Qu'est-ce que le PCIe 4.0 et vaut-il la peine de passer à cette norme ?

Points clés

• La norme PCIe 4.0 est largement utilisée dans les ordinateurs modernes pour connecter des composants tels que les unités de traitement graphique (GPU), les unités centrales de traitement (CPU) et les disques SSD NVMe. Elle prend en charge des débits de transfert de données élevés et est rétrocompatible avec les versions PCIe précédentes.
• La norme PCIe 4.0 offre une bande passante élevée, une grande évolutivité et une compatibilité à long terme. Elle peut transférer jusqu'à 16 gigabits par seconde (GT/s) par voie, avec des emplacements prenant en charge des configurations telles que x1, x4, x8 et x16. Les versions futures, comme PCIe 5.0 et 6.0, promettent des vitesses encore plus élevées.
• Les SSD PCIe 4.0 peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à 8 Go/s avec une configuration à 4 voies. Pour les GPU, la différence entre PCIe 4.0 et 3.0 est généralement faible. L'utilisation de plusieurs SSD NVMe peut entraîner une saturation de la bande passante du chipset, ce qui impacte les performances du système.

Fin 2011 , le PCI-SIG a publié les spécifications initiales de la norme PCIe 4.0 , qui devait offrir un débit de 16 gigabits par seconde (GT/s) ou de 32 gigabits par seconde (GB/s) dans une configuration à 16 voies. Le lancement officiel a eu lieu près de six ans plus tard, et en juin 2017 , le PCI-SIG a officiellement détaillé les spécifications finales de PCIe 4.0.

AMD a été le premier fabricant de puces grand public à lancer des processeurs prenant en charge PCIe 4.0, en commençant par Zen2 et la puce phare X570E en 2019. Intel a pris un léger retard dans ce domaine, introduisant PCIe 4.0 avec Tiger Lake l'année suivante.

La norme PCIe 4.0 utilise la technologie d'encodage 128b/130b pour convertir les données 128 bits en données 130 bits . Il en résulte une efficacité d'environ 98.46 % , nettement supérieure aux versions précédentes.

↪ Impact sur les SSD et les unités de traitement graphique (GPU)

En termes de performances réelles, une connexion SSD PCIe 4.0 à 4 voies atteint une vitesse maximale d'environ 8 Go/s . Cela correspond aux performances offertes par la plupart des SSD PCIe 4.0 grand public haut de gamme, tels que le Samsung 990 PRO et le WD Black SN850X.

La plupart des processeurs graphiques (GPU) sont dotés d'une interface de bus x8 ou x16 , suffisante même pour les anciennes versions PCIe. Cependant, la Radeon RX 6500 XT fait exception , avec son interface x4 limitée . Si votre ordinateur utilise PCIe 3.0 pour le premier port x16 , la bande passante sera limitée à 4 Go/s avec la RX 6500 XT. Il en résulte une différence de performances pouvant atteindre près de 70 % dans certains jeux entre PCIe 4.0 et PCIe 3.0.

De plus, vous risquez de perdre quelques images par seconde avec une carte graphique x8/x16 . À moins que votre PC ne soit récent, il est fort probable qu'il soit équipé d'une interface PCIe 4.0, introduite avec les processeurs Intel Rocket Lake-S ( 11e génération ) et AMD Zen 2 (Ryzen 3000). Une carte mère B550 ou X570 est toutefois requise au minimum .

Peur, incertitude et doute

Il n'a fallu que quelques années pour que le marché passe brutalement des systèmes PCIe 4.0 aux systèmes PCIe 5.0. Les fabricants de processeurs intègrent progressivement davantage de ports PCIe 5.0 dans leurs nouvelles puces. De plus, les SSD dépassant 8 Go/s sont techniquement limités par la norme PCIe 4.0. Alors, est-il temps de passer à la norme PCIe 5.0 ?

En général, les processeurs graphiques modernes ne prennent pas en charge les normes supérieures à PCIe Gen 4.0. On pourrait s'attendre à un écart de performances important entre PCIe 4.0 et PCIe 3.0, mais ce n'est pas le cas.

Gamer's Nexus a mené des tests et constaté que malgré un doublement de la bande passante , le taux d'images par seconde (IPS) ne s'améliore que marginalement (de 2 à 3 %) entre la troisième et la quatrième génération. Il va sans dire que le PCIe Gen 5.0 offrira une amélioration encore plus faible.

Concernant les disques SSD, le premier argument avancé est leur prix élevé. À capacité égale, les SSD de 5e génération coûtent environ deux fois plus cher que ceux de 4e génération . De plus, le gain de vitesse est minime car la technologie PCIe 5.0 n'a pas encore atteint son plein potentiel. On paierait donc deux fois plus cher pour des vitesses seulement 1.5 à 1.6 fois supérieures (jusqu'à 5.0 12000 Mo/s ).

Enfin, les SSD PCIe 5.0 fonctionnent à des températures extrêmement élevées . Un dissipateur thermique , voire un système de refroidissement actif, est presque toujours nécessaire pour maintenir des performances optimales. À moins que vos charges de travail ne puissent exploiter pleinement ce niveau de bande passante, cet investissement n'est pas justifié.

↪ Avantage potentiel de la mise à niveau

Cependant, un avantage majeur du PCIe 5.0 réside dans le fait que certaines cartes mères Intel Z890 à venir seraient dotées d'un port PCIe 5.0 x8 (équivalent à un port PCIe 4.0 x16 pour 32 Go/s ) dédié au GPU. Il reste ainsi trois ports PCIe 5.0 x4 pour les SSD , directement connectés au processeur, ainsi qu'un port PCIe 4.0 x4 . On bénéficie donc du meilleur des deux mondes tout en offrant une bande passante largement suffisante pour le GPU.

Il convient de noter qu'il ne s'agit que d'une rumeur et que toutes les cartes mères Z890 hautes performances ne prendront pas en charge cette configuration.

En résumé, tout système moderne devrait disposer d'au moins un port PCIe 4.0 x16 , ainsi que d'un port x4 supplémentaire compatible PCIe 4.0 ou PCIe 3.0 , selon le modèle de votre carte mère. Par conséquent, il est préférable de choisir votre système en fonction de votre processeur , de votre carte graphique et des autres composants, plutôt que de la génération PCIe.

Les cartes graphiques plus anciennes, même après une mise à niveau vers PCIe 4.0, ne bénéficieront pas nécessairement d'une amélioration significative de leurs performances. Il en va de même pour les cartes graphiques actuelles, bien qu'aucune ne prenne encore en charge PCIe 5.0 . Si votre budget est limité, les interfaces PCIe 4.0 et 3.0 seront parfaitement adaptées.

Cependant, pour un système plus performant, les futurs chipsets offrent plusieurs options de stockage ( 3 ports PCIe 5.0 x4 + 1 port PCIe 4.0 x4 ) et une large bande passante GPU. Il vous faudra toutefois une carte graphique compatible PCIe 5.0 ( x8 ), actuellement indisponible. En effet, la RTX 4090 fonctionne à la vitesse PCIe 4.0 x8 ( 16 Go/s , équivalent à PCIe 3.0 x16) car elle ne prend en charge que le PCIe 4.0.