PCIe 3.0 vs. PCIe 4.0 vs. PCIe 5.0: Was ist der Unterschied?

Manchmal ist es kaum zu glauben, wie schnell sich die Technologie weiterentwickelt. Es scheint, als hätte AMD uns gestern seine Ryzen 3000-CPUs-Serie vorgestellt, die mit PCI Express 4.0 als eines seiner Headliner-Features geliefert wurde. Intel hat erst seine 2021 auf den Markt gebrachten Rocket-Lake-CPUs eingeholt. Es scheint jedoch, als sei die Branche wieder bereit, sich weiterzuentwickeln. Es wird gemunkelt, dass Alder Lake Intel-CPUs der 12. Generation mit PCI Express 5.0, der neuen Version der Spezifikation, ausgeliefert werden.

Vielleicht haben Sie gerade einen neuen brennenden PC mit Unterstützung für PCIe 4.0 bekommen. Somit stellt sich die Frage: Was sind die Unterschiede zwischen PCIe 5.0 und den bestehenden Versionen? Und sollte es mich interessieren?

PCIe 5.0 vs. PCIe 4.0: Verdoppeln Sie die Bandbreite

Die größte Verbesserung zwischen verschiedenen PCI-Express-Generationen ist meist immer eine Erhöhung der Bandbreite um fast genau das Doppelte.

Die Transferrate der ersten Version des Standards, PCIe 1.0, lag bei rund 250 MB/s über eine einzelne Lane (x1) und erreichte 2,5 GT/s (Gigatransfers). Mit der Einführung von PCIe 2.0 wurde sie auf 500 MB/s bzw. 5 GT/s verdoppelt.

Mit PCIe 4.0 stieg es auf 1,97 GB/s und 16 GT/s, was eine Verdoppelung von PCIe 3.0s 985 MB/s und 8 GT/s bedeutet. Ich bin sicher, Sie haben die Übung inzwischen verstanden – jede neue Generation verdoppelt die Bandbreite ihres Vorgängers oder ist fast zu verdoppeln.

PCIe 5.0 ist keine Ausnahme.

PCIe 5.0 ist der direkte Nachfolger des PCIe 4.0-Standards. Und wieder verdoppeln sich Bandbreite und Gigatransferrate gegenüber der vorherigen Generation, sodass Daten mit deutlich schnelleren Geschwindigkeiten übertragen werden können. 32 Gigatransfers pro Sekunde oder 32 GT/s und eine Transferrate von 3,94 GB/s stehen auf dem Tisch. PCIe 4.0 war schon wahnsinnig schnell: Sie müssen sich nur eine PCIe 4.0-fähige NVMe-SSD und die damit erreichbaren Lese-/Schreibgeschwindigkeiten ansehen. PCIe 5.0 wird über die gleiche Anzahl von Lanes doppelt so schnell sein.

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Geschwindigkeiten zu verdoppeln ist natürlich leichter gesagt als getan. Während die physische Verbindung gleich bleibt und PCIe 5.0 vollständig abwärtskompatibel mit früheren PCI-Express-Generationen bleibt, ändern sich seine Anforderungen, um der höheren Geschwindigkeit gerecht zu werden. Motherboards, die PCIe 5 unterstützen, müssen beispielsweise mehr Fähigkeiten unter der Haube hinzufügen, um Signalverlust und Rauschen zu bewältigen. Dies liegt daran, dass eine schnellere Ausführung zu mehr Signalintegritätsproblemen (SI) führen kann, und dies muss berücksichtigt werden, um Fehler so weit wie möglich in Schach zu halten.

Die folgende Version von PCI Express, PCIe 6.0, die sich bereits in der Entwicklung befindet (wie Sie wahrscheinlich schon erraten haben, ist die PCI-SIG-Konsortium bewegt sich schnell), wird in Bezug auf Bandbreitenerhöhung und Signalintegrität durch den Einsatz von PAM-4. unterstützt signalisieren. PCIe 5.0 muss jedoch konventionellere Methoden verwenden, um Platz für diese höheren Geschwindigkeiten zu schaffen: Motherboard-Leiterbahnen von besserer Qualität und dickere PCBs mit mehr Schichten, um den Signalverlust zu minimieren und Impedanz.

Warum sollte ich mich für PCI Express 5.0 interessieren?

Dinge wie unsere Grafikkarten brauchen nicht wirklich die obszönen Mengen an Bandbreite, die PCIe 5.0 liefert, zumindest jetzt nicht. Schließlich schafft es nicht einmal der größte und leistungsstärkste aus NVIDIAs aktuellem Lineup, die RTX 3090, eine PCIe 4.0 x16-Verbindung vollständig zu sättigen. Es gibt jedoch viele Anwendungsfälle, in denen PCIe 5.0 nützlich sein könnte, sowohl für Verbraucheranwendungen als auch für professionellere. Geräte, die von mehr Bandbreite profitieren können, können diese richtig nutzen, während andere, die nicht wirklich mehr Geschwindigkeit benötigen, stattdessen mit weniger Lanes effizienter arbeiten können.

Auf der Verbraucherseite ist der Hauptvorteil von PCIe 5.0 der Hochgeschwindigkeitsspeicher. Auf der Speicherseite NVMe-Laufwerke mit PCIe 5.0 werden die Geschwindigkeiten rasend schnell. Zum Beispiel, Samsungs 980 Pro, die oft als die goldene Stufe der PCIe 4.0-Laufwerke angesehen wird, kann sequentielle Lesegeschwindigkeiten von bis zu 6.900 Megabyte pro Sekunde erreichen. Ein Laufwerk mit PCIe 5.0-Geschwindigkeit könnte möglicherweise das Doppelte erreichen. Hochgeschwindigkeitsspeicherung ist wichtiger denn je, mit Dingen wie Microsofts DirectStorage verspricht, unser Spielerlebnis erheblich zu verbessern. Obwohl PCIe 5.0 derzeit nicht unbedingt erforderlich ist, ist es wahrscheinlich, dass es sich in Zukunft als nützlich erweisen wird.

PCIe 5.0 wird auch in Rechenzentren sehr wichtig werden, da schnelle Speicherung und Hochgeschwindigkeitsnetzwerke für die Kommunikation unerlässlich sind. Einige Server-Netzwerkschnittstellen erwägen in nicht allzu ferner Zukunft einen Übergang von 100-GbE-Netzwerken zu 400 GbE, und PCIe 5.0 wird dies möglich machen. Die Vollduplex-Bandbreite eines PCIe 5.0 x16-Links beträgt 128 GB/s. Ein Vollduplex-400-GbE-Link erfordert 800 Gbit/s Bandbreite. In Bytes entspricht dies 100 GB/s Gesamtbandbreite, die eine PCIe 5.0 x16-Verbindung verarbeiten kann.

Wann kommt PCIe 5.0?

Der Standard wurde bereits veröffentlicht. Die endgültige PCI Express 5.0-Spezifikation wurde am 29. Mai 2019 veröffentlicht, während Jiangsu Huacun im November 2019 den ersten PCIe 5.0-Controller zeigte. Bisher haben wir es jedoch noch in keinem endgültigen Produkt gesehen. Die neuesten CPUs von Intel und AMD, Rocket Lake bzw. Zen 3 sind derzeit nur PCIe 4.0 kompatibel, wie die meisten derzeit auf dem Markt befindlichen PCI-Express-Peripheriegeräte, egal ob Grafikkarte oder NVMe SSDs.

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Sie kommen jedoch bald. Wir erwarten, dass Intels CPUs der 12. Erlensee wird auch Start mit neuer Steckdose, DDR5-RAM-Unterstützung und neue Motherboard-Chipsätze. Was AMD betrifft, werden zwar bald neue CPUs mit einem neuen AM5-Sockel auf den Markt kommen, diese werden jedoch nicht von vornherein mit PCIe 5.0-Unterstützung ausgestattet sein. Stattdessen kann es ein paar Generationen dauern, bis AMD in Aktion tritt.

Blitzschneller Speicher, Netzwerk und Grafik

PCI Express 5.0 wird eine der heißesten Neuerungen im Computer-Ökosystem sein. Mit der doppelten Übertragungsrate und Bandbreite von PCIe 4.0 und der vierfachen Übertragungsrate von PCIe 3.0 ist es ein Generationssprung, der wird sich darauf auswirken, wie wir unsere PCs verwenden und atemberaubende SSD- und Netzwerkgeschwindigkeiten ermöglichen und Dinge ermöglichen, die vorher nicht möglich waren Wirklichkeit.

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