Как версия PCIe влияет на производительность видеокарты: проверяем в играх и тестах

Для подключения актуальных видеокарт (NVIDIA RTX 4000-й серии и AMD RX 7000-й серии) используется интерфейс PCIe версии 4.0, но они могут работать и со всеми предыдущими версиями. Это удобно при апгрейде ПК — не нужно беспокоиться о совместимости комплектующих. Будет ли при этом устаревшая версия интерфейса влиять на производительность видеокарты? Мы решили проверить.

На чем и как тестировали

Для теста я использовал компьютер брата (подробнее об этом ПК я писал прочитать в этом материале). А чтобы тесты были нагляднее, взял две видеокарты — MSI RTX 4060 Ti VENTUS 3X OC 8 GB с шиной x8 и Palit RTX 4070 DUAL с шиной x16.

В теории понижение версии PCIe (а значит, и пропускной способности) для видеокарты с шиной х8 должно давать более ощутимое снижение производительности. Проверим, насколько этот тезис правдив.

В биосе материнской платы MSI предусмотрено меню конфигурации PCIe-разъемов с пятью режимами: автоматический, Gen 1, 2, 3 и 4. В зависимости от генерации падает пропускная способность шины.

Меню выбора режима работы PCIe

По умолчанию там выбран автоматический режим, чтобы любая установленная видеокарта работала корректно. Я же в этом меню буду вручную менять режимы и по очереди их тестировать. Пропускная способность интерфейса PCI Express в зависимости от поколения:

• Gen 1 — до 2 ГБ/c (x8) и 4 ГБ/c (x16);
• Gen 2 — до 4 ГБ/c (x8) и 8 ГБ/c (x16);
• Gen 3 — до 8 ГБ/c (x8) и 16 ГБ/c (x16);
• Gen 4 — до 16 ГБ/c (x8) и 32 ГБ/c (x16).

Для синтетических тестов я выбрал 3DMark Time Spy и 3DMark Firestrike Extreme, UNIGINE Superposition (пресет 1080p Extreme). Из игр взял Indiana Jones and the Great Circle (на RTX 4060 выбирал низкие настройки графики, а для RTX 4070 — высокие) и Helldivers 2 (высокие настройки графики для обеих видеокарт). Количество FPS в играх буду отслеживать через FPS Monitor.

Смотрим на разницу в синтетических тестах

3DMark — одна из самых популярных компаний по разработке бенчмарков. Среди ее тестов особенно выделяется Time Spy, предназначенный для оценки производительности видеокарты.

Тестирование RTX 4060 Ti показало, что наибольшая разница в FPS и баллах оценки графики заметна между PCIe Gen 1 и Gen 2, далее она не такая значимая. В случае RTX 4070 ситуация аналогичная: между версиями PCIe Gen 1 и Gen 2 заметная разница, а далее практически неразличима, больше напоминает статическую погрешность.

Производительность видеокарт RTX 4060 Ti 8 GB и RTX 4070 в тесте 3DMark Time Spy в зависимости от версии PCIe

В то же время результат тестирования RTX 4060 Ti в 3DMark Firestrike Extreme (использует DirectX 11, а не 12, в отличие от Time Spy) не показал значительных отличий в количестве кадров между первой и второй версиями PCI. В случае RTX 4070 разница оказалась еще меньше (тест перепроверили дважды).

Разница производительности в тесте 3DMark Firestrike Extreme у видеокарт RTX 4060 Ti 8 GB и RTX 4070

В тесте UNIGINE Superposition (бенчмарк компании UNIGINE на основе фирменного движка) ситуация иная: FPS на первой, второй и третьей версиях PCIe практически не отличается. При сравнении Gen 1 с Gen 4 у RTX 4060 Ti разница составляет около 6%, а для RTX 4070 — около 12%.

Разница в производительности в тесте UNIGINE Superposition у видеокарт RTX 4060 Ti 8 GB и RTX 4070

Синтетические тесты показали, что в большинстве случаев разница между первой и четвертой версиями PCIe составляет 6%.

А что с играми?

Для игр я выбрал два современных проекта, которые требовательны к графическим ускорителям. Начнем с теста в Helldivers 2. В нем установил настройки графики на «‎высокие»‎ без DLSS и прочих технологий.

Для объективности сравнения запустил обучение, чтобы минимизировать влияние локаций на FPS. При использовании GPU в режиме Gen 1, когда скорость шины RTX 4060 Ti ограничена 2 ГБ/сек, видеокарта в среднем демонстрирует 45 FPS, однако минимальная частота падала до 10 кадров. Аналогичная частота наблюдалась в 1% самых загруженных сцен (показатель 1% low). При этом GPU нагружена на 95%, а частота работы составляет 2805 МГц, то есть ускоритель работает на полную мощность.

С увеличением пропускной способности средний и минимальный FPS возрастает. Когда карточка работает в полную силу через PCIe 4.0, она показывает 78 FPS в среднем. Частота кадров стабильная — в 1% случаев опускалась до 68 FPS.

Результаты теста RTX 4060 TI 8 GB в Helldivers 2

На аналогичных настройках графики в режиме Gen 1 (с ограничением пропускной способности до 4 ГБ/с) видеокарта RTX 4070 демонстрирует в среднем 87 FPS, однако в самых тяжелых моментах производительность падает до 57 FPS — согласно показателю 1% low.

С постепенным увеличением пропускной способности шины средний FPS ожидаемо увеличивается и составляет 107 кадров в секунду, также возрастает показатель 1% low — 94 FPS. Когда видеокарта работает на полную мощность, разница между средним количеством кадров и 1% low уже не такая значимая, и как итог — фреймрейт стабильнее.

Результаты теста RTX 4070 в Helldivers 2

Переходим к Indiana Jones and the Great Circle. Это тяжелая игра, так как в ней применяется трассировка лучей, которая работает постоянно, что дополнительно нагружает GPU. В ней RTX 4060 Ti с минимальной пропускной способностью демонстрирует 41 FPS в среднем, однако происходят снижения до 18 FPS в 1% случаев. Это неиграбельные значения, так как ситуации с просадками случаются часто.

В тоже время уже на второй генерации PCIe (4 ГБ/cек) ситуация становится значительно лучше — 51 FPS в среднем, 34 FPS — 1% low. Постепенно по мере увеличения пропускной способности среднее количество кадров увеличивается до 72 FPS, а максимальные потери в самых тяжелых сценах уже не так критичны — 61 FPS (1% low).

Результаты теста RTX 4060 TI 8 GB в Indiana Jones and the Great Circle

RTX 4070 более производительна и даже при минимальной пропускной способности демонстрирует неплохой, но нестабильный FPS — от 45 до 29 кадров в секунду. А при работе на полную мощность без ограничений пропускной способности уже демонстрирует 63 FPS в среднем и 54 FPS в 1% самых загруженных сцен.

Результаты теста RTX 4070 в Indiana Jones and the Great Circle

Опытным путем мы подтвердили нашу теорию о том, что чем выше пропускная способность, тем стабильнее FPS. Это предположение оказалось актуально для обоих ускорителей, но для RTX 4060 Ti разница при выборе разных версий PCIe оказалась более заметна из-за урезанной шины.

Что в итоге

Если вы решили обновить видеокарту на своем стареньком ПК, а ваша материнская плата поддерживает, например, только вторую генерацию PCIe, лучше озадачиться вопросом покупки новой «‎‎материнки». Такое решение даст прирост среднего FPS и позволит увеличить показатель 1% low FPS. Это особенно важно при игре в шутеры, где сильное падение фреймрейта может доставлять куда больше дискомфорта, чем в других играх.