Интерфейс видеокарты PCI Express: PCIe 4.0, PCIe 5.0, PCIe 6.0

PCI Express — стандарт интерфейса для подключения высокоскоростных компонентов. На каждой материнской плате ПК есть несколько слотов PCIe, которые можно использовать для установки видеокарт, RAID-контроллеров, Wi-Fi или SSD (твердотельных накопителей). Какие именно слот PCIe будут доступны на компьютере зависит от материнской платы, так что перед покупкой обращайте на это внимание.

Слоты PCIe бывают разных конфигураций: x1, x4, x8, x16, x32. Число после «x» указывает, сколько дорожек у слота (как данные передаются на карту и обратно). Слот PCIe x1 имеет одну дорожку и может перемещать данные по одному биту за такт. Слот PCIe x2 имеет две линии и может перемещать данные по два бита за цикл (и т.д.).

Можно вставить карту PCIe x1 в слот PCIe x16, но эта карта получит меньшую пропускную способность. Аналогично, если вставить карту PCIe x8 в слот PCIe x4, то она будет работать только с половиной пропускной способности. Большинству видеокарт требуется слот PCIe x16 для работы.

Сравнение поколений PCI Express

Текущие поколения PCI Express

Стандарты PCI Express в настоящее время бывают таких поколений: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0 и PCIe 4.0. Пропускная способность удваивается с каждым поколением.

Как узнать, какую производительность вы получите при использовании разных поколений? Видеокарта PCIe будет работать с самым низким поколением. Если установить карту PCIe 2.0 в слот PCIe 3.0, вы получите производительность PCIe 2.0.

PCIe 4.0

Стандарт PCIe 4.0 был принят в 2017 году и повышает пропускную способность до 64 Гбит/с. Хотя для твердотельных накопителей стал доступный только в 2019 году. Процессоры AMD Ryzen серии 3000, которые вышли в июле 2019 года, были первыми процессорами поддерживающие PCIe 4.0 x16. Для полной поддержки этого стандарта потрбуются новые материнские платы на чипсете X570.

Будущие поколения: PCIe 5.0 и PCIe 6.0

PCIe 5.0

Официальный стандарт PCIe 5.0 вышел в мае 2019 года. Он обеспечит пропускную способность до 128 Гбит/с. Спецификация совместима с предыдущими поколениями PCIe. Ожидается, что первые устройства PCIe 5.0 поступят в продажу в 2020 году.

PCI-SIG, который устанавливает стандарты PCIe, планирует, что под PCIe 4.0 и PCIe 5.0 будут выпускаться железо одновременно, но PCIe 5.0 будет нацелен на высокопроизводительные компьюетры, требующих наибольшей пропускной способности. А значит, PCIe 5.0 будет использоваться в центрах обработки данных, сетевых средах и высокопроизводительных вычислительных средах (HPC), а для менее требовательных нужд (а к ним относятся персональные компьютеры, в том числе и игровые), подойдут PCIe 4.0.

PCIe 6.0

В июне PCI-SIG объявил, что выпустит стандарты для PCIe 6.0 в 2021 году (спецификация в настоящее время находится в редакции 0.5). Товаров для этого стандарта мы не увидим до конца 2022 года, если не до 2023 года.

PCIe 6.0 удвоит пропускную способность PCIe с 5,0 до 256 ГБ/с среди такого же максимального числа линий х16. Ожидается, что он будет совместим с предыдущими поколениями PCIe.

Устаревшие поколения

Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт на данный момент является шина PCI-Express (PCIe или PCI-E), которая пришла на смену AGP.

Основное различием между PCI-Express 16x и PCI-Express 2.0 в том, что в версии 2.0 была увеличена максимальная пропускная способность до 8 Гбит/с в каждом направлении, а также увеличивает возможности энергоподачи до 300 Вт, для этого на видеокарты устанавливается 2 x 4-штырьковый разъем питания.

PCI-Express реализован в различных версиях, отличающихся пропускной способностью: 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32х. Видеоинтерфейс PCI-E 16x обеспечивает пропускную способность равную 4 Гб/с в каждом направлении. Также были реализации PCI-Exp 8x (в бюджетных SLI- или CrossFire-решениях) и PCI-E 4x (или PCI-Express Lite).

Конечно, чем выше пропускная способность видеокарты, тем выше производительность и FPS в играх. Однако, у видеоинтерфейса AGP пропускная способность была практически такой же, как и у ранних версиях PCI-Express, и преимущество последнего было в масштабировании, а значит можно было подключить одновременно до четырех видеокарт.

Стандарт PCI-Express обеспечивает мощность питания: по напряжению 3,3 В до 3 А, по 12 В – до 5,5 А. Таким образом всего до 76 Вт отдаваемой видеокарте мощности. Но даже этого некоторым видеокартам не хватает и на них устанавливают один или несколько дополнительных 6-контактных разъема PCI-Express, при этом каждый способен дополнительно обеспечить ток по шине 12 В – до 6 А, а значит всего 72 или 144 Вт мощности. Значит PCI-Express 1.1 может обеспечить питание видеокарты, которые потребляют до 220 Вт электроэнергии.

Видеостандарт AGP имеет до 42 Вт отдаваемой мощности, так как по шине питания 3,3 В видеокарта потребляет до 6 А, по 5 В – до 2 А, по 12 В – 1А.

AGP

AGP (Accelerated Graphics Port) –32-битная системная шина для видеокарты. Стандарт был разработан в 1997 году компанией Intel. Хоть стандарт является устаревшим, в продаже все еще можно встретить видеокарты с этим видеоинтерфейсом.

Для сравнения с пропускной способностью PCI Express приведем пример нескольких вариантов шины AGP:

• AGP 1х — 266 Мб/с;
• AGP 2х — 533 Мб/с;
• AGP 4х -1,07 Гб/с;
• AGP 8х — 2,1 Гб/с.