PCIe 3.0, 4.0 и 5.0 для NVMe SSD — различия, совместимость и реальные скорости

В статье разбираем, в чём разница между PCIe 3.0, 4.0 и 5.0 применительно к NVMe-накопителям, как работает совместимость между поколениями, какую скорость дают линии ×1–×4 и когда имеет смысл переходить на PCIe 5.0.

Что такое PCIe и как он работает с NVMe

NVMe-накопители подключаются к системе через интерфейс PCI Express (PCIe). В отличие от SATA, где скорость жёстко ограничена, PCIe масштабируется по двум параметрам:

• поколение шины (PCIe 3.0, 4.0, 5.0);
• количество линий передачи данных — обычно ×4 для NVMe.

Итоговая скорость накопителя напрямую зависит от версии PCIe и числа активных линий, ну и само собой, от заявленной скорости чтения и записи SSD производителем.

PCIe 3.0, 4.0 и 5.0 — в чём разница

Каждое новое поколение PCIe приблизительно вдвое увеличивает пропускную способность одной линии:

• PCIe 3.0 — около 1 ГБ/с на линию;
• PCIe 4.0 — около 2 ГБ/с на линию;
• PCIe 5.0 — около 4 ГБ/с на линию.

Для NVMe SSD, которые используют конфигурацию ×4, это даёт:

• PCIe 3.0 ×4 — до ~3,9 ГБ/с;
• PCIe 4.0 ×4 — до ~7,8 ГБ/с;
• PCIe 5.0 ×4 — до ~15,7 ГБ/с.

Именно поэтому накопители PCIe 5.0 теоретически вдвое быстрее моделей PCIe 4.0 и в четыре раза быстрее PCIe 3.0.

Как линии ×1–×4 влияют на скорость SSD

NVMe-диски почти всегда используют режим ×4, но в некоторых системах возможны ограничения по линиям — например, при установке в вторичный M.2-разъём или при дефиците линий от процессора.

Ориентировочная пропускная способность:

• PCIe 3.0: ×1 ≈ 1 ГБ/с → ×2 ≈ 2 ГБ/с → ×4 ≈ 4 ГБ/с;
• PCIe 4.0: ×1 ≈ 2 ГБ/с → ×2 ≈ 4 ГБ/с → ×4 ≈ 8 ГБ/с;
• PCIe 5.0: ×1 ≈ 4 ГБ/с → ×2 ≈ 8 ГБ/с → ×4 ≈ 16 ГБ/с.

Если NVMe SSD PCIe 4.0 работает в режиме ×2 вместо ×4, его скорость будет ограничена примерно уровнем PCIe 3.0 ×4 — даже если сам накопитель способен на большее.

Проверить скорость SSD можно через программу CrystalDiskMark.

Совместимость NVMe PCIe 5.0, 4.0 и 3.0

NVMe PCIe 5.0, 4.0 и 3.0 полностью обратно совместимы между собой:

• PCIe 5.0 SSD работает в слотах PCIe 4.0 и 3.0;
• PCIe 4.0 SSD работает в слотах PCIe 3.0 и 5.0;
• PCIe 3.0 SSD работает в слотах PCIe 4.0 и 5.0.

Ограничение всегда идёт по младшей версии, то есть работает как сопло. Например:

• NVMe PCIe 5.0 ×4 в разъёме PCIe 4.0 ×4 будет работать на скоростях PCIe 4.0;
• NVMe PCIe 3.0 ×4 в разъёме PCIe 5.0 ×4 будет ограничен скоростью накопителя.

Также важно учитывать, что некоторые M.2-разъёмы подключены не к процессору, а к чипсету — это может дополнительно снижать реальную пропускную способность. По этой причине, в первую очередь стоит подключать к слоту M2, что ближе к CPU (обычно прямо под сокетом, как правило закрыт теплоотводной пластиной).

Реальные скорости в Windows и приложениях

Хотя теоретические значения PCIe выглядят впечатляюще, в реальной работе разница ощущается не всегда:

• загрузка Windows и программ почти не отличается между PCIe 3.0 и 4.0;
• в играх переход с PCIe 4.0 на 5.0 почти не даёт прироста;
• максимальная выгода от PCIe 5.0 проявляется в работе с большими массивами данных — рендеринг, монтаж видео 8K, базы данных, виртуализация.

Таким образом, разница между PCIe 3.0 и 4.0 заметнее, чем между PCIe 4.0 и 5.0 в бытовых сценариях.

Почему PCIe 5.0 — ключевое направление

PCIe 5.0 — текущее поколение интерфейса и база для будущих NVMe SSD. Его преимущества:

• двукратный запас пропускной способности по сравнению с PCIe 4.0;
• лучше подходит для будущих рабочих нагрузок и ИИ-задач;
• даёт возможность использовать SSD без ограничений со стороны интерфейса.

Минусы — более высокая цена накопителей и повышенные требования к охлаждению, так как контроллеры PCIe 5.0 выделяют больше тепла.

Как проверить поддержку PCIe в системе

1. Откройте спецификацию материнской платы и процессора — проверьте версию PCIe для M.2-разъёмов.
2. В Windows используйте утилиты вроде CrystalDiskInfo или HWiNFO — они показывают текущий режим подключения (например, PCIe 4.0 ×4).
3. Убедитесь, что BIOS обновлён до последней версии — это особенно важно для поддержки PCIe 5.0.
4. Проверьте, не делит ли слот линии с другими устройствами (иногда M.2-разъём работает в режиме ×2).

Что выбирать на практике

При выборе SSD ориентируйтесь на следующее:

• Если у вас система на PCIe 3.0 — NVMe PCIe 3.0 или 4.0 будут оптимальны, так как 5.0 не раскроется.
• Если материнская плата поддерживает PCIe 4.0 — NVMe Gen4 остаётся лучшим выбором по соотношению цены и скорости.
• Если система поддерживает PCIe 5.0 и важны максимальные скорости в профессиональных задачах — есть смысл рассматривать NVMe Gen5.

Итог

Разница между PCIe 3.0, 4.0 и 5.0 для NVMe SSD заключается в пропускной способности и перспективе на будущее. PCIe 3.0 остаётся рабочим стандартом, PCIe 4.0 — оптимальным выбором сегодня, а PCIe 5.0 — заделом под будущие нагрузки. Благодаря полной обратной совместимости NVMe PCIe 5.0, 4.0 и 3.0 можно устанавливать в любые современные системы, но реальная скорость всегда будет зависеть от версии интерфейса и количества линий.