле ветерана PCI-E 3.0 Nvidia GTX 1080-Ti, которого менее чем за 173 тыс. руб. сейчас на первичном рынке не найти. И AMD RX 6800-XT будет дешевле и производительнее Nvidia RTX 3070 с PCI-E 4.0, стоящей также 173 тыс. руб. Но если говорить о сумме 173 тыс. руб., то лучше за неё приобрести Nvidia RTX 3070 с PCI-E 4.0, чем Nvidia GTX 1080-Ti с PCI-E 3.0.

Если вы не готовы выкладывать больше 100 тыс. руб. за видеокарту, берите её с PCI-E 3.0, возможно, на вторичном рынке. И оставьте будущее будущему. Ну а если вы только сейчас получили шок scream от цен на игровые видеокарты, смотрите статью «Почему подорожали видеокарты в 2021 году, и когда на них упадут цены».

PCI Express 3.0 и 4.0 – разница для SSD NVMe


Увеличенная пропускная способность поколения PCI-E 4.0 открыла перед SSD-накопителями возможность выйти за рамки ограничений PCI-E 3.0. Но многие производители SSD PCI-E 4.0 весьма скудно воспользовались этой возможностью. Есть SSD PCI-E 4.0, максимальная скорость чтения и записи данных которых не выходит за рамки даже пропускной способности PCI-E 3.0, и, очевидно, реализация PCI-E 4.0 у таких накопителей – лишь маркетинговый ход. Есть SSD PCI-E 4.0, которые используют частично возможности PCI-E 4.0 - могут читать данные с максимальной скоростью 5000-6000 Мб/с, но записывают данные с максимальной скоростью до 3000 Мб/с. Всё это, друзья, потому, что одной лишь пропускной способности интерфейса для SSD PCI-E недостаточно, сам накопитель должен быть способен реализовать пропускной потенциал, а это зависит от типа флеш-памяти, контроллера и технологии кэширования данных при записи.

Но, как с видеокартами, в случае SSD PCI-E нельзя сказать, что для них массово PCI-E 4.0 - интерфейс на вырост. Некоторые производители накопителей прекрасно справились с освоением потенциала PCI-E 4.0. Самыми быстрыми сегодня являются отдельные модели SSD NVMe PCI-E 4.0 Intel Optane на памяти 3D Xpoint. Премиальные такие накопители могут читать и записывать данные с максимальной скоростью 7200 Мб/с. Это дорогостоящие накопители, стоят за объём 400 Гб 100 тыс. руб., их при любом раскладе покупать обычному пользователю нет надобности. Самый быстрый SSD PCI-E 4.0 на флеш-памяти сегодня – это Samsung 980 PRO. Терабайтный накопитель Samsung 980 PRO может читать и записывать данные с максимальной скоростью, соответственно, 7000 Мб/с и 5000 Мб/с. Samsung 980 PRO – пока что единственный накопитель, ради которого стоит рассматривать покупку материнки с PCI-E 4.0.
Samsung 980 PRO – представитель первых SSD NVMe от Samsung с интерфейсом PCI-E 4.0, и это собрат Samsung 970 EVO Plus, самого быстрого среди накопителей с интерфейсом PCI-E 3.0. Давайте сравним максимальные скорости работы и цены этих накопителей.

Объём накопителя

Интерфейс подключения

Максимальная скорость чтения

Максимальная скорость записи

Цена

Samsung 970 EVO Plus

250 Гб

PCI-E 3.0

3500 Мб/с

2300 Мб/с

4 200 руб.

500 Гб

PCI-E 3.0

3500 Мб/с

3200 Мб/с

7 500 руб.

1 Тб

PCI-E 3.0

3500 Мб/с

3300 Мб/с

15 500 руб.

2 Тб

PCI-E 3.0

3500 Мб/с

3300 Мб/с

38 000 руб.


Samsung 980 PRO

250 Гб

PCI-E 4.0

6400 Мб/с

2700 Мб/с

6 300 руб.

500 Гб

PCI-E 4.0

6900 Мб/с

5000 Мб/с

11 500 руб.

1 Тб

PCI-E 4.0

7000 Мб/с

5000 Мб/с

23 700 руб.

2 Тб

PCI-E 4.0

7000 Мб/с

5100 Мб/с

66 000 руб.

Samsung 980 PRO дороже Samsung 970 EVO Plus на 33-34%, а в исполнении модели на 2 Тб дороже аж на 42%.

Теперь давайте посмотрим на синтетические тесты этих двух накопителей и сравним их модели на 500 Гб. В тестах CrystalDiskMark Samsung 980 PRO немногим не дотягивает до заявленных производителем скоростей чтения и записи данных. Но в целом его показатели последовательной скорости с разной глубиной очереди (тесты SEQ1M Q8T1 и SEQ1M Q1T1) значительно выше, чем у Samsung 970 EVO Plus. В многопоточном тесте рандомной обработки мелких данных (RND4K Q32T16) у Samsung 980 PRO небольшой перевес, но он есть. В однопоточном тесте рандомной обработки мелких данных (RND4K Q1T1) Samsung 980 PRO прочитал данные быстрее, но записал их быстрее Samsung 970 EVO Plus.
Но, друзья, всё это синтетика, в реалиях работы с компьютером обычного пользователя даже максимальные скорости NVMe-накопителя SSD PCI-E 3.0 будут запредельными. Если вы не копируете часто данные, если вы не работаете с виртуальными машинами, если вы не проводите на компьютере иных операций, где может раскрыться потенциал SSD PCI-E 4.0, вам с лихвой хватит и возможностей хорошего SSD PCI-E 3.0 типа Samsung 970 EVO Plus. В работе операционной системы, в играх, в рендеринге видео у SSD PCI-E 4.0 никакого преимущества перед SSD PCI-E 3.0 не будет.

Что ещё говорит в пользу SSD PCI-E 3.0? Рынок SSD PCI-E 4.0 сегодня пока ещё скудноват, а вот на рынке же SSD PCI-E 3.0 найдём огромнейшее разнообразие моделей, в том числе в бюджетной нише.



PCI Express 3.0 и 4.0 – разница в цене материнских плат


Цены на материнские платы с PCI-E 3.0 и двумя слотами M.2 PCI-E, согласно данным сайта компьютерной компании НИКС, стартуют от 5100 руб. Но, например, за материнку PCI-E 3.0 на чипсете Intel Z490, предусматривающую разгон, придётся выложить от 11900 руб.
Цены на материнки PCI-E 4.0 с двумя слотами M.2 PCI-E стартуют от 7100 руб. Но, что интересно, за материнку на продвинутом чипсете Intel Z590 с возможностью разгона и кучей наворотов придётся также выложить от 11 900 руб.
Так что, друзья, материнская плата – возможно, единственное устройство, которое точно есть резон сегодня приобрести с интерфейсом PCI-E 4.0.

Подводя итоги…


Ну и давайте подытожим: PCI Express 3.0 и 4.0: разница есть или нет? Разница есть, но в случае с видеокартой несущественная, в случае с SSD NVMe – нужная не всем, обычным пользователям точно нет. А вот разница в цене видеокарт и SSD NVMe с PCI-E 3.0 и 4.0 – в большей части случаев весьма существенная. Совершенно не нужно сейчас переплачивать за эти устройства, со временем они станут дешевле. А вот толковую материнскую плату с PCI-E 4.0 можно брать уже сейчас. Таким образом вы обеспечите себе шанс в будущем приобрести видеокарту или SSD NVMe с PCI-E 4.0, когда эти устройства будут и доступнее по цене, и лично для вас будет целесообразность в их покупке.


tagsКлючевые слова
     Рекомендуем другие статьи по данной теме
Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите и нажмите Ctrl+Enter

Добавить комментарий

Комментарии (12)

  1. img
    29 мая 2021 15:49 admin
    Администратор
    какие устройства PCI-E 4.0 кроме видеокарт, SSD бывают ещё?
     
    Звуковые карты, сетевые адаптеры, Wi-Fi-адаптеры, GSM-модемы, контроллеры USB.

    За счёт чего у Samsung 980 PRO 1 ТБ максимальная скорость записи 5000 Мб/с и у этой же модели, только на 250 Гб, скорость записи 2700 Мб/с?

    У Samsung 980 PRO 1 ТБ и Samsung 980 PRO 250 Гб одинаковый контроллер Elpis и один и тот же тип памяти 128-слойной TLC 3D V-NAND, так что разница скорее всего в работе микропрограммы контроллера.
    Цитировать replyОтветить
  2. img
    29 мая 2021 15:15 Artist
    Гость
    За счёт чего у Samsung 980 PRO 1 ТБ максимальная скорость записи 5000 Мб/с и у этой же модели, только на 250 Гб, скорость записи 2700 Мб/с?
    Цитировать replyОтветить
  3. img
    29 мая 2021 15:02 Гость Sanchez
    Гость
    Скажите, а какие устройства PCI-E 4.0 кроме видеокарт, SSD бывают ещё?
    Цитировать replyОтветить
  4. img
    29 мая 2021 13:00 admin
    Администратор
    Материнские платы от Intel, созданные на чипсете 500-й серии: B560 и H510 не поддерживают работу RAID 0, 1, 5, 10 массивов. Поддерживают материнки Z590, H570.
    Материнские платы всех последних 3 поколений чипсетов на базе AM4 от AMD поддерживают работу RAID 0, 1, 10 массивов, в том числе самый дешманский A320, не говоря о продвинутых B550, X570 с поддержкой PCIe 4.0.
    Насчёт лучшей реализации работы RAID-массивов, то лично у нас возникли проблемы с производительностью RAID 0-массива на материнке с чипсетом Z490 от Intel, об этом мы написали подробную статью, при этом от поддержки ASUS и Intel никакого ответа вообще нет до сих пор, хотя была указана ссылка на подробную статью:
    https://remontcompa.ru/hard-disk/2307-raid-0-iz-dvuh-ssd-m2.html

    В ближайший месяц будем тестировать новые материнки с PCIe 4.0, посмотрим на результат.
    Цитировать replyОтветить
  5. img
    29 мая 2021 12:06 Andrey Filippov
    Гость
    Здравствуйте! Помогла ваша статья произвести восстановление массива RAID и возник вопрос касательно версий PCI-Express. На новых платформах PCI Express 4.0 лучше реализована поддержка RAID 0, 1, 5, 10 массивов? Я имею ввиду материнские платы с чипсетом и процессорами от AMD или чипсетом и процессорами от Intel?
    Цитировать replyОтветить
  6. img
    29 мая 2021 09:27 glavred
    Администратор
    Цитата: Grey3
    Старшее поколение - это PCI-E 5.0 ! А PCI-E 1.0 - младшее!

    Старше то, что появилось раньше.
    Цитировать replyОтветить
  7. img
    28 мая 2021 23:36 Grey3
    Немного непонятно написано. Что значит "старшего"?
    Если у какого-то из устройств поколение старше, работа будет ограничиваться пропускной способностью старшего поколения.
    Старшее поколение - это PCI-E 5.0 ! А PCI-E 1.0 - младшее!
    Здесь уместнее написать "древнее". Тогда цитата будет правильной!
    Или прямо написать "старше по возрасту".
    Цитировать replyОтветить
  8. img
    28 мая 2021 13:34 Фёдор
    Гость
    а уже говорят существует PCI-E 5.0! И устройства уже какие-то есть что-ль?
    Если они даже уже и есть, то вам их некуда будет ещё подключать года этак 2, а ещё цены на них явно будут недемократичные, т.е., надо будет в карман свой заглянуть.
    Цитировать replyОтветить
  9. img
    28 мая 2021 11:37 admin
    Администратор
    Насчёт устройств с поддержкой PCI-E 4.0, то SSD уже ожидаются осенью этого года.
    Цитировать replyОтветить
  10. img
    28 мая 2021 11:16 Геймер
    Гость
    Уже существует PCI-E поколения 5.0, оно появилось в 2019 году.

    Вчера только спорили про PCI-E 4.0 и 3.0, а уже говорят существует PCI-E 5.0! И устройства уже какие-то есть что-ль?
    Цитировать replyОтветить
  11. img
    28 мая 2021 10:48 Гость Студент
    Гость
    Убедительно! В вашем стиле.
    Цитировать replyОтветить
  12. img
    28 мая 2021 10:34 Александр
    Гость
    Хорошая статья. Спасибо.
    Цитировать replyОтветить