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 64 ГТ/с, т.е. 7.563 Гб/с. Давайте посмотрим на эволюцию PCI-E в комплексной таблице пропускной способности версий и линий.
| Год выпуска | Скорость передачи одной линии | PCI-E х1 | PCI-E х2 | PCI-E х4 | PCI-E х8 | PCI-E х16 |
PCI-E 1.0 | 2002 | 2.5 ГТ/с | 250 Mб/с | 500 Mб/с | 1 Гб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с |
PCI-E 2.0 | 2007 | 5 ГТ/с | 500 Mб/с | 1 Гб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с | 8 Гб/с |
PCI-E 3.0 | 2010 | 8 ГТ/с | ~1 Гб/с | ~2 Гб/с | ~4 Гб/с | ~8 Гб/с | ~16 Гб/с |
PCI-E 4.0 | 2017 | 16 ГТ/с | ~2 Гб/с | ~4 Гб/с | ~8 Гб/с | ~16 Гб/с | ~32 Гб/с |
PCI-E 5.0 | 2019 | 32 ГТ/с | ~4 Гб/с | ~8 Гб/с | ~16 Гб/с | ~32 Гб/с | ~64 Гб/с |
PCI-E 6.0 | 2022 | 64 ГТ/с | ~8Гб/с | ~16 Гб/с | ~32 Гб/с | ~64 Гб/с | ~128 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 | ~4 Гб/с | ~16 Гб/с |
PCI-E 4.0 | ~8 Гб/с | ~32 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 
от цен на игровые видеокарты, смотрите статью «Почему подорожали видеокарты в 2021 году, и когда на них упадут цены».
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.
Друзья, как вообще выбрать материнскую плату для современного ПК, смотрите в статье сайта «Как выбрать материнскую плату ПК в 2022 году».