PCI Express ist heutzutage eine beliebte Technologie, und viele fragen sich, was es ist, was es tut und warum es so viel Aufhebens um Grafikkarten, Solid-State-Laufwerke und Motherboards gibt, die PCI Express 4.0 unterstützen . In diesem Artikel werden wir diese Fragen beantworten. Wir werden auch versuchen, etwas Licht ins Dunkel zu bringen, was PCIe - Lanes sind, welche Arten von PCIe -Steckplätzen es gibt und was es Neues bei PCI Express 4.0 gibt . Wenn Sie neugierig sind, mehr zu erfahren, lesen Sie weiter:

Was ist PCI Express und wofür steht es?

PCI Express steht für Peripheral Component Interconnect Express und stellt eine Standardschnittstelle zum Anschluss von Peripheriehardware an die Hauptplatine eines Computers dar. Mit anderen Worten, PCI Express oder abgekürzt PCIe ist eine Schnittstelle, die interne Erweiterungskarten^{(is an interface that connects internal expansion cards)} wie Grafikkarten, Soundkarten, Ethernet- und Wi-Fi-Adapter^{(graphics cards, sound cards, Ethernet and Wi-Fi adapters)} mit dem Motherboard verbindet. Darüber hinaus^{(Furthermore)} wird PCI Express auch verwendet, um einige Arten von Solid-State-Laufwerken^{(solid-state drives)} anzuschließen , die normalerweise sehr schnell sind.

Welche Arten von PCI-Express -Steckplätzen und -Größen gibt es und was bedeuten PCIe- Lanes?

Um die Erweiterungskarten mit dem Motherboard zu verbinden, verwendet PCI Express physische Steckplätze. Die gängigen PCI-Express - Steckplätze, die wir auf Motherboards sehen, sind PCIe x1 , PCIe x4 , PCIe x8 und PCIe x16 . Die Zahl hinter dem Buchstaben „x“ gibt uns die physikalischen Abmessungen des PCI-Express -Steckplatzes an, die wiederum durch die Anzahl der darauf befindlichen Pins bestimmt wird. Je höher die Zahl, desto länger der PCIe -Steckplatz und desto mehr Pins verbinden die Erweiterungskarte mit dem Steckplatz.

Darüber hinaus gibt Ihnen die Zahl „x“ auch an, wie viele Spuren in diesem Erweiterungssteckplatz verfügbar sind. So vergleichen sich die häufig verwendeten PCIe - Steckplätze:

• PCIe x1: hat 1 Lane , 18 Pins und 25 mm Länge
• PCIe x4: hat 4 Lanes , 32 Pins und 39 mm Länge
• PCIe x8: hat 8 Lanes , 49 Pins und 56 mm Länge
• PCIe x16: hat 16 Lanes , 82 Pins und 89 mm Länge

PCI-Express - Lanes sind Pfade zwischen dem Motherboard-Chipsatz und PCIe -Steckplätzen oder anderen Geräten, die Teil des Motherboards sind, wie z. B. der Prozessorsockel, M.2-SSD -Steckplätze, Netzwerkadapter, SATA - Controller oder USB - Controller.

Bei PCI Express ist jede Lane individuell, was bedeutet, dass sie nicht von verschiedenen Geräten gemeinsam genutzt werden kann. Wenn Ihre Grafikkarte beispielsweise an einen PCIe x16 -Steckplatz angeschlossen ist, bedeutet dies, dass ihr 16 unabhängige Lanes zugeordnet sind. Außer der Grafikkarte kann keine andere Komponente diese Bahnen verwenden.

Hier ist eine Idee, die es Ihnen erleichtern könnte, zu verstehen, was PCI-Express - Lanes sind: Stellen Sie sich einfach vor, dass PCI-Express eine Autobahn ist und die Autos, die darauf fahren, die Daten sind, die übertragen werden. Je mehr Fahrspuren Sie auf einer Autobahn zur Verfügung haben, desto mehr Autos können darauf fahren; Je mehr PCIe -Lanes Sie haben, desto mehr Daten können übertragen werden.

Eine PCI-Express -Karte kann in jeden auf dem Motherboard verfügbaren ^{(PCI Express)}PCIe -Steckplatz passen und funktionieren , solange dieser Steckplatz nicht kleiner als die Erweiterungskarte ist. Sie können beispielsweise eine PCIe x1 -Karte in einen PCIe x16 -Steckplatz einbauen. Sie können jedoch nicht das Gegenteil tun. Sie können beispielsweise eine PCIe-x1 -Soundkarte in einen PCIe-x16 -Steckplatz einbauen, aber Sie können keine PCIe- x16^{(PCIe x16)} -Grafikkarte in einen PCIe-x1 -Steckplatz einbauen.

Welche PCI-Express -Versionen gibt es und welche Datenübertragungsgeschwindigkeiten (Bandbreite) unterstützen sie?

Heute werden vier Versionen von PCI Express verwendet: PCI Express 1.0 , PCI Express 2.0 , PCI Express 3.0 und PCI Express 4.0 . Jede PCIe-Version unterstützt etwa die doppelte Bandbreite der vorherigen PCIe^{(Each PCIe version supports roughly double the bandwidth of the previous PCIe)} . Hier ist, was jeder von ihnen bietet:

• PCI Express 1.0: hat eine Bandbreite von 250 MB/s per lane
• PCI Express 2.0: hat eine Bandbreite von 500 MB/s per lane
• PCI Express 3.0: hat eine Bandbreite von 984.6 MB/s per lane
• PCI Express 4.0: hat eine Bandbreite von 1969 MB/s per lane

Denken Sie daran^(Remember) , dass PCIe- Steckplätze nicht nur eine, sondern mehrere Lanes bieten können? Die von uns geteilten Bandbreitenwerte werden mit der Anzahl der auf einem PCIe -Steckplatz verfügbaren Lanes multipliziert. Wenn Sie berechnen möchten, wie viel Bandbreite für eine bestimmte Erweiterungskarte zur Verfügung steht, müssen Sie deren PCIe -Bandbreite pro Lane mit der Anzahl der dafür verfügbaren Lanes multiplizieren.

Beispielsweise hat eine Grafikkarte, die PCI Express 4.0 unterstützt und an einen PCIe x16 -Steckplatz angeschlossen ist, Zugriff auf eine Gesamtbandbreite von etwa 31,51 GB/s . Das ist das Ergebnis der Multiplikation von 1969 MB/s mit 16 ( PCIe -Bandbreite pro Lane * 16 Lanes). Beeindruckend, oder?

So skalieren PCI-Express - Versionen, wenn Sie PCI-Express - Lanes berücksichtigen:

In Zukunft werden neue PCI-Express- Versionen wie PCI Express 5.0 und PCI Express 6.0 kommen . Die PCIe 5.0 - Spezifikation wurde im Sommer 2019 fertiggestellt und bietet eine Bandbreite von bis zu 3938 MB/s pro Lane und bis zu 63 GB/s in x16 - Konfiguration. Wir werden es jedoch wahrscheinlich nicht bald auf Computerhardware für Verbraucher sehen.

Ist das neueste PCI Express 4.0 allgemein verfügbar?

Derzeit ist PCI Express 4.0 die schnellste verfügbare Spezifikation für Heimcomputer. PCI Express 4.0 wird jedoch nur von AMD auf seinen neuesten Motherboards unterstützt, die auf dem X570-Chipsatz in Kombination mit AMD Ryzen-Prozessoren der dritten Generation basieren. ^{(PCI Express 4.0 is only supported by AMD on its latest motherboards that are based on the X570 chipset paired with AMD Ryzen processors from the third generation.)}Wenn Sie diese nicht haben, macht es keinen Sinn, Grafikkarten oder Solid-State-Laufwerke zu kaufen, die PCIe 4.0 unterstützen .

Apropos, obwohl es bereits viele SSDs gibt , die PCIe 4.0 unterstützen , sind die einzigen Grafikkarten, die mit PCIe 4.0 funktionieren, AMDs Radeon ^(AMD)RX 5000s^{(Radeon RX 5000s)} , wie Radeon RX 5700 XT und Radeon RX 5700 . Intel hat noch keine Unterstützung für PCI Express 4.0 auf seiner Hardware angeboten.

Wie wirkt sich PCI Express 4.0 auf die Geschwindigkeit Ihrer Grafikkarte aus?

Einige Leute stellen eine interessante Frage: Wirkt sich die schnellere und neuere PCI-Express-4.0 -Spezifikation positiv auf die Geschwindigkeit der Grafikkarte aus? Die schnelle Antwort ist nein^(no) , das tut es nicht, und Sie erhalten nicht mehr Bilder pro Sekunde! Hier ist der Grund:

Wenn Sie ein Spiel spielen, verwendet die Grafikkarte ihren dedizierten RAM ( GDDR ), um die Texturen zu speichern, die zum Rendern der Frames auf dem Bildschirm verwendet werden. Neben den GPU -Takten ist dieser Grafikspeicher das Wichtigste dafür, wie viele Frames Sie pro Sekunde erhalten.

Die Grafikkarte muss nur die PCI-Express -Schnittstelle verwenden, die sie mit dem Motherboard verbindet, wenn sie mit dem Prozessor kommunizieren oder Texturen aus dem Systemspeicher (dem RAM des Computers ) laden muss. Das sollte nicht oft vorkommen, da moderne Grafikkarten über viel eigenen RAM verfügen . Und selbst wenn es passiert, bleiben die Texturen, wenn sie einmal über die PCI-Express -Schnittstelle aus dem System- RAM übertragen und in den Speicher der Grafikkarte geladen wurden, dort. Der Grund dafür ist, dass der Grafikspeicher um ein Vielfaches schneller ist als der Arbeitsspeicher^(RAM) des Systems .

Keine der heute verfügbaren Grafikkarten benötigt die volle Bandbreite, die die PCI Express 4.0 x16 - Steckplätze bieten. Weitere Informationen finden Sie in unserer Analyse über die Auswirkungen von PCI Express 4.0 im Vergleich zu PCI Express 3.0 in heutigen Desktop-Computern: PCI Express 4 vs. PCIe 3: Gibt es eine Leistungsverbesserung?^{(PCI Express 4 vs PCIe 3: Is there a performance improvement?)}

Was ist mit der Kompatibilität der PCI-Express- Versionen?

Alle PCI-Express- Versionen sind untereinander kompatibel. Beispielsweise funktioniert eine PCI Express 4.0 -Grafikkarte auch dann, wenn Sie sie an ein Motherboard anschließen, das nur PCI Express 3.0 oder sogar 2.0 unterstützt. Allerdings wird die Bandbreite der PCI-Express -Schnittstelle durch den kleinsten Faktor begrenzt. Wenn Sie beispielsweise eine PCI Express 4.0 -SSD an ein Motherboard anschließen, das nur PCI Express 3.0 unterstützt, funktioniert diese SSD mit PCIe 3.0 . Anstatt Zugriff auf eine Bandbreite von 7,88 GB/s zu haben, kann es nur 3,94 GB/s verwenden , sodass seine maximale theoretische Geschwindigkeit halbiert wird.

Haben Sie weitere Fragen zu PCI Express ?

Jetzt sollten Sie eine bessere Vorstellung davon haben, was PCI Express ist, und mehr über die verschiedenen Arten von PCIe- Steckplätzen, Lanes und Versionen erfahren. Haben Sie weitere Fragen, die wir beantworten könnten? Wenn Sie dies tun oder etwas zu diesem Artikel hinzufügen möchten, zögern Sie nicht, unten einen Kommentar zu hinterlassen.

What is PCI Express? Do PCIe lanes, slots, and versions matter?

PCI Express is a рopular technology these days, and many are asking what it is, what it does, and why there's so much fuss about graphics cards, solid-state drives, and motherboards that ѕupport PCI Express 4.0. In this articlе, we're going to answer these questions. We are also gоіng to try to shed some light on what PCIe lanes are, what types of PCIe slots are there, and what's new in PCI Εxpress 4.0. If уou're curious to learn more, read on:

What is PCI Express, and what does it stand for?

PCI Express stands for Peripheral Component Interconnect Express and represents a standard interface for connecting peripheral hardware to the motherboard on a computer. In other words, PCI Express, or PCIe abbreviated, is an interface that connects internal expansion cards such as graphics cards, sound cards, Ethernet and Wi-Fi adapters to the motherboard. Furthermore, PCI Express is also used to connect some types of solid-state drives that are usually very fast.

What types of PCI Express slots and sizes are there, and what to PCIe lanes mean?

To interconnect the expansion cards to the motherboard, PCI Express uses physical slots. The common PCI Express slots we see on motherboards are PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, and PCIe x16. The number that comes after the "x" letter tell us the physical dimensions of the PCI Express slot, which, in its turn, is determined by the number of pins on it. The higher the number, the longer the PCIe slot and the more pins that interconnect the expansion card to the slot.

Furthermore, the "x" number also tells you how many lanes are available in that expansion slot. Here's how the commonly used PCIe slots compare:

• PCIe x1: has 1 lane, 18 pins, and 25 mm in length
• PCIe x4: has 4 lanes, 32 pins, and 39 mm in length
• PCIe x8: has 8 lanes, 49 pins, and 56 mm in length
• PCIe x16: has 16 lanes, 82 pins, and 89 mm in length

PCI Express lanes are paths between the motherboard chipset and PCIe slots or other devices that are part of the motherboard, such as the processor socket, M.2 SSD slots, network adapters, SATA controllers, or USB controllers.

In PCI Express, each lane is individual, meaning that it cannot be shared between different devices. For example, if your graphics card is connected to a PCIe x16 slot, it means that it has 16 independent lanes dedicated just to it. No other component can use those lanes except the graphics card.

Here's an idea that might make it easier for you to grasp what PCI Express lanes are: just imagine that PCI Express is a highway and the cars that drive on it are the data that's being transferred. The more lanes you have available on a highway, the more cars that can drive on it; the more PCIe lanes you have, the more data that can be transferred.

A PCI Express card can fit and work on any PCIe slot available on the motherboard, as long as that slot is not smaller than the expansion card. For example, you can fit a PCIe x1 card in a PCIe x16 slot. However, you can't do the opposite. You can mount, for instance, a PCIe x1 sound card in a PCIe x16 slot, but you cannot mount a PCIe x16 graphics card in a PCIe x1 slot.

What PCI Express versions are there, and what data transfer speeds (bandwidth) do they support?

There are four versions of PCI Express in use today: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0, and PCI Express 4.0. Each PCIe version supports roughly double the bandwidth of the previous PCIe. Here's what each of them offers:

• PCI Express 1.0: has a bandwidth of 250 MB/s per lane
• PCI Express 2.0: has a bandwidth of 500 MB/s per lane
• PCI Express 3.0: has a bandwidth of 984.6 MB/s per lane
• PCI Express 4.0: has a bandwidth of 1969 MB/s per lane

Remember that PCIe slots can offer not just one, but more lanes? The bandwidth values we shared are multiplied by the number of lanes available on a PCIe slot. If you want to calculate how much bandwidth is available for a certain expansion card, you have to multiply its PCIe bandwidth per lane with the number of lanes that are available for it.

For example, a graphics card that supports PCI Express 4.0 and is connected to a PCIe x16 slot has access to a total bandwidth of about 31.51 GB/s. That's the result of multiplying 1969 MB/s by 16 (PCIe bandwidth per lane * 16 lanes). Impressive, right?

Here's how PCI Express versions scale when you take PCI Express lanes into account:

In the future, there are new PCI Express versions coming, such as PCI Express 5.0 and PCI Express 6.0. The PCIe 5.0 specification has been finalized in the summer of 2019, offering a bandwidth of up to 3938 MB/s per lane and up to 63 GB/s in x16 configuration. However, we're likely not going to see it soon on consumer-grade computer hardware.

Is the latest PCI Express 4.0 widely available?

For now, PCI Express 4.0 is the fastest specification available for home computers. However, PCI Express 4.0 is only supported by AMD on its latest motherboards that are based on the X570 chipset paired with AMD Ryzen processors from the third generation. Unless you have these, there's no point in buying graphics cards or solid-state drives that support PCIe 4.0.

Speaking of which, although there are already many SSDs that support PCIe 4.0, the only graphics cards that do work on PCIe 4.0 are AMD's Radeon RX 5000s, such as Radeon RX 5700 XT and Radeon RX 5700. Intel has yet to offer support for PCI Express 4.0 on any of its hardware.

How does PCI Express 4.0 affect the speed of your graphics card?

Some people are asking an interesting question: Does the faster and newer PCI Express 4.0 specification positively affect the speed of the graphics card? The quick answer is no, it doesn't, and you do not get more frames per second! Here's why:

When you are playing a game, the graphics card uses its dedicated RAM (GDDR) to hold the textures used for rendering the frames on the screen. Besides the GPU clocks, that graphics memory is the most important thing for how many frames you get each second.

The graphics card only has to use the PCI Express interface that connects it to the motherboard when it needs to communicate with the processor or load textures from the system memory (the computer's RAM). That's not supposed to happen often, as modern graphics cards have a lot of dedicated RAM of their own. And, even if/when it happens, once the textures have been transferred via the PCI Express interface from the system RAM and have been loaded into the graphics card's memory, they stay there. The reason for that is that the graphics memory is many times faster than the system's RAM.

None of the graphics cards available today need the full bandwidth offered by the PCI Express 4.0 x16 slots. For further information, read our analysis about the impact PCI Express 4.0 has versus PCI Express 3.0 in today's desktop computers: PCI Express 4 vs PCIe 3: Is there a performance improvement?

What about PCI Express versions compatibility?

All PCI Express versions are compatible with one another. For example, a PCI Express 4.0 graphics card works even if you connect it to a motherboard that only supports PCI Express 3.0 or even 2.0. However, the bandwidth of the PCI Express interface is limited by the smallest factor. For example, if you connect a PCI Express 4.0 SSD to a motherboard that only supports PCI Express 3.0, that SSD works on PCIe 3.0. Instead of having access to a bandwidth of 7.88 GB/s, it can only use 3.94 GB/s, so its maximum theoretical speed is halved.

Do you have any other questions regarding PCI Express?

Now you should have a better idea of what PCI Express is, and understand more about the different types of PCIe slots, lanes, and versions. Do you have any other questions that we might answer? If you do, or if you have something to add to this article, do not hesitate to leave a comment below.

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