Intel treibt PCIe 5.0-Technologie für zukünftiges Computing voran

Stellen Sie sich Ihren Computer als einen Hochgeschwindigkeits-Transportknotenpunkt vor, bei dem Daten kontinuierlich zwischen den Komponenten fließen. Wenn die Pfade nicht breit genug sind, kann selbst die fortschrittlichste Hardware ihr volles Potenzial nicht ausschöpfen. Hier spielt die PCI Express (PCIe)-Technologie eine entscheidende Rolle in der modernen PC-Architektur. Aber was genau sind PCIe 5.0 und 4.0? Wie vergleichen sie sich mit ihrem Vorgänger, PCIe 3.0? Und was unterscheidet CPU-direkte Lanes von Chipsatz-Lanes?

Jeder, der schon einmal einen Computer gebaut hat, wird die horizontalen PCIe-Steckplätze auf dem Motherboard erkennen. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) dient als Hochgeschwindigkeits-Erweiterungsbus, der wichtige Komponenten wie Grafikkarten, Solid-State-Drives (SSDs), Capture-Karten und drahtlose Adapter verbindet. Diese Steckplätze fungieren als digitale Autobahnen und ermöglichen eine schnelle Datenübertragung zwischen den Komponenten.

Motherboards verfügen über PCIe-Steckplätze in verschiedenen Konfigurationen – x1, x2, x4, x8 und x16 – wobei mehr Lanes eine größere Bandbreite und längere physische Steckplätze bieten. Grafikkarten belegen typischerweise den obersten x16-Steckplatz für maximale Bandbreite und direkte CPU-Verbindung, während moderne PCIe M.2 SSDs üblicherweise x4 Lanes verwenden.

Jede PCIe-Generation verdoppelt die Geschwindigkeit ihres Vorgängers. Während PCIe 3.0 mit 8 GT/s (GigaTransfers pro Sekunde) arbeitet, erreicht PCIe 4.0 16 GT/s und PCIe 5.0 beeindruckende 32 GT/s. (GT/s-Messungen stellen die theoretischen Höchstgeschwindigkeiten vor der Codierung dar; der tatsächliche Durchsatz kann etwas geringer sein.)

Optisch gesehen behalten neuere PCIe-Steckplätze die Kompatibilität mit älteren Versionen bei. Diese Abwärts- und Aufwärtskompatibilität bedeutet, dass Benutzer eine PCIe 3.0 SSD an einen PCIe 4.0-Steckplatz anschließen oder eine PCIe 4.0 SSD in einen 3.0-Steckplatz einbauen können – eine Designphilosophie, die Hardware-Investitionen schützt und Upgrades vereinfacht.

Nicht alle PCIe-Lanes arbeiten gleich. CPU-direkte Lanes stellen eine direkte Verbindung zum Prozessor her, während Chipsatz-Lanes (oder PCH-Lanes) über den Chipsatz des Motherboards geleitet werden, bevor sie die CPU über die Direct Media Interface (DMI) erreichen. Stellen Sie sich CPU-direkte Lanes als Schnellspuren und Chipsatz-Lanes als lokale Straßen mit mehreren Haltestellen vor.

Der Chipsatz verwaltet typischerweise verschiedene Motherboard-Funktionen – USB-Geräte, Wi-Fi, Ethernet und Onboard-Audio. Die begrenzte Bandbreite zwischen CPU und Chipsatz (normalerweise x8 PCIe 3.0) kann jedoch Engpässe verursachen, wenn mehrere Speichergeräte und Peripheriegeräte gleichzeitig arbeiten. Direkte CPU-Verbindungen umgehen diese Einschränkung und liefern eine geringere Latenz und eine höhere Leistung.

In der Vergangenheit standen Benutzer mit 16 PCIe 3.0 Lanes vor schwierigen Entscheidungen – die Reduzierung der Grafikkartenbandbreite auf x8, um Lanes für andere Komponenten freizugeben, schuf neue Engpässe. Moderne Motherboard-Designs bieten jetzt mehr CPU-direkte Lanes, sodass sowohl GPUs als auch SSDs mit voller Kapazität arbeiten können.

PCIe M.2 SSDs und NVMe-Laufwerke, die Adapterkarten verwenden, übertreffen bereits SATA-verbundene Laufwerke. Der höhere Durchsatz von PCIe ermöglicht es NVMe-Speichern, mehr Daten effizienter in die Warteschlange zu stellen, während direkte Motherboard-Verbindungen die Latenz reduzieren. Die Verbindung mit CPU-direkten PCIe-Lanes minimiert außerdem die Datenentfernung durch den Chipsatz und verbessert so die Reaktionsfähigkeit.

Der wahre Wert von PCIe 5.0 liegt in seiner vollständigen Abwärtskompatibilität und Zukunftsfähigkeit – um sicherzustellen, dass neue Hardware keine Leistungseinschränkungen erfährt. Benutzer können Speicher- und Grafikkomponenten bedenkenlos aufrüsten, ohne Kompatibilitätsprobleme zu befürchten.

Derzeit zeigen PCIe 4.0 SSDs höhere maximale Lese-/Schreibgeschwindigkeiten als 3.0-Modelle, obwohl die Vorteile in der Praxis bei Ladezeiten und Dateiübertragungen bescheiden bleiben. Wenn sich jedoch Speichercontroller weiterentwickeln und Software für moderne SSDs optimiert wird, werden diese Vorteile deutlicher werden.

Neue Technologien versprechen, die SSD-Leistung bei intensiven Operationen zu verbessern. Solche Entwicklungen könnten die Spiel-Ladezeiten, das Ressourcen-Streaming und das Level-Design revolutionieren – und nahezu sofortiges Laden und nahtlose Open-World-Erlebnisse schaffen.

Während die erhöhte Bandbreite von PCIe 4.0 und 5.0 theoretisch Grafikkarten zugute kommt, indem sie die Datenübertragung zu VRAM beschleunigt, bleiben die aktuellen Leistungsunterschiede beim Spielen zwischen PCIe 3.0 und 4.0 minimal. Tests zeigen, dass selbst bei 4K-Auflösung moderne GPUs die PCIe 3.0 x16-Bandbreite nicht auslasten.

Da sich die GPU-Fähigkeiten weiterentwickeln und Spiele mehr grafische Leistung fordern, werden die Vorteile von PCIe 4.0 und 5.0 jedoch immer wichtiger, um die Spitzenleistung aufrechtzuerhalten.

Um PCIe 4.0 und 5.0 voll auszunutzen, müssen Benutzer kompatible Komponenten auswählen:

• CPU: Moderne Prozessoren bieten bis zu 16 PCIe 5.0 Lanes und 4 PCIe 4.0 Lanes und gewährleisten so eine ausreichende Bandbreite für GPUs und SSDs.
• Motherboard: Benötigt kompatible Chipsätze mit LGA 1700-Sockeln oder bestimmte Modelle der 500er-Serie, je nach Prozessorauswahl.
• Geräte: Obwohl erste Builds möglicherweise keine PCIe 4.0- oder 5.0-Komponenten enthalten, stellt die Unterstützung dieser Technologien die Bereitschaft für zukünftige Hardware-Fortschritte sicher.

PCIe 5.0- und 4.0-Plattformen bieten außergewöhnliche Flexibilität und bieten mehr Konfigurationsoptionen und Peripherieauswahl. Mit PCIe 5.0 erhalten Benutzer eine erweiterte Relevanz, bevor zukünftige Hardware Bandbreitenlimits erreicht – ein wertvoller Vorteil in unserer sich schnell entwickelnden technologischen Landschaft.