На что влияет версия pci express
PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs PCIe 2.0 vs PCIe 1.1: влияние на производительность в играх
Интерфейс PCIe появился в далеком 2003 году. Он пришел на смену старым и более медленным PCI, PCI-X и AGP. На данный момент актуальна четвертая его версия. Ее поддерживают процессоры Ryzen на микроархитектуре Zen 2, материнские платы на чипсетах TRX40, X570 и B550, а также GPU семейства Navi. А вот Intel и NVIDIA пока не спешат внедрять новый стандарт, используя в своих продуктах проверенный временем PCIe 3.0.
Каждый новый шаг удваивает скорость обмена данными между компонентами на материнской плате. К примеру, пропускная способность PCIe 3.0 x16 и PCIe 4.0 x16 равна 16 и 32 ГБ/с. И если старшие видеокарты AMD получили все 16 линий PCIe 4.0, то начальные ускорители Radeon RX 5500 XT имеют лишь 8. Это снижает пропускную способность вдвое. В зависимости от стандарта, получаем 16 или 8 ГБ/с. В теории это может быть критично для 4-гигабайтных модификаций, когда активно начинают кэшироваться данные из видеопамяти в оперативку.
Для лучшего восприятия, мы собрали в одну таблицу пропускную способность всех версий PCIe:
Кстати, PCIe 4.0 сохраняет полную обратную совместимость не только с PCIe 3.0, но и более старыми стандартами. В теории новые адаптеры можно установить на относительно древние материнские платы. Правда, бывают случаи, когда даже ускорители с PCIe 3.0 отказывались корректно работать с разъемом PCIe 2.0. Поэтому никто не даст вам 100% гарантии и нужно все проверять самостоятельно.
Переходим к тестовому стенду. За основу взят 16-поточный процессор Ryzen 7 3700X линейки Matisse. Он работал в номинальном режиме с динамическим разгоном до 4,4 ГГц. Согласно нашим тестам, его хватит на многие годы и для любых проектов.
Охлаждали процессор 2-секционной СЖО NZXT Kraken X53. Крышка ее водоблока имеет оригинальную RGB-подсветку с зеркальным отражением в виде бесконечности. Все настраивается через фирменное ПО NZXT CAM. Выглядит очень красиво и эффектно. Скорость ротора помпы регулируется автоматически в зависимости от температуры хладагента в диапазоне 800-2800 об/мин.
Материнская плата – одна из самых богатых моделей под Socket AM4 – MSI MEG X570 GODLIKE формата EАТХ.
Оперативка представлена красочным комплектом CORSAIR VENGEANCE RGB PRO 16GB DDR4-3600. 16-гигабайт должно хватить для практически любых игр и настроек.
Система, игры и весь сопутствующий софт установили на пару быстрых и надежных NVMe-накопителей: терабайтный ADATA XPG SX8200 Pro и Seagate FireCuda 520 вдвое большего объема.
Блок питания у нас мега надежный – Seasonic PRIME TX-750 TITANIUM на 750 Вт. Он использует полностью модульную систему кабелей с удобными в укладке шлейфами и радует полным списком защит.
Все это собрали в корпус-конструктор RIOTORO GPX100 MORPHEUS. Он выделяется очень хорошей продуваемостью благодаря металлической сетке со всех сторон. Внутри предусмотрено по паре посадочных мест под 120-мм / 140-мм вентиляторы на верхней, передней и нижней стенках. Сюда же можно установить до трех радиаторов СЖО. На ключевых местах есть пылевые фильтры.
Качественную картинку обеспечил «безрамочный» 27-дюймовый монитор AOC U2790PQU. Захват видео происходил с помощью внешний системы с AVerMedia Live Gamer HD2.
Перед разбором результатов остановимся на особенностях тестирования. Во-первых, режимы работы PCIe от 4.0 до 1.1 выбирались в BIOS материнской платы. Во-вторых, использовались проекты со встроенными бенчмарками для лучшей повторяемости результатов.
Первой в бой пойдет видеокарта PowerColor Red Devil Radeon RX 5700 XT 8GB OC. Она получила полностью переработанную печатную плату с усиленной подсистемой питания, адски большую систему охлаждения и заводской разгон игровой частоты GPU с 1755 до 1905 МГц.
Теперь к играм! В Shadow of the Tomb Raider на максималках разница между PCIe 4.0 и 3.0 практически незаметна. PCIe 2.0 «съедает» каких-то 3-5 FPS. А вот использование первого поколения PCIe грозит потерей до 12 кадров/с.
В Gears 5 на ультрах при переходе аж до PCIe 2.0 больше всего просаживаются очень редкие события. Если быть точным, то падение достигает 6 и 12 FPS. Остальная статистика ниже лишь на пару кадров. На PCIe 1.1 теряем до 15 FPS.
В Red Dead Redemption 2 с пресетом «Качество» разрыв между тремя поколениями PCIe минимален. С PCIe 1.1 скоростные показатели упали на 2-5 FPS, что почти не ощущается.
Похожая ситуация и в Metro Exodus с пресетом «Экстрим»: даже на PCIe 2.0 разница в FPS не видна на глаз. Да и с первым поколением PCIe производительность снижается на 3-5 кадров/с.
В Borderlands 3 с пресетом «Безбашенный» переход с PCIe 4.0 на 3.0 уменьшает показатель 0,1% Low на 6 FPS. Остальная статистика без изменений. Со вторым и первым поколением PCIe мы теряем максимум 13 и 14 кадров/с.
The Division 2 на максималках практически не ощутила разницы между PCIe 4.0 и 3.0. На PCIe 2.0 скорость падает всего на 2-4 FPS. С PCIe 1.1 показатели опускаются максимум на 10 FPS.
В Assassin’s Creed Odyssey на максималках с PCIe 3.0 просадки достигают 2-4 кадров/с. Любопытно, что на PCIe 1.1 статистика 0,1% Low оказалась лучше, чем на PCIe 2.0. Зато у последнего выше средняя скорость.
В среднем на RX 5700 XT переход с PCIe 4.0 на 3.0 приносит 0,5%-ое падение по средней скорости и 2-5% по просадкам. На PCIe 2.0 показатели ниже на 2-11%, а на PCIe 1.1 статистика хуже на 9-13%.
Теперь посмотрим на PowerColor Red Dragon RX 5600 XT с 6 ГБ GDDR6-памяти. Она предлагается с OC BIOS, который чуточку увеличивает частоты и ускоряет память до 14 ГГц. Плюс она имеет 6-фазную подсистему питания GPU под управлением цифрового контроллера. За охлаждение внутренних компонентов отвечает фирменный 2-вентиляторный кулер. Пассивная его часть представлена алюминиевым радиатором на пяти 6-мм тепловых трубках.
В Shadow of the Tomb Raider на максималках с PCIe 4.0 мы словили аномальный фриз до 44 кадров/с. Если его не учитывать, то разница с PCIe 3.0 минимальная. Со вторым и первым поколением PCIe скорость падает максимум на 10 и 12 FPS.
В Gears 5 на ультрах переход на PCIe 3.0 и 2.0 ощущается в виде просадок на 10-11 кадров/с. Остальная статистика практически без изменений. На PCIe 1.1 показатели падают на 6-15 FPS.
В Red Dead Redemption 2 с пресетом «Сбалансированный» на третьем и втором поколении PCIe результаты ниже на 2-5 кадров/с. На PCIe 1.1 статистика хуже на 4-6 FPS.
В Metro Exodus с пресетом «Ультра» на трех поколениях PCIe разницы практически нет. Только на PCIe 1.1 скорость падает на 4-7 кадров/с.
В Borderlands 3 с пресетом «Ультра» разница на третьем и втором поколении PCIe ничтожно мала и достигает максимум 2 и 4 FPS. А вот на PCIe 1.1 получаем уже ощутимые просадки в 6-14 кадров/с.
Похожая картина и в The Division 2 на максималках: даже на PCIe 2.0 статистика ниже всего на 1-2 FPS. Но и с PCIe 1.1 скорость ниже только на 4-7 кадров/с.
В Assassin’s Creed Odyssey на максималках с PCIe 3.0 и 2.0 показатели падают на 2-5 FPS. На PCIe 1.1 статистика хуже на 5-6 кадров/с.
В итоге для RX 5600 XT переезд с PCIe 4.0 на 3.0 отнимает в среднем ничтожные 2% производительности. На PCIe 2.0 статистика падает на 3-5%. И только если использовать PCIe 1.1, то частота кадров уменьшится на заметные 10-13%.
Есть ли разница между PCI-e 4.0 и 3.0 на примере RTX 3080
Содержание
Содержание
Каждый раз при смене поколений интерфейса PCI-express, возникает множество споров о том, что видеокарты, которые используют новую версию не заведутся на старых материнских платах, либо будут работать гораздо медленнее. В распоряжении автора снова оказалась GeForce RTX 3080 версии Gigabyte Gaming. Она, как и все представители RTX 3000, поддерживает актуальную версию интерфейса PCI-e 4.0, а благодаря своей производительности и сохранинию стабильных частот ГПУ под нагрузкой, может послужить хорошим маркером для тестирования интерфейсов PCI-e 3.0 и PCI-e 4.0.
Давайте посмотрим, сколько кадров в секунду мы потеряем, если будем использовать карту на интерфейсе PCI-e 3.0.
Вариант статьи для тех, кому лень читать
Ранее разница между двумя актуальными версиями интерфейса PCI-e уже рассматривалась на примере Radeon RX 5500 XT в вариантах с 8 и 4 гб памяти на борту. Но с тех самых пор автора донимало любопытство: а что будет, если взять гораздо более производительную видеокарту? Проявится ли разница в более ощутимых величинах, будет ли она в действительности двукратной или хотя бы близкой к этому?
Тестовый стенд и методика тестирования
Конфигурация тестового стенда уже знакома постоянным читателям.
Частота процессора Ryzen 9 3900X на время тестов фиксировалась на отметке в 4200 МГц. Оперативная память разгонялась до частоты в 3800 МГц с таймингами, которые по-прежнему можно найти в ее обзоре. Видеокарта работала в штатном режиме, никаких модификаций над ней не производилось.
На время тестов отключались все фоновые программы, за исключением, разумеется, лаунчеров, необходимых для запуска игр.
Переключение между PCI-e 4.0 и PCI-e 3.0
В прошлый раз выбор платформы AM4 вызвал буйный восторг у комментаторов: «УУУУ, тесты на X570, все тут понятно!».
И это отнюдь не фикция. Установив третью генерацию интерфейса для слотов с 16-ю линиям, при помощи той же GPU-Z можно увидеть, что видеокарта под нагрузкой использует именно интерфейс версии 3.0, хотя и она сама, и тестовая плата по-прежнему поддерживают PCI-e 4.0.
В режиме простоя, как и у всех современных видеокарт, версия интерфейса будет снижаться до 1.1, но под нагрузкой – не будет выше той, что была назначена вручную.
Синтетические тесты
Разумеется, различия заключаются не только в показаниях одной графы в GPU-Z.
Так, если запустить соответствующий тест из пакета 3Dmark, то можно заметить, что пропускная способность интерфейса версии 3.0 для GeForce RTX 3080 составляет всего 13.07 гигабайта в секунду, да и количество фпс в тестовой сцене лишь немногим отличается.
А если переключиться на версию 4.0 – пиковая пропускная способность возрастет до 26.29 гигабайта, да и кадров в секунду станет заметно больше.
То есть – теоретическая разница в пропускной способности интерфейса для RTX 3080 является буквально двукратной – как, впрочем, было и с RX 5500 XT годом ранее.
Но, как и в случае с RX 5500 XT, следует помнить, что это – именно разница в пиковой пропускной способности, которая имеет умозрительное значение.
А реальное значение, когда мы говорим о видеокартах, имеет уже производительность самих устройств в синтетике и реальных играх.
Так какой будет эта разница?
На третьей версии интерфейса в 3Dmark Fire Strike тестовая система выбивает 30 526 итоговых баллов, и 42 268 баллов за графику. Переключимся на четвёетую версию интерфейса – и получим 30 696 общих баллов в 3Dmark и 42 719 баллов за графику в этом же тесте.
Разница есть и наблюдается в каждом из трех показателей – то есть нельзя сказать, что дело в погрешности измерений, пропускная способность интерфейса свой вклад тоже вносит.
Однако, почему-то, эта разница не только не является двукратной, но даже на меметичные 20-25% никак не тянет.
Но, может быть, эти самые «20 процентов» покажут игры? Особенно если выставить максимальные или близкие к ним настройки графики, и провести замеры не только в FullHD, но и в QuadHD?
Тесты в играх
Assassin’s Creed: Valhalla
Cyberpunk 2077
DOOM Eternal
Mafia: Definitive Edition
Metro: Exodus
Project CARS 3
Red Dead Redemption 2
The Outer Worlds
Total War: Three Kingdoms
Заключение
Споры о якобы существующей несовместимости или потере существенной части производительности видеокарт при их установке в платформу с более ранней версией интерфейса PCI-e – это уже неотъемлемая часть истории.
Так было при переходе с первой версии на вторую, со второй на третью, с третьей на четвертую. Будьте уверены: при появлении материнских плат и видеокарт, использующих PCI-e 5.0, во вселенной комментариев абсолютно ничего не изменится.
Нет, никто здесь не собирается спорить с тем, что теоретическая пропускная способность интерфейса PCI-e возрастает с каждым поколением. Попросту глупо это отрицать, учитывая, что это четко указано в паспортных характеристиках интерфейса и подтверждается на практике, как минимум синтетическими тестами.
Но надо иметь ввиду, что это – разница именно в максимальной пропускной способности, то есть в объеме данных, который в принципе можно передать по этому интерфейсу за единицу времени.
А вот будет ли эта характеристика реально влиять на производительность видеокарты – зависит от того, какими объемами данных она реально оперирует.
В этом материале вы могли видеть пример GeForce RTX 3080. Карта эта уже далеко не топовая, но по-прежнему очень быстрая и большинство других моделей, поддерживающих PCI-e 4.0, однозначно уступят ей в производительности.
И тем не менее – даже для RTX 3080 реальная разница между двумя интерфейсами – не только не двукратная, но и не составляет даже 20%, и даже редко где наберет 5%. А во многих случаях и вовсе составит 1-2 кадра. Что, при общем уровне производительности, больше походит на погрешность измерений, чем на влияние пропускной способности интерфейса.
Поэтому главный вопрос, который стоит задать себе в данном контексте: если для столь мощной карты разница настолько незначительна, то почему для менее производительных моделей она должна быть больше?
А ответ прост: больше она не будет.
Конечно, все это не относится к тем случаям, когда на платформе со старой версией интерфейса установлен также более медленный процессор и оперативная память. Например, если речь идет о платформе Intel LGA 1150, где интерфейс PCI-e 3.0 соседствует с четырехъядерными процессорами и памятью стандарта DDR3.
Или, если угодно – при сравнении систем на платформе Socket AM4, одна из которых поддерживает одновременно процессоры Ryzen 5000 и PCI-e 4.0, а вторая вынуждена ограничиваться моделями семейства Ryzen 3000 и PCI-e 3.0.
В этих случаях, разумеется, разница будет гораздо заметнее.
Только вызвана она будет уже не версией интерфейса PCI-e, а гораздо более очевидными причинами. И говорить в таком случае придётся уже не о разнице, обусловленной стандартом PCI-e, а о разнице в общей производительности системы.