Qu'est-ce que PCIe ?

Peripheral Component Interconnect Express(PCIe) est une norme d'interconnexion pour les composants et périphériques des ordinateurs actuels. Elle permet de brancher des composants tels que des SSD, des cartes graphiques et des cartes d'extension sur n'importe quelle carte mère moderne et de les faire fonctionner correctement sans avoir recours à des interfaces propriétaires ou à des protocoles non standard qui risquent de causer des dysfonctionnements ou de compliquer l'installation.

PCI Express a été conçu pour être une norme industrielle d'interconnexion pour les composants et les périphériques afin de remplacer les interfaces distinctes présentes sur les cartes mères des PC d'autrefois, à savoir AGP et PCI. À l'époque, nous utilisions l'AGP pour les cartes graphiques et les ports PCI pour les cartes son, les cartes réseau, les contrôleurs RAID, etc. Le PCI Express a remplacé toutes ces interfaces lors de son introduction en 2003. Il a été conçu avec une marge de manœuvre suffisante pour permettre des avancées futures en matière de bande passante et de performances, ce qui lui garantit une très longue durée de vie. Même aujourd'hui, il reste en avance sur son temps, mais nous y reviendrons un peu plus tard.

PCI Express est une interface série point à point entre périphériques, où le périphérique PCIe et le processeur et le chipset communiquent via des « voies » physiques intégrées aux deux extrémités de la connexion. Les voies PCIe utilisent deux paires de câbles en cuivre par voie pour envoyer des données dans les deux sens simultanément. Le génie de cette conception réside dans le fait que la bande passante peut être facilement augmentée en ajoutant (ou en utilisant) davantage de voies. Elle est également rétrocompatible, ce qui signifie qu'un périphérique PCIe 3.0 fonctionne parfaitement sur un système PCIe 4.0, ce qui en fait une interface unique avec une conception très flexible.

La technologie PCI Express est actuellement intégrée aux processeurs et aux chipsets AMD et Intel. Lorsque vous consultez une fiche technique, la prise en charge PCI Express pour ces deux technologies est indiquée sous la rubrique « nombre de voies PCIe ». Le nombre de voies disponibles varie en fonction du processeur et du chipset. Les produits haut de gamme offrent davantage de voies, tandis que les produits grand public en proposent moins.

Notez qu'il existe des voies PCIe pour le processeur et le chipset, mais ces voies ne sont pas identiques, même si elles sont toutes reliées au processeur. Les voies provenant du chipset doivent se connecter au processeur via une liaison DMI (Direct Media Interface), tandis que les voies qui se connectent directement au processeur contournent ce connecteur intermédiaire. Cela signifie que vous devez veiller à placer votre GPU et au moins votre SSD principal dans les emplacements qui n' utilisent pas cette connexion intermédiaire.

Tous les périphériques PCIe utilisent un nombre spécifique de voies, exprimé par un petit « x » suivi d'un chiffre représentant le nombre de voies utilisées. Par exemple, un GPU moderne comme le RTX 5090 est un périphérique PCIe 5.0 x16, ce qui signifie qu'il utilise la 5e version de la norme PCI Express (PCIe 5.0 ou Gen 5) et qu'il utilise 16 voies pour la transmission de données, ce qui est le maximum autorisé actuellement. Il existe également des périphériques qui utilisent 8 voies (x8), 4 voies (x4), deux voies (x2) et 1 voie (x1).

L'utilisation d'un plus grand nombre de voies entraîne bien sûr des inconvénients, tels qu'une augmentation de la chaleur générée et des besoins en énergie, car rien n'est jamais gratuit dans le domaine informatique. Cependant, la possibilité d'utiliser un nombre différent de voies pour la transmission des données offre aux fabricants de matériel informatique davantage d'options lors de la conception de leurs produits.

Cela peut également fonctionner dans l'autre sens, où un appareil pourrait passer de x16 à x8 pour économiser de l'énergie et produire moins de chaleur, en supposant que les performances ne soient pas trop affectées ou que la réduction des performances soit un compromis acceptable.

Depuis sa création, PCI Express a été capable de doubler la bande passante fournie par l'interface à chaque nouvelle génération, ce qui est un exploit remarquable. Ce doublement de la bande passante devrait se poursuivre dans un avenir prévisible, ce qui nous donne à tous, utilisateurs de PC, de quoi saliver en imaginant un GPU PCIe 7.0 avec une bande passante quadruple par rapport à nos GPU actuels. Cependant, la question de savoir si les GPU peuvent réellement utiliser autant de bande passante est une autre histoire.

Comme nous l'avons mentionné précédemment, les développeurs de l'interface PCI Express chez PCI-SIG ont réussi à doubler la bande passante offerte par chaque nouvelle version de PCIe Express, une tendance qui devrait se poursuivre dans les années à venir. Voici l'évolution jusqu'à présent :

Une chose très remarquable dans le tableau ci-dessus est la longue durée de vie de chaque génération PCIe à l'heure actuelle. Il indique que le PCIe 5.0 a été introduit en 2019, mais qu'en 2025, il n'est toujours pas totalement dominant, la plupart des appareils utilisant encore les PCIe 3.0 et 4.0. En fait, les nouvelles cartes graphiques RTX 50 de Nvidia sont des GPU PCIe 5.0, mais c'est une première pour l'entreprise, dont les cartes Ada Lovelace 40 de 2022 étaient des PCIe 4.0. La génération précédente de GPU 7000 d'AMD était également PCIe 4.0, mais les derniers GPU des deux entreprises sont enfin PCIe 5.0.

Dans le même temps, le graphique indique que la norme PCIe 6.0 a été annoncée en 2021, mais qu'il faudra attendre plusieurs années avant qu'elle ne soit commercialisée, puis plusieurs années supplémentaires avant qu'elle ne se généralise, soit vers 2030 environ. La norme PCIe 7.0 arriverait alors vers 2035. Ces normes ont donc une durée de vie très longue et sont introduites bien avant d'être nécessaires sur le marché.

En 2025, un périphérique PCIe Express désigne tout périphérique qui se branche sur les emplacements de la carte mère situés sous le processeur, c'est-à-dire les cartes graphiques et toutes les cartes d'extension qui s'insèrent dans les emplacements PCIe. Cela inclut les cartes d'extension USB, les cartes réseau, les contrôleurs RAID, les cartes son, etc. Remarque : les SSD M.2 sont également des périphériques PCI Express. Ils disposent de leurs propres ports dédiés sur les cartes mères actuelles, qui sont différents des emplacements d'extension, mais remplissent la même fonction dans la mesure où ils se connectent au processeur et au chipset pour transférer des données vers le système hôte.

Ce n'est pas parce que PCI Express double sa bande passante à chaque itération que ses performances sont doublées. Les SSD M.2 actuels illustrent bien ce phénomène. Les SSD PCIe 4.0 sont disponibles depuis de nombreuses années et sont très courants. Ils atteignent une bande passante maximale d'environ 7 Go/s. D'autre part, les disques PCIe 5.0 sont plus récents et offrent une bande passante pouvant atteindre 12 à 14 Go/s, ce qui semble être une mise à niveau évidente. Cependant, dans la réalité, le gain de performances réel entre ces deux familles de disques peut être énorme ou très faible, selon l'application.

Si vous utilisez le disque pour lire et écrire régulièrement des fichiers volumineux, cela peut constituer une amélioration considérable, comme nous l'avons souligné dans notre article ici. Cependant, si vous utilisez principalement un SSD pour jouer, la différence en termes de temps de chargement des jeux sera probablement minime.

L'autre problème auquel sont actuellement confrontés les SSD PCIe 5.0 est leur prix plus élevé que celui des disques PCIe 4.0. De plus, les cartes mères équipées de ports SSD M.2 PCIe 5.0 ne sont pas encore très répandues, mais cela devrait changer au cours des cinq prochaines années.

Au moment où nous écrivons ces lignes, à la mi-2025, nous attendons tous que PCIe 5.0 devienne la nouvelle norme, mais cela pourrait prendre quelques années. Les derniers chipsets CPU d'AMD et d'Intel prennent en charge le PCIe 5.0, tout comme les GPU d'AMD et de Nvidia. À ce stade, on s'attend donc à ce que tous les nouveaux matériels prennent en charge la dernière interface, ce qui contribuera à faire du PCIe 5.0 la nouvelle norme. De plus en plus de personnes passeront de PCIe 4.0 à PCIe 5.0 lorsque ces appareils seront les seules options disponibles. Par exemple, en 2027, si vous souhaitez acheter un nouveau SSD M.2, vous devrez probablement acheter un appareil PCIe 5.0, tout comme il est difficile d'acheter de la mémoire DDR4 aujourd'hui, le marché étant passé à la DDR5.

Par conséquent, dans quelques années, nous pourrions commencer à voir apparaître des appareils PCIe 6.0, mais nous pensons que le nouveau matériel ne sera pas disponible avant 2028 environ. Compte tenu du temps qu'il faut à la norme PCIe 5.0 pour s'imposer sur le marché (plus de 6 ans), ces appareils pourraient ne pas être à la mode avant la fin de la décennie.

Pour ce que cela vaut, PCI-SIG travaille déjà d'arrache-pied sur la norme PCIe 7.0. Comme nous l'avons mentionné plus haut, il s'agit d'une organisation très avant-gardiste, toujours en avance sur le marché, ce qui est une excellente nouvelle pour l'ensemble du secteur des PC.