Ποιες οι διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0;

Πολλές φορές ερχόμαστε αντιμέτωποι με την ορολογία του PCI Express. Το συναντάμε δε, τόσο στις κάρτες γραφικών αλλά και στους νέους τύπους σκληρών δίσκων, NVMe SSD. Στο μικροσκόπιο του PCsolution316 μπαίνουν οι διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0. Θα κάνουμε τις απαραίτητες μετρήσεις θα τα δοκιμάσουμε και ουσιαστικά θα δούμε τι κερδίζουμε και τι όχι αν επιλέξουμε κάποιο από αυτά τα πρωτόκολλα.

Πρωτόκολλο PCIe 3.0.

Πρόκειται για το πιο διαδεδομένο αυτή τη στιγμή, καθώς όλες οι μητρικές τις προηγούμενης γενιάς φέρανε τη συγκεκριμένη υποστήριξη. Οι κάρτες γραφικών επίσης, όπως για παράδειγμα οι Nvidia RTX 3000 series χρησιμοποίησαν αυτό το πρωτόκολλο. Λίγο πολύ όλοι έχουμε συναντήσει έννοιες όπως PCIe 3.0 x16, x8 ή x4 (lanes), τα οποία θα τα δούμε στη συνέχεια τι σημαίνουν. Το PCIe 3.0 κυκλοφόρησε το 2010 και χρησιμοποίησε ταχύτητα μεταφοράς τα 8GT/s, μια μέτρηση που αφορά τον ρυθμό μεταφοράς ανά λωρίδα (lane).

Κάθε έκδοση του PCI Express αυξάνει τη ταχύτητα μεταφοράς στο διπλάσιο* σε σχέση με τη προηγούμενη. Έτσι το PCI Express 1.0 είχε 2.5 GT/s, 2.0=5 GT/s, 3.0=8.0 GT/s, 4.0=16 GT/s και το 5.0 έχει πλέον 32 GT/s.

* Η διαφορά του PCIe 2.0 με το 3.0, δεν είχε διπλάσια ταχύτητα μεταφοράς ακριβώς.

Τι είναι τα lanes (λωρίδες) στο PCIe;

Μια λωρίδα PCIe είναι ένα σύνολο τεσσάρων καλωδίων ή ιχνών σήματος σε μια μητρική πλακέτα. Κάθε λωρίδα χρησιμοποιεί δύο καλώδια για την αποστολή και δύο καλώδια για τη λήψη δεδομένων, επιτρέποντας τη χρήση του πλήρους εύρους ζώνης (full duplex) προς τις δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Κάθε CPU μπορεί να υποστηρίξει μόνο περιορισμένο αριθμό λωρίδων PCIe.

CPU vs chipset PCIe lanes.

Οι περισσότερες CPU υποστηρίζουν στην πραγματικότητα τέσσερις περισσότερες λωρίδες PCIe από αυτές που διαφημίζονται ότι έχουν (αν και αυτό δεν είναι πάντα σίγουρο). Αυτές οι επιπλέον τέσσερις λωρίδες χρησιμοποιούνται ως σύνδεσμος υψηλής ταχύτητας στο chipset της μητρικής πλακέτας. Το chipset μοιράζει το διαθέσιμο εύρος ζώνης μεταξύ μιας σειράς διαφορετικών λειτουργιών. Η ακριβής λειτουργικότητα ποικίλλει μεταξύ μητρικών πλακών, αλλά περιλαμβάνει όλες τις ενσωματωμένες λειτουργίες εισόδου/εξόδου (I/O) όπως Ethernet, SATA, USB και ήχο.

‘Οπως παρατηρούμε, ο επεξεργαστής είναι μια συσκευή που μπορεί να επηρεάσει την απόδοση μας αν έχει περιορισμένα lanes.

Ποιες συσκευές χρησιμοποιούν PCIe.

Οι κύριες συσκευές που χρησιμοποιούν λωρίδες PCIe είναι κάρτες γραφικών. Αυτές μάλιστα χρησιμοποιούν μια υποδοχή x16 για να παρέχουν έως και 16 λωρίδες PCIe. Οι NVMe SSD χρησιμοποιούν έως και 4 λωρίδες PCI Express και μπορούν να συνδεθούν χρησιμοποιώντας υποδοχές PCIe, υποδοχή M.2, U.2 ή DIMM.2. Άλλες συσκευές που χρησιμοποιούν λωρίδες PCIe είναι κάρτες επέκτασης, όπως κάρτες ήχου, κάρτες δικτύου, κάρτες επέκτασης USB και ελεγκτές raid. Εάν μια CPU που έχει μόνο 16 λωρίδες PCIe έχει διαμορφωθεί με κάρτα γραφικών και M.2 SSD, θα μειώσει τον αριθμό των λωρίδων που χρησιμοποιούνται από την κάρτα γραφικών σε 8, αυτόματα. Αυτό θα συμβεί για να απελευθερωθούν τέσσερις λωρίδες για τον SSD.

Οι υποδοχές PCIe που έχουν σχεδιαστεί για περισσότερες από μία λωρίδες PCIe, μπορούν να λειτουργούν με μειωμένο αριθμό λωρίδων. Οι λωρίδες μπορούν να εκτελεστούν μόνο σε διαμορφώσεις x1, x4, x8 και x16. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να προσφέρετε σε μια κάρτα γραφικών 12 λωρίδες, ακόμα και εάν χρειάζεστε μόνο τέσσερις για έναν SSD NVMe M.2.

Διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0.

Καλά όλα τα παραπάνω, αλλά ας δούμε πόσο μεγάλη διαφορά έχει η απόδοση μιας κάρτας γραφικών όταν χρησιμοποιεί το PCIe 3.0 ή το 4.0.

Επιλέξαμε την Nvidia RTX 3070, μια κάρτα γραφικών που υποστηρίζει το PCIe 4.0 και φυσικά μητρική και επεξεργαστή με την ίδια λογική. Επεξεργαστή τοποθετήσαμε τον AMD Ryzen 5700X και μητρική την MSI MAG X570 Tomahawk WIFI, σε ανάλυση 1440p.

Διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0; Benchmarks σε games.
Η διαφορά απόδοσης μετάξύ των PCIe 3.0 και 4.0 στο Battlefield V.
Διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0; benchmarks στο Warzone.
Διαφορά απόδοσης στο COD Warzone.
Διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0; Red dead Redemption 2 benchmark.
Red dead redemption 2 διαφορές με PCIe 3.0 και 4.0.

Πόσo μεγάλες είναι οι διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0;

Θεωρητικά οι ταχύτητες όπως αναφέραμε παραπάνω είναι διπλάσιες από τη μια έκδοση στην άλλη. Όμως πρακτικά δεν είναι τόσο αισθητές καθώς οι τεχνολογίες που αναπτύσσονται στις κάρτες γραφικών για παράδειγμα δεν προλαβαίνουν να αξιοποιήσουν τα πρωτόκολλα στο μέγιστο βαθμό.

Θεωρητικά μια κάρτα γραφικών με PCIe 4.0 θα έπρεπε να μας προσφέρει τα διπλάσια fps σε σχέση με μια PCIe 3.0. Όμως αυτό δεν συμβαίνει στη πραγματικότητα.

Απόδοση επεξεργαστών με διαφορετικά PCIe.

Όσον αφορά το gaming λοιπόν, παρατηρούμε ότι δεν θα δούμε (στη κυριολεξία) σχεδόν καμία διαφορά στο παιχνίδι μας. Επίσης δεν έχει ακόμα κυκλοφορήσει κάρτα γραφικών με PCIe 5.0 ώστε να μπορέσουμε να κρίνουμε τι παραπάνω μπορεί να μας προσφέρει. Δεν ισχύει όμως το ίδιο με μητρικές πλακέτες και επεξεργαστές. Ήδη οι intel 12ης γενιάς επεξεργαστές, έχουν τη δυνατότητα να τοποθετηθούν σε chipset με υποστήριξη PCIe 5.0. Επιπλέον δέχονται και τις νέες μνήμες RAM, DDR5. Μπορείτε να διαβάσετε για τους νέους επεξεργαστές τις intel (αν και τώρα περιμένουμε τις 13ης γενιάς) και φυσικά για τις DDR5 RAM. Τα δύο πρόσφατα άρθρα μου “DDR5, ο νέος τύπος μνήμης.” και “Αναβάθμιση σε επεξεργαστή Intel 12ης γενιάς” θα σας δώσουν τις επιπλέον πληροφορίες που ίσως χρειαστείτε.

Βλέποντας τις μετρήσεις μεταξύ επεξεργαστών θα μπορέσουμε να αποφασίσουμε αν όντως οι διαφορές είναι τόσο μεγάλες που αξίζει μια αναβάθμιση.

Επέλεξα αρχικά έναν επεξεργαστή με ενσωματωμένα γραφικά. Tον είχα επιλέξει μεταξύ άλλων σε ένα από τα τελευταία άρθρα “Οι 4 καλύτεροι φτηνοί Intel και AMD επεξεργαστές με ενσωματωμένα γραφικά.” Πρόκειται για τον AMD Ryzen 5 5600G, ο οποίος υποστηρίζει PCIe 3.0 και 16 ΜΒ L3 Cache. Τον συγκρίναμε ήδη τότε με τον AMD Ryzen 5 5600X, έναν εξαιρετικό επεξεργαστή για gaming, με υποστήριξη PCIe 4.0 και 32 MB L3 Cache.

5600X VS 5600G cinerbench R.23 benchmarks.
Οι διαφορές μεταξύ των επεξεργαστών δεν δείχνουν αρκετά μεγάλες.

Βλέπουμε λοιπόν, ένα μικρό δείγμα διαφοράς μεταξύ ενός επεξεργαστή που φέρει το πρωτόκολλο PCIe 4.0 και ενός με PCIe 3.0. Οι διαφορές δεν είναι τόσο μεγάλες όμως όπως θα περίμενε κανείς όσον αφορά καθαρά την απόδοση επεξεργαστή.

Διαφορές μεταξύ PCIe 4.0 και 5.0.

Ας δούμε πως αποδίδει τώρα ένας επεξεργαστής που μπορεί να τοποθετηθεί σε μητρική με υποστήριξη PCIe 5.0 και μνήμης RAM DDR5 και PCIe 4.0 και DDR4. Ο επεξεργαστής που βάλαμε για μέτρηση είναι ο intel i5 12600K, ένας φανταστικός επεξεργαστής για κάθε εργασία και εκπληκτική απόδοση.

Cinebench r.23 intel i5 12600k DDR5 VS DDR4.
Τελικά φαίνεται ότι ο intel i5 12600K αποδίδει καλύτερα με DDR4 μνήμες και PCIe 4.0

Όπως υποστηρίξαμε στο άρθρο, αρχίζει να αποδεικνύεται, δεν είναι τόσο μεγάλη η διαφορά μεταξύ των πρωτοκόλλων PCIe 3.0, 4.0 και 5.0 καθώς οι τεχνολογίες των επεξεργαστών και των καρτών γραφικών, δεν μπορούν ακόμα να αξιοποιήσουν στο μέγιστο τις ταχύτητες που αυτά προσφέρουν.

Ποιο πρωτόκολλο να επιλέξω αν φτιάξω καινούργιο PC;

Έτσι όπως είναι σήμερα η αγορά, με την έλευση του PCIe 5.0 και μέχρι να αρχίσει να αποδίδει καλά, το ιδανικό είναι να δημιουργήσουμε ένα σύστημα με PCIe 4.0. Αυτό επειδή, θα βρούμε οικονομικότερα πακέτα τόσο σε μνήμες DDR4, μητρικές και φυσικά επεξεργαστές και κάρτες γραφικών. Δεν έχουμε να ζηλέψουμε κάτι σε απόδοση και σίγουρα θα ικανοποιήσει το σύστημα αυτό κάθε απαίτηση μας.

Τελικά πόση διαφορά έχουν σε ταχύτητα οι εκδόσεις των PCIe;

Στο παρακάτω πίνακα θα δείτε αναλυτικά τις διαφορές που έχουν σε ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων τα διάφορα πρωτόκολλα PCI Express.

Ταχύτητα PCIe 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 x1 x2 x4 x8 x16.
Οι ταχύτητες ανάλογα την έκδοση των PCIe και των lanes.

Επίλογος και συμπεράσματα. Διαφορές μεταξύ PCIe.

Τελικά όπως είδαμε τα παραπάνω δεδομένα με μετρήσεις συγκρίσεις και αποδόσεις, δε θεωρώ επιβεβλημένη τη μετάβαση από το PCIe 3.0 σε κάποιο ανώτερο. Αν όμως σήμερα καλούμαστε να αναβαθμίσουμε το σύστημα μας τότε θα πρότεινα να μεταβούμε στο PCIe 4.0 καθώς είναι αρκετά αν όχι υπερβολικά ικανοποιητικό για όποια εργασία και αν το θέλουμε. Στο gaming δε, αποδίδει εξαιρετικά και αντί να δώσουμε ένα σωρό λεφτά για μνήμες DDR5 και νέες μητρικές, μπορούμε να αποκτήσουμε εξαιρετικές DDR4 και απίστευτες σε απόδοση με πολύ λιγότερα χρήματα.

Ακολούθησε το PCsolution316 στο Google News αν σου άρεσε το παραπάνω άρθρο “Ποιες οι διαφορές μεταξύ PCIe 3.0, 4.0 και 5.0;” Mην ξεχάσεις να εγγραφείς στο Newsletter.

Συχνές ερωτήσεις χρηστών:

Ουσιαστικά το PCIe 4.0 προσφέρει τη διπλάσια ταχύτητα από το 3.0. Όμως ακόμα οι συσκευές δεν αξιοποιούν στο μέγιστο τη τεχνολογία αυτή με αποτέλεσμα να μην έχουμε αξιοσημείωτες διαφορές.

Ακόμα οι DDR4 μνήμες RAM αποδίδουν εξίσου εξαιρετικά και η τιμή τους είναι πιο προσιτή από αυτές των DDR5. Τη συγκεκριμένη δεν αξίζει η απόκτηση τους.

Ακόμα δεν έχει κυκλοφορήσει κάρτα γραφικών που να χρησιμοποιεί το PCIe 5.0. Ακόμα και όταν αυτό συμβεί, δεν θα αξιοποιεί στο μέγιστο το πρωτόκολλο αυτό.

Στην ουσία σε αυτό που θα βλέπετε στην οθόνη, ειδικά αν έχετε ποιοτικές συσκευές, δεν θα διαφέρει ούτε θα είναι αισθητό αν μεταβείτε σε PCIe 4.0. Στη περίπτωση που έχετε παλιό επεξεργαστή και κάρτα γραφικών που δεν αποδίδει καλά τότε ενδύκνειται η μετάβαση σε ανώτερο πρωτόκολλο.

By Themis

Ο τομέας της τεχνολογίας, δικτύων και υπολογιστών, είναι οι αδυναμίες μου, καθώς και τα Pc enthusiasm builds. Αγαπημένη μου εταιρεία είναι η AMD και λατρεύω τα συστήματα που δημιουργώ με τα προϊόντα της. Μέσω του Blog θα μοιραστώ μαζί σας ιδέες, προτάσεις αλλά και λύσεις, για να ταξιδέψουμε μαζί στον κόσμο της τεχνολογίας.

Αφήστε μια απάντηση