PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs PCIe 2.0 vs PCIe 1.1: влияние на производительность в играх
05-06-2020
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:
Версия PCIe |
Пропускная способность |
||||
× 1 |
× 2 |
× 4 |
× 8 |
× 16 |
|
1.0 |
250 МБ/с |
0,5 ГБ/с |
1,0 ГБ/с |
2,0 ГБ/с |
4,0 ГБ/с |
2.0 |
500 МБ/с |
1,0 ГБ/с |
2,0 ГБ/с |
4,0 ГБ/с |
8,0 ГБ/с |
3.0 |
984,6 МБ/с |
1,97 ГБ/с |
3,94 ГБ/с |
7,88 ГБ/с |
15,8 ГБ/с |
4.0 |
1969 МБ/с |
3,94 ГБ/с |
7,88 ГБ/с |
15,75 ГБ/с |
31,5 ГБ/с |
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%.
Следующей подопытной выступит GIGABYTE Radeon RX 5500 XT GAMING OC 8G. Это флагман серии со всеми сопутствующими атрибутами: улучшенной печатной платой, заводским разгоном, тихой и эффективной системой охлаждения, а также настраиваемой RGB-подсветкой.
В Shadow of the Tomb Raider на высоких разница между PCIe 4.0 и 3.0 ничтожно мала. С PCIe 2.0 показатели ниже на 3-4 FPS. На PCIe 1.1 разрыв увеличивается до 9-13 кадров/с. Любопытно, что на максимальной скорости потребление ОЗУ составляет 8 ГБ, а дальше оно ниже на 600-700 МБ. Из видеобуфера взято порядка 5,5 ГБ.
Похожая ситуация в Gears 5 с пресетом «Высоко»: даже на PCIe 2.0 разница составляет 2-3 FPS. На PCIe 1.1 уже теряем ощутимые 12-16 кадров/с. С PCIe 4.0 потребление оперативки достигает 8,5 ГБ. Дальше оно падает, вплоть до 7,5 ГБ. Из видеобуфера взято чуть меньше 5 гигабайт.
В Red Dead Redemption 2 с пресетом «Скорость» между четвертым и третьим поколением PCIe разница не замечена. На PCIe 2.0 средняя скорость падает на пару кадров/с. Остальная статистика без изменений. На PCIe 1.1 теряем 5-8 кадров/с. При этом видеопамяти нужно под 6 ГБ, тогда как на более быстрых шинах – в районе 5 гигабайт. Во всех случаях потребление ОЗУ составляет чуть меньше 9 ГБ.
В Metro Exodus с пресетом «Высоко» переход на PCIe 3.0 и 2.0 отнимает максимум 2-3 FPS. На PCIe 1.1 статистика ниже на 4-8 кадров/с. На полноскоростной шине использовано 6,6 гигабайт оперативки. В остальных случаях ее нужно на 400-500 МБ меньше. Во всех режимах из видеобуфера взято 3 ГБ.
В Borderlands 3 с пресетом «Высоко» на третьем и втором поколении PCIe показатели падают максимум на 3 и 7 FPS. Дальше разрыв увеличивается до 10 кадров/с. Потребление оперативки на PCIe 4.0 чуть больше 13 гигабайт. Затем оно уменьшается, и на PCIe 1.1 разница практически в 1 ГБ. Во всех случаях видеопамяти нужно около 4,5 ГБ.
В The Division 2 с пресетом «Высоко» ощутимо падение скорости только на PCIe 2.0. Если быть точным, то оно составляет 3-7 FPS. На PCIe 1.1 статистика ниже на 10-12 кадров/с. Во всех режимах видеопамяти нужно под 5 гигабайт. На PCIe 4.0 использовано более 13 ГБ ОЗУ. Затем потребление уменьшается, и разница доходит до 600 МБ.
В Assassin’s Creed Odyssey на высоких настройках использование PCIe 3.0 практически не повлияло на производительность. PCIe 2.0 «отъедает» максимум 5 FPS. На PCIe 1.1 показатели ниже на 4-13 кадров/с. И снова на PCIe 4.0 больше всего использовано оперативки, а дальше потребление падает. Видеопамяти нужно около 3,5 ГБ.
В итоге на 8-гигабайтной RX 5500 XT использование PCIe 3.0 в среднем уменьшает производительность на 2%. С PCIe 2.0 показатели ниже на 5-8%. А на PCIe 1.1 статистика падет на 15-21%.
Напоследок прогоним SAPPHIRE PULSE RX 5500 XT с 4 ГБ GDDR6-памяти. Она имеет небольшой разгон GPU с 1717 до 1737 МГц. Кулер – хорошо знакомый 2-слотовый Dual-X. Он имеет в своей структуре алюминиевый радиатор на трех никелированных тепловых трубках и пару осевых вентиляторов. Обратная сторона печатной платы прикрыта пластиной жесткости.
В Shadow of the Tomb Raider на высоких использование PCIe 3.0 грозит потерей до 11 FPS. Дальше больше: максимум 24 и 36 кадров/с для PCIe второго и первого поколения. В последнем случае оперативки нужно под 10 гигабайт, а в остальных случаях в районе 9,5. С 8-гигабайтной модификацией было куда меньше.
В Gears 5 с пресетом «Высоко» на PCIe 3.0 скорость падает на несколько FPS. С PCIe 2.0 и 1.1 теряем максимум 8 и 23 кадра/с. Чем медленней шина, тем больше требуется ОЗУ. Причем в остальных играх похожая картина. По мониторингу использовано от 8 до 9 гигабайт.
В Red Dead Redemption 2 с пресетом «Скорость» между четвертым и третьим поколением PCIe разница минимальная. PCIe 2.0 и 1.1 отнимают максимум 5 и 12 FPS. Потребление ОЗУ колеблется от 8,5 до 9,5 гигабайт.
В Metro Exodus с пресетом «Высоко» даже на PCIe 2.0 скорость падает лишь на 2-3 FPS. С PCIe 1.1 разница увеличивается до 4-8 кадров/с. Оперативки взято от 6 до 7 ГБ, а из видеобуфера – около 3 ГБ.
В Borderlands 3 с пресетом «Высоко» использование PCIe 3.0 ударило только по очень редким событиям, которые просели на 5 FPS. Остальные показатели идентичны. На втором и первом поколениях PCIe теряем максимум 11 и 23 кадра/с. Потребление оперативки колеблется в диапазоне 11-13,5 гигабайт.
Похожая картина и в The Division 2 с пресетом «Высоко»: на PCIe 3.0 больше всего страдает показатель 0,1% Low. Падение составило 6 FPS. Остальная статистика находится в рамках погрешности измерения. С PCIe 2.0 и 1.1 теряем максимум 5 и 15 кадров/с. Из ОЗУ взято от 8,5 до 9 гигабайт.
В Assassin’s Creed Odyssey на высоких с PCIe 3.0 разница всего пару кадров. На PCIe 2.0 показатели ниже на 4-5 FPS. А с PCIe 1.1 разрыв увеличивается до 8-12 кадров/с. Потребление оперативки составляет от 5,5 до 6 гигабайт.
По 7 играм 4-гигабайтная RX 5500 XT больше всех страдает от смены режима PCIe. В среднем на PCIe 3.0 теряем 4-8% скорости. На PCIe 2.0 разница составляет 10-12%. А с PCIe 1.1 падение производительности доходит до колоссальных 26-35%.
Итоги
На данный момент в играх использование PCIe 3.0 для RX 5700 XT приносит полупроцентное падение по средней скорости и 2-5% по просадкам. На более древних PCIe 2.0 и 1.1 показатели ниже на 2-11 и 9-13% соответственно.
С 6-гигабайтной RX 5600 XT и 8-гигабайтной RX 5500 XT PCIe 3.0 срезает в среднем 2% производительности. То есть особой разницы нет. На PCIe 2.0 скоростные показатели ниже на 3-5% и 5-8%. Тогда как на PCIe 1.1 статистика хуже на 10-13% и 15-21%.
Как и предполагалось, наиболее чувствительной к пропускной способности шины PCIe оказалась 4-гигабайтная RX 5500 XT. Нехватку видеобуфера она компенсирует с помощью ОЗУ, и уже на PCIe 3.0 мы теряем в среднем ощутимые 4-8% FPS. Дальше разрыв растет, и на PCIe 2.0 он составляет 10-12%. А с PCIe 1.1 он достигает впечатляющих 26-35%.
Проще говоря, для старших видеокарт AMD наличие шины PCIe 4.0 не является столь критичным. Но младшие ускорители оказываются более чувствительными к скорости обмена данных, и это заметно бьет по их производительности.
Автор: Виктор Ефименко
Опубликовано : 05-06-2020
Подписаться на наши каналы | |||||