PCIe 4.0 і PCIe 3.0 – Порівняємо?
PCI Express 4.0 проти PCI Express 3.0: Різниця, Сумісність, Історія Появи
Порівняємо PCIe 4.0 і PCIe 3.0. PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) — це стандарт інтерфейсу для підключення компонентів, таких як відеокарти, твердотільні накопичувачі (SSD), мережеві карти та інші пристрої, до материнської плати комп’ютера. З кожним новим поколінням PCIe пропускна здатність зростає, відкриваючи нові можливості для продуктивності. У цій статті ми порівняємо PCIe 4.0 і PCIe 3.0, розглянемо їхні відмінності, сумісність і історію появи.
Історія появи PCIe
PCI Express був розроблений як заміна застарілим стандартам PCI та AGP, які не могли забезпечити достатню пропускну здатність для сучасних пристроїв. Перша версія PCIe 1.0 була представлена у 2003 році консорціумом PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group). З того часу стандарт еволюціонував через кілька поколінь:
- PCIe 1.0 (2003): Пропускна здатність 2.5 ГТ/с (гігатранзакцій на секунду) на лінію.
- PCIe 2.0 (2007): Подвоєння швидкості до 5 ГТ/с.
- PCIe 3.0 (2010): Значне зростання до 8 ГТ/с завдяки покращеній ефективності кодування.
- PCIe 4.0 (2017): Подальше подвоєння швидкості до 16 ГТ/с.
- PCIe 5.0 (2019) і PCIe 6.0 (2022): Сучасні стандарти, які використовуються в серверних і високопродуктивних системах.
PCIe 3.0 став стандартом де-факто на ринку протягом майже десяти років, але з появою PCIe 4.0 у 2019 році (з масовим впровадженням завдяки AMD Ryzen 3000) почався перехід до нового рівня продуктивності.
Основні технічні характеристики
PCIe 3.0
- Швидкість передачі даних: 8 ГТ/с на лінію.
- Пропускна здатність (на одну лінію): ~0.985 ГБ/с ( після врахування накладних витрат кодування 128b/130b).
- Пропускна здатність для x16: ~15.75 ГБ/с (для відеокарт).
- Кодування: 128b/130b, що забезпечує ефективне використання пропускної здатності.
- Енергоспоживання: Помірне, підходить для широкого спектра пристроїв.
PCIe 3.0 став основою для більшості комп’ютерів у 2010-х роках. Він забезпечував достатню швидкість для відеокарт, SSD і периферійних пристроїв того часу.
PCIe 4.0
- Швидкість передачі даних: 16 ГТ/с на лінію (подвоєння порівняно з PCIe 3.0).
- Пропускна здатність (на одну лінію): ~1.97 ГБ/с.
- Пропускна здатність для x16: ~31.5 ГБ/с.
- Кодування: Залишається 128b/130b, що забезпечує сумісність із PCIe 3.0.
- Енергоспоживання: Дещо вище через більшу швидкість передачі, але оптимізоване для сучасних чипів.
PCIe 4.0 подвоює пропускну здатність, що особливо корисно для швидких NVMe SSD, сучасних відеокарт і мережевих адаптерів із високою пропускною здатністю.
Основні відмінності між PCIe 4.0 і PCIe 3.0
- Пропускна здатність:
- PCIe 4.0 пропонує вдвічі більшу швидкість передачі даних (31.5 ГБ/с для x16 проти 15.75 ГБ/с у PCIe 3.0). Це дозволяє швидше передавати дані між процесором, відеокартою та накопичувачами.
- Наприклад, PCIe 4.0 SSD (як Samsung 990 Pro) можуть досягати швидкості читання/запису до 7–8 ГБ/с, тоді як PCIe 3.0 SSD зазвичай обмежені ~3.5 ГБ/с.
- Сумісність із пристроями:
- PCIe 4.0 забезпечує повну зворотну сумісність із PCIe 3.0 (докладніше нижче).
- Однак пристрої PCIe 3.0, підключені до слота PCIe 4.0, працюватимуть на швидкості PCIe 3.0.
- Затримки:
- Обидва стандарти мають схожі затримки, оскільки використовують однакове кодування (128b/130b). Основна перевага PCIe 4.0 — у пропускній здатності, а не в зменшенні затримок.
- Енергоспоживання:
- PCIe 4.0 вимагає більш точного керування сигналом і може споживати трохи більше енергії, що потребує якіснішого дизайну материнських плат.
- Використання в реальних сценаріях:
- Для відеокарт: Сучасні GPU (наприклад, AMD Radeon RX 6000/7000 або NVIDIA RTX 40) можуть використовувати додаткову пропускну здатність PCIe 4.0, але в іграх різниця з PCIe 3.0 зазвичай мінімальна (1–5% у продуктивності).
- Для SSD: NVMe-накопичувачі PCIe 4.0 значно швидші, що відчутно в завданнях із великими файлами (редагування відео, копіювання даних).
- Для мережевих карт: PCIe 4.0 дозволяє використовувати швидші адаптери (наприклад, 25 Гбіт/с Ethernet).
Сумісність PCIe 4.0 і PCIe 3.0
PCIe розроблений з урахуванням зворотної та прямої сумісності, що робить перехід між поколіннями плавним:
- Зворотна сумісність:
- Пристрій PCIe 4.0 (наприклад, SSD або відеокарта) може працювати в слоті PCIe 3.0, але зі швидкістю PCIe 3.0.
- Наприклад, якщо встановити відеокарту RTX 4080 (PCIe 4.0) у материнську плату з PCIe 3.0, вона працюватиме, але з обмеженою пропускною здатністю (~15.75 ГБ/с для x16).
- Пряма сумісність:
- Пристрій PCIe 3.0 без проблем працює в слоті PCIe 4.0, використовуючи повну швидкість PCIe 3.0.
- Наприклад, старіший SSD (як Samsung 970 EVO) у слоті PCIe 4.0 не отримає приросту швидкості, але працюватиме коректно.
- Фізична сумісність:
- Слоти PCIe x1, x4, x8, x16 фізично однакові для обох стандартів. Різниця лише в швидкості передачі даних.
- Обмеження:
- Для використання PCIe 4.0 потрібна підтримка з боку материнської плати та процесора. Наприклад:
- AMD: Ryzen 3000 (Zen 2) і новіші, а також чипсети X570, B550, X670, X870.
- Intel: Процесори 11-го покоління (Rocket Lake) і новіші з чипсетами Z590, B660, Z690 тощо.
- Якщо материнська плата або процесор підтримують лише PCIe 3.0, слоти працюватимуть на швидкості PCIe 3.0, навіть якщо пристрій сумісний із PCIe 4.0.
Історія появи PCIe 3.0 і PCIe 4.0
PCIe 3.0
- Рік випуску специфікації: 2010.
- Масове впровадження: 2012–2013 роки.
- Контекст:
- PCIe 3.0 з’явився в епоху, коли відеокарти (наприклад, NVIDIA GTX 600/700) і SSD почали вимагати більшої пропускної здатності.
- Стандарт став основою для платформ Intel (Sandy Bridge, Ivy Bridge) і AMD (FX, а згодом Ryzen).
- Переваги на момент випуску:
- Подвоєння пропускної здатності порівняно з PCIe 2.0.
- Покращене кодування (128b/130b замість 8b/10b), що знизило накладні витрати.
- Тривалість популярності:
- PCIe 3.0 залишався домінуючим стандартом до 2019 року завдяки достатній продуктивності для більшості пристроїв.
PCIe 4.0
- Рік випуску специфікації: 2017.
- Масове впровадження: 2019 рік.
- Контекст:
- PCIe 4.0 з’явився завдяки AMD, яка першою представила його в платформі AM4 із процесорами Ryzen 3000 і чипсетом X570.
- Intel приєдналася до PCIe 4.0 лише у 2021 році з процесорами 11-го покоління.
- Зростання популярності швидких NVMe SSD (наприклад, Gen4) і відеокарт із великими обсягами VRAM сприяло попиту на більшу пропускну здатність.
- Переваги:
- Подвоєння пропускної здатності порівняно з PCIe 3.0.
- Підтримка нових технологій, таких як швидші мережеві адаптери та накопичувачі з прямим доступом до пам’яті GPU (DirectStorage).
Чи варто переходити на PCIe 4.0?
Переваги PCIe 4.0
- Для SSD: Значне зростання швидкості для NVMe-накопичувачів Gen4, що корисно для професійних завдань (редагування 4K/8K відео, великі бази даних).
- Для відеокарт: Хоча більшість сучасних ігор не насичує навіть PCIe 3.0 x16, PCIe 4.0 забезпечує запас для майбутніх GPU із більшими вимогами до пропускної здатності.
- Майбутнє: PCIe 4.0 є перехідним стандартом до PCIe 5.0, що робить його актуальним для нових систем.
Обмеження PCIe 4.0
- Реальна різниця: У більшості ігрових сценаріїв PCIe 4.0 не дає значного приросту продуктивності порівняно з PCIe 3.0 для відеокарт.
- Вартість: Материнські плати та пристрої з підтримкою PCIe 4.0 зазвичай дорожчі.
- Сумісність: Потрібні сучасні процесори та чипсети.
Кому потрібен PCIe 4.0?
- Геймерам: Якщо ви використовуєте сучасну відеокарту (наприклад, RTX 3080 або RX 6800), PCIe 3.0 все ще достатньо, але PCIe 4.0 може бути виправданим для майбутніх апгрейдів.
- Професіоналам: Для роботи з великими файлами, швидкими SSD або мережевими адаптерами PCIe 4.0 значно підвищує продуктивність.
- Ентузіастам: Якщо ви будуєте систему з прицілом на майбутнє, PCIe 4.0 — логічний вибір.
Висновок
PCIe 4.0 і PCIe 3.0 — це два покоління одного стандарту, які мають однакову фізичну сумісність, але суттєво різняться за пропускною здатністю. PCIe 3.0, випущений у 2010 році, довгий час був основою для комп’ютерів завдяки своїй універсальності та достатній швидкості. PCIe 4.0, представлений у 2017 році та популяризований AMD у 2019 році, подвоїв пропускну здатність, що особливо корисно для швидких SSD і сучасних відеокарт.
Сумісність між стандартами дозволяє гнучко використовувати пристрої різних поколінь, але для повного використання PCIe 4.0 потрібна сучасна платформа. Якщо ви будуєте нову систему у 2025 році, PCIe 4.0 є розумним вибором, оскільки він забезпечує запас продуктивності та сумісність із майбутніми технологіями, такими як PCIe 5.0. Для оновлення старіших систем PCIe 3.0 все ще залишається актуальним, особливо для геймерів.
PCI Express продовжує розвиватися, і перехід на нові стандарти, такі як PCIe 4.0, — це крок до майбутнього високопродуктивних обчислень.