Wat is PCIe?

Peripheral Component Interconnect Express(PCIe) is een gestandaardiseerde interconnect voor componenten en randapparatuur voor moderne computers. Hiermee kunnen componenten zoals SSD's, grafische kaarten en uitbreidingskaarten op elk modern moederbord worden aangesloten en correct functioneren zonder dat er speciale interfaces of niet-standaardprotocollen nodig zijn die voor storingen of verwarring bij de installatie kunnen zorgen.

PCI Express is ontworpen als industriestandaard interconnect voor componenten en randapparatuur ter vervanging van de afzonderlijke interfaces op moederborden in pc's van weleer, namelijk AGP en PCI. Destijds gebruikten we AGP voor grafische kaarten en PCI-poorten voor geluidskaarten, netwerkkaarten, RAID-controllers, enz. PCI Express verving al deze interfaces toen het in 2003 werd geïntroduceerd en werd ontworpen met voldoende ruimte voor toekomstige verbeteringen op het gebied van bandbreedte en prestaties, waardoor het een zeer lange levensduur heeft. Zelfs vandaag de dag loopt het nog steeds voorop, maar daarover later meer.

PCI Express is een point-to-point seriële interface tussen apparaten, waarbij het PCIe-apparaat en de CPU en chipset communiceren via fysieke 'lanes' die in beide uiteinden van de verbinding zijn ingebouwd. PCIe-lanes gebruiken twee paar koperen kabels per lane om gegevens in beide richtingen tegelijk te verzenden, en het geniale van het ontwerp is dat de bandbreedte vrij eenvoudig kan worden vergroot door meer lanes toe te voegen (of te gebruiken). Het is ook achterwaarts compatibel, dus een PCIe 3.0-apparaat werkt prima op een PCIe 4.0-systeem, waardoor het een unieke interface is met een zeer flexibel ontwerp.

PCI Express-technologie is momenteel een functie van zowel CPU's als CPU-chipsets van AMD en Intel, dus als u naar een specificatieblad kijkt, ziet u PCI Express-ondersteuning voor beide technologieën vermeld als 'aantal PCIe-lanes'. Het aantal beschikbare lanes varieert afhankelijk van de CPU en CPU-chipset, waarbij vlaggenschipproducten meer lanes bieden en mainstreamproducten minder lanes.

Houd er rekening mee dat er PCIe-lanes zijn voor zowel de CPU als de chipset, maar dat deze lanes niet gelijk zijn, ook al zijn ze uiteindelijk allemaal verbonden met de CPU. De lanes die afkomstig zijn van de chipset moeten via een DMI-link (Direct Media Interface) worden aangesloten op de CPU, terwijl de lanes die rechtstreeks op de CPU zijn aangesloten deze tussenliggende connector omzeilen. Dit betekent dat u ervoor moet zorgen dat u uw GPU en ten minste de primaire SSD in de slots plaatst die geen gebruik maken van die tussenliggende verbinding.

Alle PCIe-apparaten gebruiken een specifiek aantal lanes, uitgedrukt met een kleine "x" en een getal dat aangeeft hoeveel lanes het apparaat gebruikt. Een moderne GPU zoals de RTX 5090 is bijvoorbeeld een PCIe 5.0 x16-apparaat, wat betekent dat het de vijfde versie van de PCI Express-standaard (PCIe 5.0 of Gen 5) gebruikt en 16 lanes voor gegevensoverdracht, het maximum dat momenteel is toegestaan. Er zijn ook apparaten die 8 lanes (x8), 4 lanes (x4), twee lanes (x2) en 1 lane (x1) gebruiken.

Er zijn natuurlijk nadelen verbonden aan het gebruik van meer lanes, zoals extra warmteontwikkeling en een hoger stroomverbruik, want in de computerwereld is niets gratis. Maar de mogelijkheid om verschillende aantallen lanes te gebruiken voor gegevensoverdracht biedt hardwarefabrikanten meer keuze bij het ontwerpen van hun producten.

Het kan ook andersom werken, waarbij een apparaat van x16 naar x8 kan gaan om stroom te besparen en minder warmte te produceren, ervan uitgaande dat de prestaties niet sterk worden beïnvloed of dat het verminderen van de prestaties een acceptabele afweging is.

Sinds de introductie is PCI Express in staat geweest om de bandbreedte van de interface bij elke nieuwe generatie te verdubbelen, wat een verbazingwekkende prestatie is. Die verdubbeling van de bandbreedte zal naar verwachting ook in de nabije toekomst doorzetten, wat ons pc-gebruikers doet watertanden bij het vooruitzicht van een PCIe 7.0 GPU met vier keer de bandbreedte van onze huidige GPU's. Of de GPU's daadwerkelijk zoveel bandbreedte kunnen gebruiken, is echter een andere vraag.

Zoals we hierboven al hebben aangegeven, zijn de mensen achter de PCI Express-interface bij PCI-SIG erin geslaagd om de bandbreedte van elke nieuwe versie van PCIe Express te verdubbelen, een trend die zich naar verwachting ook in de toekomst zal voortzetten. Hieronder volgt een overzicht van de ontwikkeling tot nu toe:

Wat opvalt in bovenstaande grafiek is dat we de lange levensduur van elke PCIe-generatie kunnen zien. PCIe 5.0 werd geïntroduceerd in 2019, maar in 2025 is het nog steeds niet volledig dominant, aangezien de meeste apparaten nog steeds PCIe 3.0 en 4.0 gebruiken. De nieuwe RTX 50-serie van Nvidia zijn zelfs PCIe 5.0 GPU's, maar dat is een primeur voor het bedrijf, aangezien de vorige Ada Lovelace 40-serie kaarten uit 2022 nog PCIe 4.0 waren. De vorige generatie 7000-serie GPU's van AMD waren ook PCIe 4.0, maar de nieuwste GPU's van beide bedrijven zijn eindelijk PCIe 5.0.

Tegelijkertijd vermeldt de grafiek dat PCIe 6.0 in 2021 is aangekondigd, maar dat het nog jaren zal duren voordat dit op de markt komt en nog eens jaren voordat het alomtegenwoordig is, wat zou kunnen betekenen dat we dan rond 2030 zitten. Dat zou PCIe 7.0 rond 2035 brengen, dus deze standaarden hebben een zeer lange levensduur en worden geïntroduceerd lang voordat ze op de markt nodig zijn.

In 2025 is een PCIe Express-apparaat elk apparaat dat in de sleuven op uw moederbord onder de CPU kan worden aangesloten, dus GPU's en alle uitbreidingskaarten die in de PCIe-sleuven passen. Dit omvat USB-uitbreidingskaarten, netwerkkaarten, RAID-controllers, geluidskaarten, enzovoort. Opmerking: M.2 SSD's zijn ook PCI Express-apparaten en hebben hun eigen speciale poorten op de huidige moederborden. Deze poorten verschillen van uitbreidingsslots, maar hebben hetzelfde doel, namelijk verbinding maken met de CPU en chipset voor gegevensoverdracht naar het hostsysteem.

Het feit dat PCI Express bij elke iteratie zijn bandbreedte verdubbelt, betekent niet dat de prestaties ook verdubbelen. Een goed voorbeeld hiervan zijn de huidige M.2 SSD's. PCIe 4.0 SSD's zijn al vele jaren op de markt en worden veel gebruikt. Ze halen een maximale bandbreedte van ~7 GB/s. PCIe 5.0-schijven zijn daarentegen nieuwer en bieden een bandbreedte tot ~12-14 GB/s. Dit lijkt een voor de hand liggende upgrade, maar in de praktijk kan het daadwerkelijke prestatievoordeel tussen deze twee families van schijven enorm of zeer klein zijn, afhankelijk van de toepassing.

Als u de schijf gebruikt om herhaaldelijk grote bestanden te lezen en te schrijven, kan dit een enorme upgrade zijn, zoals we in ons artikel hier hebben opgemerkt. Als u een SSD echter voornamelijk gebruikt voor gaming, zal het verschil in laadtijden van games waarschijnlijk minimaal zijn.

Het andere probleem waar PCIe 5.0 SSD's momenteel mee te maken hebben, is dat ze duurder zijn dan PCIe 4.0-schijven en dat moederborden met PCIe 5.0 SSD M.2-poorten nog niet overal verkrijgbaar zijn, maar dat zal in de komende vijf jaar veranderen.

Op het moment van schrijven, medio 2025, wachten we allemaal op PCIe 5.0 als nieuwe standaard, maar dat kan nog wel een paar jaar duren. De nieuwste CPU-chipsets van AMD en Intel ondersteunen PCIe 5.0, en de GPU's van AMD en Nvidia zijn ook PCIe 5.0, dus op dit moment wordt verwacht dat alle nieuwe hardware de nieuwste interface zal ondersteunen, wat zal helpen om PCIe 5.0 de nieuwe standaard te maken. Meer mensen zullen upgraden van PCIe 4.0 naar PCIe 5.0 wanneer die apparaten de enige beschikbare opties zijn. Als u bijvoorbeeld in 2027 een nieuwe M.2 SSD wilt kopen, zult u waarschijnlijk een PCIe 5.0-apparaat moeten kopen, net zoals het tegenwoordig moeilijk is om DDR4-geheugen te kopen omdat de markt is overgestapt op DDR5.

Daarom zouden we over enkele jaren PCIe 6.0-apparaten op de markt kunnen zien verschijnen, maar onze gok is dat nieuwe hardware pas rond 2028 beschikbaar zal zijn. Gezien de tijd die PCIe 5.0 nodig heeft om voet aan de grond te krijgen op de markt – meer dan zes jaar – zullen die apparaten waarschijnlijk pas aan het einde van dit decennium in zwang raken.

Voor wat het waard is: PCI-SIG is ook al druk bezig met de PCIe 7.0-standaard, dus zoals we hierboven al schreven, is dit een zeer vooruitstrevende organisatie die altijd vele stappen voorloopt op de huidige markt, wat geweldig nieuws is voor de pc-industrie in het algemeen.