PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 im Vergleich – mit RTX 4090 und RTX 4060 Ti

Sowohl AMD als auch Intel unterstützen mit ihren aktuellen Ryzen 7000 respektive Core-i-13000 Prozessoren PCIe Gen 5. Während es mit der Gigabyte Aorus Gen5 10000 oder der Crucial T700 bereits die ersten SSDs mit PCIe 5.0 Unterstützung auf dem Markt gibt, lassen die renommierten Grafikkartenhersteller dieses Feature bei den aktuellen Generationen noch vermissen. Lediglich der chinesische Hersteller Moore Threads hat mit der MTT S80 eine GPU mit PCIe Gen 5 Anbindung im Portfolio.

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Aber wie wichtig ist die PCIe-Anbindung für Grafikkarten überhaupt? Die Webseite Techpowerup sowie der YouTuber der8auer sind eben dieser Frage einerseits mit dem High-End-Modell RTX 4090 und andererseits mit Nvidias neuem Einsteigermodell RTX 4060 Ti nachgegangen. Die Ergebnisse zeigen: nicht nur die Generation des PCIe-Interfaces, sondern vor allem die Anzahl der angebunden Lanes ist ausschlaggebend, was insbesondere auch unser Test der RX 6500 XT beweist.

PCI Express Schnittstelle im Überblick

PCI Express ist im Jahr 2003 als Nachfolger von PCI, PCI-X und AGP eingeführt worden und ist bis heute der Standard zur Verbindung der Grafikkarte mit dem Prozessor respektive dem Chipsatz. In den meisten PCs ist heutzutage eine PCIe Gen 3, Gen 4 oder Gen 5 Schnittstelle zu finden. Der folgenden Tabelle können Sie die Übertragungsrate (GB/s) des PCIe-Interfaces nach PCIe Generation und der Anzahl der angebundenen Lanes entnehmen:

Wie Sie der Tabelle entnehmen können, verdoppelt eine neue PCIe-Generation die Geschwindigkeit gegenüber dem Vorgänger. Oder anders gesagt: PCIe 5.0 x8 liefert die gleiche Übertragungsrate wie PCIe 4.0 x16 und PCIe 5.0 x4 ist genauso schnell wie PCIe 4.0 x8 und PCIe 3.0 x16.

Ob PCIe 3.0 oder 4.0 spielt für die RTX 4090 fast keine Rolle

Die Webseite Techpowerup hat mit der RTX 4090 einen sehr ausführlichen Test zum Einfluss der PCIe-Anbindung auf eine High-End-GPU durchgeführt. Die Tests erfolgten mit einem Core i9-13900K auf einem EVGA Z790 Dark mit 2x 16 GB DDR5-6000 Arbeitsspeicher in 25 Spielen in den Auflösungen 1080p, 1440p und 2160p. Gemäß den Messergebnissen spielt die Auflösung interessanterweise keine Rolle, und zwar weder bei den Average-, noch bei den Minimum-FPS. Der Grund hierfür dürfte der üppige Videospeicher der RTX 4090 sein, weshalb keine Auslagerung von Textureinheiten in den Arbeitsspeicher stattfindet.

Wenn Sie die RTX 4090 auf einem älteren Mainboard mit PCIe 3.0 betreiben, verlieren Sie nahezu keine Leistung, sofern die Grafikkarte mit 16 Lanes angebunden ist. Unabhängig von der Spielauflösung erzielt die AD102-GPU an einem PCIe 3.0 x16 (respektive PCIe 4.0 x8) Interface im Schnitt noch 98 Prozent ihrer Rechenleistung beim Gaming.

Selbst an einem PCIe 4.0 x4 (respektive PCIe 3.0 x8) Interface, was nahezu einer PCIe 2.0 x16 Anbindung entspricht, kann die RTX 4090 noch beachtliche 92 bis 94 Prozent ihrer Leistung abliefern, und zwar sowohl bei den Average-, als auch den Minimum-FPS. Erst bei der Anbindung der RTX 4090 über nur vier PCIe Gen 3 Lanes verliert die Grafikkarte dann spürbar an Leistung.

Beliebtester Prozessor mit PCIe 4.0 Support

AMD Ryzen 7 5800X3D

Auf Basis dieser Messwerte ist es mehr als verständlich, warum weder AMD, Nvidia noch Intel bei ihren aktuellen Grafikkarten auf PCIe Gen 5 setzen, denn selbst zwischen PCIe 3.0 und PCIe 4.0 ist ein Unterschied zwar messbar, in der Praxis aber selten spürbar – zumindest beim Gaming.

PCIe 3.0 degradiert die RTX 4060 Ti zur RTX 3060 Ti

Der YouTuber Roman „der 8auer“ Hartung hat einen etwas anderen, aber nicht minder interessanten Test durchgeführt. Und zwar hat er Nvidias neue RTX 4060 Ti gegen die RTX 3060 Ti auf einem etwas älteren System mit einem Core i9-10850K und 2x 16 GB DDR4-3600 RAM antreten lassen. Der Intel Prozessor der 10. Generation unterstützt nur PCIe 3.0 und hier wird es interessant, denn die RTX 4060 Ti ist nur über acht PCIe Lanes angebunden. Die Übertragungsrate entspricht damit in etwa einer PCIe 2.0 x16 Anbindung.

Wir haben die RTX 4060 Ti in Kombination mit einem Ryzen 9 5950X getestet, dementsprechend war die Grafikkarte über PCIe Gen 4 x8 angebunden und konnte damit im Schnitt einen Leistungsgewinn von circa 15 Prozent gegenüber der RTX 3060 Ti verbuchen.

Beim Test von der 8auer ist die RTX 4060 Ti dagegen nur mit PCIe Gen 3 x8 angebunden und büßt dadurch einiges an Leistung ein. Im synthetischen Benchmark 3D Mark Time Spy Extreme kann sich die AD106-GPU zwar noch knapp ihrem Vorgänger gegenüber behaupten, liegt dann aber bei den Spieletests nur noch gleich auf.

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Während es bei der RTX 4090 noch kein Problem darstellt, diese auf einem älteren System nur mit PCIe Gen 3 Anbindung zu betreiben, sieht das bei der RTX 4060 Ti aufgrund der nur mit acht Lanes angebunden Schnittstelle gleich ganz anders aus.

RX 6500 XT als perfektes Beispiel der PCIe Limitierung

Ein noch besseres Beispiel für eine Limitierung durch die PCIe Anbindung stellt die RX 6500 XT dar. Durch die Kombination aus dem nur 4 GB großen Videospeicher und dem 64-bit Speicher-Interface hat die Grafikkarte bereits zu kämpfen, aufgrund der Anbindung von nur vier PCIe Lanes kommt aber noch ein weiteres Problem hinzu. So hat sich in unserem Test gezeigt, dass die RDNA-2-Grafikkarte beim Einsatz auf einem älteren System, welches nur PCI 3.0 unterstützt, im Schnitt 25 Prozent an Leistung einbüßt.

Hier zeigt sich ganz deutlich: Je kleiner der Videospeicher, desto mehr Textureinheiten müssen in den Arbeitsspeicher ausgelagert werden und desto wichtiger wird die PCIe-Anbindung. Die Tatsache, dass die Grafikkartenhersteller insbesondere bei den Einsteigermodellen die Anzahl der zur Verfügung stehenden PCIe Lanes beschneiden, ist insbesondere für Besitzer älterer Systeme, welche nur PCIe Gen 3 beherrschen, äußerst problematisch.