Was sind PCIe 4.0 und 5.0?

Neuere PCIe-Standards bedeuten eine Verbindung mit höherer Bandbreite zu GPUs, SSDs und anderen Peripheriegeräten. Systeme der 12. Generation bieten Unterstützung für PCIe 5.0, während die 11. Generation PCIe 4.0 unterstützt. Alle PCIe-Generationen sind abwärtskompatibel, es gibt also keinen Grund, nicht aufzurüsten.

Highlights:

  • Neuere PCIe-Standards lassen Ihren PC die neuesten GPUs und SSDs voll ausschöpfen.

  • PCIe 4.0 verdoppelt die Bandbreite von 3.0, dem aktuellen Standard; 5.0 verdoppelt die Bandbreite von 4.0 wieder.

  • Weitere CPU-PCIe-Lanes bieten sowohl GPU als auch SSD Zugriff auf CPU-Lanes.

  • Ein Upgrade auf eine PCIe 4.0 SSD bereitet Ihr System auf neue Gaming-Innovationen wie DirectStorage vor.

  • Jede Generation von PCIe ist abwärtskompatibel.

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PCIe 4.0 Geräte werden immer vorherrschender. Die Unterstützung für PCIe 4.0 wurde mit Intel® Core™ CPUs und Motherboards der 11. Generation hinzugefügt, und jetzt bietet die Plattform der 12. Generation PCIe 5.0 und vollständige Abwärtskompatibilität für 4.0- und 3.0-Geräte.

Aber was ist der Unterschied zwischen PCIe 5.0, 4.0 und 3.0? Wie funktioniert die PCIe-Abwärtskompatibilität? Und was sind die Vorteile von CPU-PCIe-Lanes in CPUs der 12. und 11. Generation im Vergleich zu Chipsatz-PCIe-Lanes?

Schauen Sie sich an, wie PCIe 4.0 funktioniert und warum es ein wichtiger Bestandteil der Plattform der 11. Generation ist.

Was ist PCIe 4.0?

Wenn Sie einen PC zuvor gebaut haben, erkennen Sie die PCIe-Steckplätze, die horizontal auf Ihrem Mainboard laufen. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ist ein Erweiterungsbus mit hoher Bandbreite, der häufig zur Verbindung von Grafikkarten und SSDs sowie Peripheriegeräten wie Capture-Karten und Wireless-Karten verwendet wird.

Auf dem Mainboard erscheinen PCIe-Lanes in x1, x2, x4, x8 und x16. Mehr Lanes bedeuten, mehr Bandbreite und ein längerer Steckplatz. GPUs werden in der Regel im oberen x16-Steckplatz installiert, da er die größte Bandbreite und traditionell die direkteste Verbindung zur CPU hat. Moderne PCIe m.2 SSDs verwenden x4-Lanes.

Jede PCIe-Generation ist doppelt so schnell wie ihr Vorgänger. Während PCIe 3.0 eine Datenübertragungsrate von 8 Gigatransfers pro Sekunde hatte, überträgt PCIe 4.0 Daten mit 16 GT/s und PCIe 5.0 bei 32 GT/s. (Die Bitrate wird in Gigatransfers gemessen, um die theoretische maximale Geschwindigkeit vor der Codierung zu zeigen, und die realisierten Geschwindigkeiten können langsamer sein.)

Oberflächlich gesehen sehen neuere PCIe-Steckplätze genauso aus wie 3.0. Darüber hinaus verfügen sie über eine Rückwärts- und Vortwärtskompatibilität: Sie können nicht nur einen PCIe 3.0 SSD mit einem PCIe 4.0 Steckplatz verbinden, sondern können auch eine PCIe 4.0 SSD in einem 3.0 Steckplatz verbinden.

Was sind PCIe-Lanes?

Ein entscheidender Vorteil der Intel® Core™ CPUs der 12. und 11. Generation ist das Hinzufügen von CPU-PCIe-Lanes gemäß den neuen Standards. Intel® Core™ CPUs der 12. Generation bieten bis zu 16 CPU PCIe 5.0-Lanes und bis zu vier CPU PCIe 4.0-Lanes, während Intel® Core™ CPUs der 11. Generation wie der Intel® Core™ i9-11900K bieten bis zu 20 CPU-PCIe-4.0-Lanes.

Nicht alle PCIe-Lanes funktionieren gleich – CPU-PCIe-Lanes verbinden sich direkt mit der CPU, wohingegen Chipsatz-Lanes (oder „PCH-Lanes“) durch den Chipsatz des Mainboards gehen, der sich über eine DMI (Direct Media Interface) mit der CPU verbindet.

Der PCH verwaltet in der Regel Funktionen auf Ihrem Mainboard wie USB-Geräte, Wi-Fi- und Ethernet-Netzwerk und Onboard-Sound. Da die Verbindung zwischen der CPU und dem Chipsatz auf x8 3.0 Gesamtbandbreite begrenzt ist, ist es möglich, die Verbindung zu sättigen, wenn Sie mehrere Speichergeräte einstecken und andere Ressourcen verwenden. Die direkte Verbindung der CPU umgeht diesen Engpass.

Mit den 20 CPU-PCIe-Lanes, die von Intel® Core™-CPUs der 11. Generation bereitgestellt werden, haben PC-Hersteller die Flexibilität, einer GPU und einer NVMe-SSD gleichzeitig den optimalen Weg zu ihrer CPU zu geben. Intel® Core™-CPUs der 12. Generation bieten die gleiche Option bei noch höherer Bandbreite, da ihre PCIe 5.0 mit 16 CPUs die doppelte Geschwindigkeit von 4.0 haben.

In der Vergangenheit konnten Benutzer mit 16 verfügbaren PCIe-3.0-Lanes diesen optimalen Weg zu ihrer CPU nur nutzen, indem sie die Bandbreite ihrer GPU halbieren, was einen weiteren potenziellen Engpass darstellt.

PCIe m.2 SSDs und NVMe SSDs mit Riser-Karten genießen bereits die Vorteile von Laufwerken, die über ein SATA-Datenkabel verbunden werden. Der höhere Durchsatz von PCIe ermöglicht NVMe Speicher, um mehr Daten schnell in eine Warteschlange zu bringen und eine direkte Verbindung zum Mainboard reduziert die Latenz. Die Verbindung mit CPU-PCIe-Lanes trägt weiter zur Reduzierung der Latenz bei, da die Entfernung der Daten, die durch den Chipsatz zurückgelegt werden müssen, entfällt.

Warum auf PCIe 4.0 aktualisieren?

Wie oben erwähnt, verdoppelt jede PCIe-Generation den Durchsatz. Der wahre Vorteil von PCIe 5.0 ist jedoch die vollständige Abwärtskompatibilität und Zukunftssicherheit: Sie wissen, dass neue Hardware keinen Engpass auf Ihrem System hat.

Derzeit sind PCIe 4.0-SSDs für höhere maximale Lese-/Schreibgeschwindigkeiten als PCIe 3.0-SSDs ausgelegt, aber ihre aktuellen Vorteile in der Praxis in Bereichen wie Ladezeiten und große Dateiübertragungen sind gering. Im Laufe der Zeit werden neue Speichercontroller veröffentlicht und sowohl Spiele als auch Anwendungen werden voraussichtlich mehr Vorteile aus modernen SSDs ziehen.

Eine Möglichkeit, dass dies geschieht, ist durch die bevorstehenden Techniken wie DirectStorage, die dazu konzipiert sind, die SSD-Leistung in schweren I/O-Workloads zu verbessern. Da SSDs in der Entwicklung des Spiels der nächsten Generation zur Norm werden, könnte dies zu Fortschritten der Ladezeiten, Asset-Streaming und dem Leveldesign führen.

Von der erwarteten höheren Bandbreite von PCIe 4.0 und 5.0 können auch Grafikkarten profitieren, da ein höherer Durchsatz hilft, schnellere Datenübertragung vom VRAM zu ermöglichen. Aber während PCIe 4.0-Setups 3.0 in synthetischen Benchmarks übertreffen, sind die Vorteile aus der Praxis für Gaming derzeit klein.

Einige Tests deuten darauf hin, dass selbst laufende Spiele in 4K mit aktuellen Grafikkarten die Bandbreite eines PCIe 3.0 x16-Steckplatzes nicht sättigen. Es kann kleinere FPS-Vorteile geben, wenn die gleiche GPU, die in der PCIe 4.0-Konfiguration gegenüber 3.0 ausgeführt wird, aber die Unterschiede sind klein genug, um nicht bemerkt zu werden.

Zusamenfassend, Desktops der 11. und 12. Generation bieten eine Plattform, die Ihnen die Freiheit gibt, zu aktualisieren. Sie tragen dazu bei, dass Sie zukünftige Geräte optimal nutzen können, um das Potenzial Ihres PCs weiter zu erschließen.

Was benötige ich für PCIe 4.0 oder 5.0?

CPU. Für PCIe 5.0 benötigen Sie eine Intel® Core™-CPU der 12. Generation, die darauf ausgelegt ist, Spiele von Grund auf mit bis zu 16 CPU-PCIe-5.0-Lanes und bis zu vier CPU-PCIe-4.0-Lanes zu unterstützen. Für 4.0 benötigen Sie eine Intel® Core™ Desktop-CPU der 11. Generation, die entwickelt wurden, um Spiele von Grund auf mit Funktionen wie PCIe 4.0 und bis zu 20 CPU-PCIe-Lanes zu unterstützen.

Mainboard. Für eine CPU der 12. Generation benötigen Sie einen Chipsatz der Produktreihe 600 mit einem LGA 1700-Sockel. Für die 11. Generation benötigen Sie ein Mainboard der Produktreihe 500 der Z590- oder B560-Reihe. 

PCIe 4.0- und 5.0-Geräte. Obwohl Sie sich bei der anfänglichen Entwicklung oder dem Kauf nicht für eine PCIe 4.0 SSD oder GPU eignen, ist es einfach zu ermitteln, warum Support in Zukunft nützlich ist. Vielleicht beginnen Ports neuer Konsolenspiele sich stärker auf das Streaming in Assets zu verlassen und eine PCIe 4.0 SSD bietet eine greifbar reibungslosere Erfahrung. Oder die nächste Generation von GPUs profitiert von dem doppelten Durchsatz von PCIe 4.0- und 5.0-Steckplätzen. (Beachten Sie, dass PCIe 3.0-Geräte dank der Abwärtskompatibilität auch auf einer PCIe 4.0- oder 5.0-Plattform normal funktionieren.)

Warum spielt PCIe 4.0 und 5.0 eine Rolle?

PCIe 5.0- und 4.0-Plattformen bieten Ihnen mehr Flexibilität. Sie haben mehr Auswahl, wenn Sie neue Peripheriegeräte kaufen und mehr Auswahl beim Konfigurieren. Und mit PCIe 5.0 haben Sie noch mehr Zeit, bevor zukünftige Produkte die verfügbare Bandbreite sättigen.

Viele Benutzer ersetzen entweder ihr Datenspeicherlaufwerk oder ihre Grafikkarte an einem beliebigen Punkt in der Lebenszeit ihres Systems. Wenn Sie einer davon sind, stellt PCIe 5.0 Support sicher, dass Sie in der Lage sind, modernste SSDs und GPUs zu verwenden, die in den nächsten Jahren in ihrer vollen Funktionalität veröffentlicht werden.

Darüber hinaus bieten 20 CPU-PCIe-Lanes einem System die zwei wichtigsten Peripheriegeräte – GPU und SSD – eine direktere Verbindung zur CPU, wodurch die Latenz möglicherweise reduziert wird.

Es ist schwierig, vorherzusagen, welche neuen Peripheriegeräte ein Jahr oder zwei in Zukunft gewünscht sind, aber die Systeme der 12. Generation sind dafür ausgelegt, die optimale Leistung von ihnen zu erzielen.