PC Komponenten wie Prozessoren, Grafikkarten oder SSDs werden immer schneller. Damit das laufend höhere Tempo wirklich realisiert werden kann, müssen auch die Schnittstellen, die die Komponenten verbinden, höhere Durchsatzraten unterstützen.
Seit einigen Monaten gibt es die nächste Generation der weit verbreiteten Hochgeschwindigkeitsschnittstelle «Peripheral Component Interconnect Express» oder PCIe 5.0. Es ist die Mainboard Schnittstelle für periphere Verbindungen wie Grafikkarten, SSDs, Wi-Fi und Ethernet-Hardware. Für eine hohe Rechenleistung eines Computersystems ist das Tempo dieser Schnittstelle entscheidend.
Spezifikation von PCIe 5.0
Äusserlich sehen die neueren PCIe-Steckplätze genauso aus wie die vorherigen Generationen. Unterschiedliche PCIe Verbindungen sind kompatibel, so können PCIe 4.0 Komponenten eine PCIe 5.0 Schnittstelle nutzen, allerdings mit dem Tempo von PCIe 4.0.
Jede PCIe-Generation ist doppelt so schnell wie ihre Vorgänger. Die Geschwindigkeit, mit der Daten oder Informationen von einem Ort zum anderen übertragen werden, wird mit der Masseinheit Gigatransfers pro Sekunde (GT/s) gemessen. Mit PCIe 5.0 können Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 32 Gigatransfers pro Sekunde übertragen werden.
Die PCIe Schnittstellen des Mainboards werden über unterschiedliche viele "Lanes" an den Prozessor angebunden. Die zusätzliche Bandbreite von PCIe 5.0 bedeutet auch, dass Geräte den gleichen Durchsatz bei Verwendung von weniger Lanes erreichen können. Dadurch wird die Anzahl der verfügbaren Lanes freigegeben. So kann beispielsweise eine Grafikkarte, die früher eine x16-Bandbreite, also 16 Lanes, benötigte, um mit voller Geschwindigkeit zu arbeiten, jetzt mit x8 dieselbe Geschwindigkeit erreichen. Dadurch werden acht zusätzliche Lanes verfügbar. Weniger Lanes zu verwenden ist wichtig da von von «Standard-Prozessoren» nur eine begrenzte Anzahl von 24 Lanes zur Verfügung stehen um Komponenten anzubinden. Einzig High End Prozessoren wie AMD Threadripper oder Intel Xeon können die PCIe Schnittstellen mit deutlich mehr Lanes versorgen.
Darüber hinaus bietet PCIe 5.0 auch eine verbesserte Energieeffizienz und unterstützt neue Funktionen wie PAM4-Codierung.
Diese PCIe 5.0 Verbindungen gibt es bereits
Zum jetzigen Zeitpunkt wird die neue Schnittstelle PCIe 5.0 von diesen Komponenten unterstützt:
- Prozessoren: Alle aktuellen AMD Ryzen-Prozessoren der 7000er-Serie sowie Intel Prozessoren der 12. / 13. Generation.
- Mainboards: Die zu diesen Prozessoren passenden High End Mainboards sind mit einer PCIe 5.0 Schnittstelle ausgerüstet. Alle aktuellen AMD Mainboards sowie wenige Intel High End Mainboards haben eine M.2 Schnittstelle, die M.2 SSDs mit PCIe 5.0 anbindet.
- Grafikkarten: Derzeit gibt es keine Grafikkarten auf dem Markt, die PCIe 5.0 unterstützen. Die meisten aktuellen Grafikkarten verwenden PCIe 4.0.
- SSDs: Es gibt erst wenige M.2 SSDs mit PCIe 5.0 Schnittstelle und diese SSDs sind aktuell noch teuer.
PCIe 5.0 ist eine relativ neue Technologie ist. In den nächsten Monaten wird es immer mehr Komponenten mit PCIe 5.0 Unterstützung geben.
Wie nützlich ist diese neue und schnellere Schnittstelle nun in der Praxis?
Diese Vorteile hat PCIe 5.0 in der Praxis
Grafikkarten, die mit PCIe 5.0 angeschlossen sind, können in der Theorie durch die erhöhte Bandbreite von PCIe 5.0 Grafikdaten schneller übertragen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Leistungssteigerung von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel der spezifischen Grafikkarte, dem Spiel oder der Anwendung, die verwendet wird, und anderen Systemkomponenten.
Da aktuelle Grafikkarten noch mit einer PCIe 4.0 Schnittstelle ausgerüstet sind, erfolgt die Datenübertragung mit der Geschwindigkeit von PCIe 4.0, auch wenn das Mainboard eine PCIe 5.0 Schnittstelle hat. Ein grosser Vorteil ist allerdings, dass bei Zuteilung von weniger Lanes für die Grafikkarte, also bei Anbindung über x8 statt x16, bei PCIe 5.0 praktisch kein Leistungsverlust entsteht während bei PCIe 4.0 einige Prozent Leistung verloren gehen. Da viele aktuelle Intel und AMD «Standard» Prozessoren insgesamt nur 24 Lanes für die Anbindung von Komponenten zur Verfügung stellen, gibt es bei einem gut ausgebauten System oft die Situation, dass einer Grafikkarte nur 8 Lanes zugeteilt werden können.
M.2 SSDs, die über PCIe 5.0 angeschlossen sind, können ebenfalls eine doppelt so hohe Bandbreite und damit eine schnellere Datenübertragung bieten als SSDs, die über PCIe 4.0 oder eine ältere Version angeschlossen sind. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass sowohl die M.2 Schnittstelle des Mainboards wie auch die M.2 SSD PCIe 5.0 unterstützen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Leistung einer SSD von verschiedenen Faktoren abhängt, einschliesslich der verwendeten NAND-Flash-Technologie und des Controllers der SSD.
Testresultate aktueller PCIe 5.0 M.2 SSDs überzeugen
Wir haben geprüft wie hoch das Tempo von aktuellen PCIe 5.0 SSDs tatsächlich ist.
Den Test haben wir mit einer aktuellen AMD Plattform vorgenommen nachdem AMD den neuen PCIE Gen 5 Standard auf dem meisten Mainboards sowohl für die Grafikkarte wie auch den ersten M.2 Slot unterstützt. Bei der Intel Plattform ist die Auswahl an Mainboard mit PCIe 5.0 Schnittstellen noch um einiges kleiner.
Dies der Testaufbau:
- 1 TB Crucial T700 SSD mit PCIe 5.0 Technologie
- Asus Prime X670-P Mainboard
- AMD Ryzen 9 7950X3D Prozessor
- 32GB Arbeitsspeicher
- Benchmark Software CrystalDiskMark
Zuerst haben wir die Geschwindigkeit einer aktuellen Gen. 4 SSD als Referenzwert gemessen. Diese erreicht rund 6.5 GB/s beim Lesen und über 6 GB/s beim Schreiben. Bei den zufälligen Zugriffen sind es immer noch rund 3.8 GB/s. Dies ist der Wert den man im Alltagsbetrieb am meisten wahrnimmt.
Nun zu den Gen. 5 SSDs: Die Lesegeschwindigkeit erreicht satte 11.7 GB/s und ist damit nahezu doppelt so schnell wie eine SSD der Gen. 4. Beim Schreiben ist der Unterschied nicht ganz so gewaltig, aber mit 9.7 GB/s immer noch deutlich schneller. Auch die zufälligen Zugriffe sind um rund 2 GB/s schneller.
Bei unserem Test haben wir ausserdem einen Fokus auf die Performance über eine längere Zeit gelegt, denn die Langzeit-Belastung wird bei der praktischen Anwendung häufig vorkommen. Die PCIe 5.0 SSDs werden schnell warm und dadurch drosseln sie den Datendurchsatz merklich. Beim Lesen und Schreiben werden die SSDs nach ca. 10-15 Minuten Dauerbelastung rund 2-2.5 GB/s langsamer, sind damit aber immer noch deutlich schneller als die SSDs der Gen. 4.
Wie unsere Messung zeigt, bieten die ersten PCIe 5.0 SSDs ein beeindruckendes Tempo.
Fazit
Die PCIe 5.0 Schnittstellen der Mainboards sind für die Anbindung von Grafikkarten nützlich, auch wenn die Grafikkarten noch eine PCIe 4.0 Schnittstelle haben. Bei einem umfassenden Ausbau eines Systems und der damit verbundenen x8 Anbindung mit weniger Lanes können dank PCIe 5.0 wenige Leistungsprozente mehr realisiert werden. Alle brentford High End Gamer PC und Workstations sind mit PCIe 5.0 für die Grafikkarte ausgerüstet.
Die SSDs mit PCIe 5.0 Anbindung sind extrem schnell und lohnen sich vor allem dann, wenn grosse Datenmengen umgesetzt werden, wie zum Beispiel bei der Bearbeitung von 4K oder 8K Videomaterial. Durch die schnellen zufälligen Lese- und Schreibwerte sind sie aber auch bei vielen «Standard-Anwendungen» und insbesondere bei Hochleistungs-Berechnungen nochmals schneller als die SSDs mit PCIe 4.0 Anbindung.
Das Tempo muss allerdings «erkauft» werden. Die PCIe 5.0 SSDs sind 3 bis 4 mal teurer als hochwertige PCIe 4.0 SSDs und PCIe 5.0 SSDs werden sehr heiss. Eine gute Kühlung ist für die Performance der SSDs enorm wichtig, weshalb wir in Kombination mit PCIe 5.0 SSDs nur hochwertige Mainboards mit Kühlkörpern einsetzen.
Ab sofort kann bei vielen brentford Gamer PCs und Workstations eine PCIe 5.0 SSD im Konfigurator ausgewählt werden.
