Nederlands
Menu

PCIe 3.0, 4.0, 5.0 en 6.0: snelheid en kenmerken per generatie vergeleken

Bij elke nieuwe PCI Express-generatie verdubbelt de transfersnelheid per lane, dus ook de bandbreedte bij een link van gelijke breedte. 3.0 is 8 GT/s, 4.0 is 16 GT/s, 5.0 is 32 GT/s en 6.0 is 64 GT/s. Van 3.0 tot 5.0 wordt eenvoudige binaire signalering gebruikt, maar 6.0 schakelt over op vierniveaus-PAM4 en voegt forward error correction toe. Elke generatie is voor- en achterwaarts compatibel en apparaten werken op de hoogste snelheid die beide kanten ondersteunen.

KenmerkPCIe 3.0PCIe 4.0PCIe 5.0PCIe 6.0
Introductie2010201720192022 (specificatie)
Transfersnelheid per lane8 GT/s16 GT/s32 GT/s64 GT/s
Signalering en coderingNRZ, 128b/130bNRZ, 128b/130bNRZ, 128b/130bPAM4. Forward error correction en FLIT-pakketten van vaste lengte
Bandbreedte per lane (één richting)Ongeveer 1 GB/sOngeveer 2 GB/sOngeveer 4 GB/sOngeveer 7,5 GB/s
x4-link (één richting)Ongeveer 4 GB/sOngeveer 8 GB/sOngeveer 16 GB/sOngeveer 30 GB/s
x16-link (één richting)Ongeveer 16 GB/sOngeveer 32 GB/sOngeveer 63 GB/sOngeveer 121 GB/s
Typische apparatenEerdere NVMe-SSD's en grafische kaartenHuidige grafische kaarten en NVMe-SSD's (ongeveer 7 GB/s)Nieuwste NVMe-SSD's (tot ongeveer 14 GB/s) en krachtige grafische kaartenAccelerators in datacenters, snelle netwerken, AI-systemen

De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.

Wanneer welke variant?

PCIe 3.0
Nog steeds voldoende voor de meeste grafische kaarten en voor dagelijks SSD-gebruik.
PCIe 4.0
De huidige standaard, gebruikt voor snelle NVMe-SSD's en grafische kaarten.
PCIe 5.0
Voor de snelste SSD's en de meest veeleisende apparaten, waarbij de bandbreedte de grens is.
PCIe 6.0
Voor servers en AI-infrastructuur, waar een zeer hoge bandbreedte per link nodig is.

Veelgestelde vragen

Verdubbelt PCIe de snelheid per generatie?

Ja. Per lane is 3.0 8 GT/s, 4.0 16 GT/s, 5.0 32 GT/s en 6.0 64 GT/s, dus bij een link van gelijke breedte verdubbelt de bandbreedte.

Kan ik een PCIe 4.0-kaart in een PCIe 3.0-slot steken?

Ja. PCIe is voor- en achterwaarts compatibel en de link werkt op de hoogste snelheid die beide kanten ondersteunen.

Wat betekenen x4 en x16?

Het aantal lanes van de link. Elke lane vervoert data in beide richtingen, dus bij dezelfde generatie heeft een x16-link vier keer de bandbreedte van een x4-link.

Wat is PAM4 bij PCIe 6.0?

Een methode waarbij een symbool vier spanningsniveaus gebruikt in plaats van twee en dus twee bits tegelijk vervoert. Met PAM4 en forward error correction verdubbelt PCIe 6.0 de snelheid zonder de signaalfrequentie te verdubbelen.

Test uw begrip

Welke waarde komt het best overeen met de effectieve bandbreedte in één richting van een x16-verbinding van PCI Express 3.0 (8 GT/s per lane, 128b/130b-codering)?

  1. AOngeveer 128 GB/s
  2. BOngeveer 1 GB/s
  3. COngeveer 16 GB/s
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Ongeveer 16 GB/s

De effectieve snelheid van één lane is 8 Gb/s × 128/130 ≈ 7,88 Gb/s, en gedeeld door 8 ongeveer 0,985 GB/s. Bij 16 lanes is de bandbreedte in één richting ongeveer 15,8 GB/s, dus ongeveer 16 GB/s, en voor zenden en ontvangen samen ongeveer 32 GB/s. De bandbreedte van PCI Express volgt uit het product van generatie (snelheid per lane), coderingsefficiëntie en aantal lanes. In de praktijk is hij iets kleiner door overhead zoals pakketheaders.

Hoe verandert de signaalsnelheid per lane bij elke volgende generatie van PCI Express, van generatie 3 tot en met generatie 6? Welke uitspraak is juist?

  1. AZe verdubbelt ongeveer telkens (8 → 16 → 32 → 64 GT/s)
  2. BZe neemt telkens licht toe met een factor 1,1
  3. CDe snelheid blijft bij nieuwe generaties gelijk en alleen het aantal lanes neemt toe
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Ze verdubbelt ongeveer telkens (8 → 16 → 32 → 64 GT/s)

De signaalsnelheid van PCI Express is per generatie ongeveer verdubbeld: 8 GT/s bij generatie 3, 16 GT/s bij generatie 4, 32 GT/s bij generatie 5 en 64 GT/s bij generatie 6. Ook bij hetzelfde aantal lanes verdubbelt de bandbreedte, zodat men de snelheidsverbeteringen van GPU's, snelle SSD's en netwerken kan bijhouden. Tussen generaties bestaat compatibiliteit: wordt een nieuw apparaat in een oude sleuf gestoken, dan werkt het met de snelheid die beide ondersteunen.

Welke waarde komt het best overeen met de efficiëntie van de 128b/130b-codering die vanaf PCI Express 3.0 wordt gebruikt?

  1. AOngeveer 80%
  2. BOngeveer 50%
  3. COngeveer 98,5%
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Ongeveer 98,5%

Bij 128b/130b-codering worden 128 databits met een header van 2 bits in 130 bits verzonden, dus de efficiëntie is 128/130 ≈ 98,5%. De overhead is sterk verminderd ten opzichte van de 80% van 8b/10b. De frequentie van overgangen wordt gewaarborgd door de data te scramblen (exclusieve OF met een vaste pseudowillekeurige reeks) om nullen en enen te mengen. Daardoor kon PCI Express 3.0 de effectieve snelheid vrijwel verdubbelen door de signaalsnelheid slechts van 5 naar 8 GT/s te verhogen.

  1. Welke eigenschap van PAM4 (pulsamplitudemodulatie met vier niveaus), dat in PCI Express 6.0 wordt gebruikt, is juist?
  2. Wat gebeurt er als een x4 PCI Express-SSD in een sleuf van x16-lengte op het moederbord wordt gestoken (ervan uitgaande dat de sleuf bedrading voor x4 of meer heeft)?
  3. Wat betekent het dat een lane van PCI Express „full duplex” is?

Oefenvragen over Interfaces en busstandaarden

Belangrijke termen uitgelegd

PCI Express
Snelle seriële uitbreidingsinterface die de CPU verbindt met onder meer GPU's, ssd's en netwerkkaarten. Ook PCIe geschreven. Door lanes te bundelen neemt de bandbreedte toe en per generatie verdubbelt de snelheid ongeveer.
NVMe
Interfacestandaard om SSD's die via PCI Express zijn aangesloten snel aan te sturen. Kan veel commando's parallel verwerken en heeft een lagere latentie dan SATA, dat voor HDD's is ontworpen.

Verwante vergelijkingen