В этой публикации, друзья, поговорим с вами об относительно новом интерфейсе передачи данных PCI-E 5.0. Относительно новый этот интерфейс, поскольку недавно, в январе 2022 года принят как стандарт уже интерфейс PCI-E 6.0. Предшественник же PCI-E 5.0 был принят был как стандарт в 2019 году, но массовую реализацию в компьютерном железе получил только недавно, с выходом в конце 2021 года десктопных процессоров Intel Core 12-го поколения Alder Lake. Поддержка PCI-E 5.0 обещается также новым поколением десктопных процессоров Ryzen 7000 на архитектуре Zen 4, которые компания AMD собирается выпустить в этом, 2022 году. Некоторые производители SSD NVMe заявили о создании накопителей с интерфейсом PCI-E 5.0, а компания Samsung даже уже представила свой первый такой накопитель. Увы, не всё просто пока что с PCI-E 5.0. Давайте разберёмся с этим интерфейсом – что он являет собой, и в чём заключаются его сложности на данном этапе.

↑ Что даёт интерфейс PCI-E 5.0 в современных компьютерах

↑ Что такое PCI-E 5.0

Итак, друзья, PCI-E 5.0 (PCI Express 5.0) – компьютерная шина передачи данных с версией интерфейса 5.0. По устоявшейся традиции для PCI-E пропускная способность версии 5.0 вдвое больше предыдущей версии 4.0, и имеет место быть обратная совместимость с предыдущими версиями, т.е. если мы подключим к разъёму PCI-E 5.0 устройство с ранней версией, либо устройство PCI-E 5.0 подключим к разъёму с ранней версией, всё будет работать на скоростях ранней версии – 4.0, 3.0 или 2.0. Разъём PCI-E может иметь от 1-й (х1) до 16-ти (х16) линий (в массовом сегменте). Пропускная способность одной линии PCI-E 5.0 составляет 32 ГТ/с, т.е. примерно 4 Гб/с. Соответственно, чем больше у разъёма линий, тем больше в целом его пропускная способность. И у разъёма PCI-E 5.0 с 16-ю линиями (х16) для подключения видеокарт пропускная способность составляет примерно 64 Гб.

Это огромнейший на сегодняшний день потенциал, осмыслить его можно, посмотрев таблицу эволюции интерфейса PCI-E. 

Шина PCI-E предназначена для подключения разного рода устройств к компьютеру – видеокарт, SSD NVMe, сетевых адаптеров, звуковых карт, различных контроллеров-переходников, которые преобразуют PCI-E в иные интерфейсы и разъёмы подключения (SATA, USB, M.2), сервисных и промышленных устройств. Многим из этих устройств не нужна большая пропускная способность, в массовом сегменте возможности PCI-E 5.0 могут открыть новые горизонты только двум устройствам – видеокартам и накопителям SSD NVMe. Ну и в далёкой, плохо обозримой перспективе можно говорить о возможностях сокращения числа линий PCI-E 5.0 используемыми устройствами, что даст возможность увеличения подключений таких устройств. Пока же реально мы имеем очень немногое:

• Реализованный в процессорах Intel Core 12-го поколения интерфейс PCI-E 5.0, но даже не во всех моделях, и реализованный только в виде 16-ти линий для слота PCI-E х16;
• Отсутствие поддержки PCI-E 5.0 чипсетами 600-й серии Intel под 12-е поколение;
• Отсутствие видеокарт PCI-E 5.0;
• Единичные накопители SSD NVMe PCI-E 5.0.

А теперь давайте разберёмся детально со всеми этими аспектами.

↑ Intel Core 12-го поколения

Итак, билет в реальную массовую жизнь интерфейсу PCI-E 5.0 дали процессоры Intel Core 12-го поколения. Эти процессоры первые с поддержкой PCI-E 5.0, но это поддержка только 16 линий из возможных 20. Оставшиеся 4 линии идут PCI-E 4.0. Не все процессоры Intel Core 12-го поколения поддерживают PCI-E 5.0, в каждой из линеек – Core i3, i5, i7, i9 — есть некоторые модели, которые идут с поддержкой 16-ти линий PCI-E 4.0 и 4-х линий PCI-E 3.0. Это, друзья, первый намёк на то, что PCI-E 5.0 – интерфейс на перспективу, возможно, не ближнюю. 16 процессорных линий PCI-E 5.0 нам даются только на один слот PCI-E х16, который мы как хотим, так и используем. Хотим, втыкаем туда видеокарту PCI-E 5.0, а хотим – переходник под накопитель SSD PCI-E 5.0. Переходник – единственный способ подключить такой накопитель, ибо оставшиеся из двадцатки 4 процессорные линии и все чипсетные линии, которые идут на слот M.2 для SSD NVMe – это PCI-E 4.0. Так, на материнских платах на чипсетах 600-й серии под Intel Core 12-го поколения процессорные 16 линий PCI-E 5.0 мы получаем в слоте PCI-E х16.

А в слотах M.2 для подключения SSD NVMe нам даётся только PCI-E 4.0.

И если у нас в слот PCI-E 5.0 х16 будет воткнута видеокарта, то никакой SSD PCI-E 5.0 с переходником мы уже никуда не вставим. Но даже если у нас PCI-E 5.0 х16 будет свободен по причине использования интегрированной графики, нужно ли в принципе заморачиваться с SSD PCI-E 5.0, да ещё и с переходником под него?

↑ SSD NVMe PCI-E 5.0

О подготовке накопителей SSD NVMe с интерфейсом PCI-E 5.0 успели заявить несколько производителей устройств, но компания Samsung – передовик на рынке SSD-накопителей – уже успела и представить публике накопитель PCI-E 5.0 PM1743. Это SSD корпоративного сегмента в форм-факторе E3.S.

В системе на базе процессора 12-го поколения Intel Core i9-12900K этот накопитель смог выдать в синтетических тестах впечатляющие скорости: последовательное чтение — 13.8 Гб/с, последовательная запись – 6.6 Гб/с. Увы, нет сведений о том, какие реальные скорости копирования данных у этого накопителя. А они у SSD NVMe от синтетических тестов разительно отличаются. Так, даже самые быстрые SSD NVMe PCI-E 4.0 в синтетике могут читать данные с последовательной скоростью порядка 7000 Мб/с, а записывать — с последовательной скоростью порядка 5000 Мб/с. Но при обычном копировании данных в проводнике Windows выдают скорость записи не более 2000 Мб/с. И это только в рамках SLC-кэша. За его пределами скорость записи просаживается в лучшем случае до 700 Мб/с. В плане записи данных пропускная способность PCI-E 4.0 не является узким местом SSD NVMe. Как и не является узким местом рандомной обработки данных: в условиях большой глубины очереди в лучшем случае скорость чтения и записи будет немногим больше 500 Мб/с.

Представив накопитель PCI-E 5.0 именно корпоративного сегмента, компания Samsung даёт понять, что сейчас обычным пользовательским массам такой потенциал не нужен. И это второй намёк на то, что в массовом сегменте реальное применение PCI-E 5.0 вилами по воде писано. Рынок SSD NVMe только сейчас начинает активно пестреть разнообразием накопителей PCI-E 4.0 и светиться дружелюбием цен на накопители PCI-E 3.0. Имеющие огромный избыточный потенциал для массового рынка накопители PCI-E 5.0 в этой идиллии будут слонами в посудной лавке…

↑ Видеокарты PCI-E 5.0

Видеокарт с PCI-E 5.0 нет ещё. Ходили слухи, что поддержку PCI-E 5.0 получит топовая видеокарта Nvidia GeForce RTX 3090 Ti, которая пока что только анонсирована. Но по неофициальным данным, которые известны на данный момент, эта видеокарта будет поддерживать PCI-E 4.0. Что дадут на деле в работе видеокарт возможности интерфейса PCI-E 5.0 — тайна, покрытая мраком. Предположительно PCI-E 5.0 хорошо скажется на сложных задачах типа рендеринга видео в 8К, но вряд ли сможет предложить весомый прирост производительности в играх, ибо с ними прекрасно справляются даже видеокарты PCI-E 3.0. Практическая же разница в использовании PCI-E 4.0 и 3.0 оставляет желать лучшего – прирост производительности в играх до 5%. Интерфейс подключения PCI-E никак не является узким местом видеокарт, у таковых с PCI-E 3.0 на 16 линиях он составляет примерно 16 Гб/с, а с PCI-E 4.0 – примерно 32 Гб/с.

Вот, друзья, что такое интерфейс PCI-E 5.0. Пока что это голый потенциал, тем не менее его реализацию в процессорах Intel Core 12-го поколения не стоит рассматривать как маркетинговый ход производителя. Это процессоры, опережающие своё время во многих аспектах. Они с хорошим заделом на будущее и с передовой производительностью. Ну а видеокарты PCI-E 5.0 рано или поздно появятся, был бы ещё прок с этого интерфейса. По этой теме также можете почитать о предшественнике – интерфейсе PCI-E 4.0 — в статье «PCI Express 3.0 и 4.0: разница есть или нет». И ещё ловите мануал «Как узнать PCI-E на компьютере».