PCIe 3.0 VGA Karte in PCIe 2.0 VGA Slot,mathematische Erklärung&Einschränkung gesucht

[Hex_0x_F00D]

Grüße!

Diese Frage wendet sich an fachlich kompetente Personen:
.. Systemkomponente:
Meine Grafikkarte wird langsam aber sicher alt, es handelt sich dabei um eine ASUS HD5870 1GB Version:
http://geizhals.eu/asus-eah5870-2dis-1gd5-90-c3ch30-l0uay00t-a465649.html
Bei meinem Mainboard handelt es sich um ein ASUS ROG Maximus III Extreme:
http://geizhals.eu/asus-rog-maximus-iii-extreme-90-mibbx0-g0eay00z-a503673.html
PSU: 700W
Mein CPU Intel Core i7-860, 4x 2.80GHz & 16GB RAM;
.. zu meiner Frage:
1. Kann man eine PCIe 3.0 VGA Karte in einen PCIe 2.0 VGA Slot stecken?[UPDATE: ERLDEIGT]
1.1. Welche Nachteile und Leistungseinbusen ergeben sich?
1.2. Macht es überhaupt Sinn?
1.3. Können die Angegebenen Werte von der ASUS R9NANO-4G mit einem PCIe 2.0 Slot erreicht werden, bzw.
mit welcher Einschränkung muss man rechnen.(mathematisch belegen bitte)
http://geizhals.at/asus-r9nano-4g-90yv08y0-u0nm00-a1282819.html?hloc=at
Meine Ansatz würde eine ASUS R9NANO-4G verwenden, jedoch bin ich mir unschlüssig ob meine Überlegung auch funktioniert, weil die VGA Karte relativ niedrig getaktet ist.
Würde mich freuen wenn die Lösung mathematisch aufgeschlüsselt wird, damit ich mir auch ein kompetentes Bild davon machen kann, denn reinstecken ausprobieren kann ich selbst.

mit freundlichen Grüßen
Hex

UPDATE:
Danke für den Link, ist aufschlussreich im Großen und Ganzen, dennoch stellen sich mir einige Fragen:

Die Tolleranzen im Testbericht:
https://www.computerbase.de/2013-01/bericht-pcie-3.0-vs-pcie-2.0/
sind bestimmt an der Taktrate festzumachen:
PCIe 1.0 @ 1,25GHz
PCIe 2.0 @ 2,5GHz
PCIe 3.0 @ 4 GHz
... weil von der Bauart der Karte sich nichts ändert, so meine Annahme.

2. Ab wann ist effektiv die Grenze praktisch erreicht, und man muss auf ein PCIe 3.0 Mainboard umrüsten?
Laut Angaben im verlinkten Text sind ja für PCIe 2.0 x16 maximal 16.000 MB/s zur verfügung. Wobei ich gleich zur Nächsten Frage komme mit folgender Referenz:

[Quelle: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0904051.htm; Datum: 16.10.2015]

Wie in der Grafik ersichtlich steht für PCIe 2.0 x16 maximal 8.000MB/s angegeben ist für Netto-Bandbreite (je Richtung), somit assoziiere ich den Wert im Beitrag entweder in Beiden Richtungen oder für PCIe 2.0 x32 mit maximal 16.000MB/s, sprich in verwendung von Crossfire oder SLI.
2.1.
Nun ist die Frage wann ist das Limit erreicht kommt die Karte ins stoplern wenn die Netto-Bandbreite überschritten wird, denn theoretisch hat man bei einem PCIe 2.0 x16 System eine maximale 8.000MB/s Netto-Bandbreite (je Richtung), das heißt dass jede Sekunde 8000MB übertragen werden, sollte die Karte mehr als 8000MB besitzen müsste laut Theorie Performance-Verluste auftreten sofern PCIe 2.0 x16 System verwendet wird.

Ein praktischer Test wüde Zeigen ob die Performance drastisch einbrechen würde, wenn man folgendes versucht:
16GB VGA in PCIe 3.0 x16 System -> ok!
16GB VGA in PCIe 2.0 x16 System -> Wenn hier stärkere/merkbare unterschiede auftreten sollte meine Annahme stimmen.
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12GB VGA in PCIe 3.0 x16 System -> ok!
12GB VGA in PCIe 2.0 x16 System -> Wenn hier stärkere/merkbare unterschiede auftreten sollte meine Annahme stimmen.
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8GB VGA in PCIe 3.0 x16 System -> ok!
8GB VGA in PCIe 2.0 x16 System -> ok? /Wenn hier stärkere/merkbare unterschiede auftreten sollte hier theoretisch die Grenze sein.
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6GB VGA in PCIe 3.0 x16 System -> ok!
6GB VGA in PCIe 2.0 x16 System -> ok? /Wenn hier stärkere/merkbare unterschiede auftreten stehe ich auf der Leitung und habe keine Ahnung.
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Damit sollte man eine ausreichende Anzahl an Werten haben um eine Aussagekräftige Analyse zu bestätigen.

mit freundlichen Grüßen
Hex

 

[Picus]

PCIe 3.0 ist abwärtskompatibel und der Performanceunterschied ist auch nicht so groß:

https://www.computerbase.de/2013-01/bericht-pcie-3.0-vs-pcie-2.0/2/

Was ist das Problem mit niedrigem Takt? Die Nano ist eben eine normale Fury mit niedrigerem Power Target.

 

[majusss]

Bitte: https://www.computerbase.de/2013-01/bericht-pcie-3.0-vs-pcie-2.0/
Wie immer erster google-Hit -.-

 

[Eisbrecher99]

1.) Ja, da abwärtskompatibel.
1.1) Keine. Die Performanceunterschiede bewegen sich zwischen 1-2%. Ergo zu vernachlässigen.
1.2) Wenn es dabei um jene Asus Nano geht, dann lass dir sagen: das musst du wissen bzw. was du eben für Anforderungen an die GPU stellst, also welche Software/Games gespielt werden.
1.3) Siehe 1.1) Vor allem aber wäre nicht verkehrt, uns zu nennen, wie das restliche System genau aussieht.

Würde mich freuen wenn die Lösung mathematisch aufgeschlüsselt wird, damit ich mir auch ein kompetentes Bild davon machen kann, denn reinstecken ausprobieren kann ich selbst.

Takt ist nicht alles, sondern auf die Architektur kommt es an. Vor allem aber studiere halt die Benchmarks jener GPU, wenn du dir nicht selbst ein Bild machen kannst.

 

[Deathangel008]

bin zwar wohl nicht so "fachlich kompetent" wie du es gerne hättest, aber egal: PCIe ist abwärtskompatibel, du kannst also problemlos eine PCIe3.0 graka an einem PCIe2.0 slot betreiben. der leistungsverlust ist wohl mess-, aber kaum spürbar, zumindest bei einer einzelnen graka.

 

[Nai]

Wie so oft kommt es darauf an, welche Anwendungen du überhaupt mit deiner Graphikkarte verwenden willst. Muss eine Anwendung viel Daten über den PCI-E zwischen GPU und CPU austauschen, so kann es passieren, dass die PCIE-Bandbreite die Performance limitiert. Im schlimmsten Fall ist die Performance direkt proportional zur PCI-E-Bandbreite, wodurch sie mit PCI-E 3.0 doppelt so schnell wäre. Muss eine Anwendung nur wenig Daten über den PCI-E austauschen, so limitiert die PCI-E Bandbreite die Performance nicht. Zu welcher der beiden Gruppen eine Anwendung gehört lässt sich ohne weitere Untersuchungen oder Benchmarks nicht allgemein sagen. Computerspielen gehören jedoch in der Regel zu der Gruppe, bei welcher die PCI-Bandbreite egal ist.

 

[Hex_0x_F00D]

@ ALL habe den Mainpost Updated(Update ->Grün)

Danke für die Informativen Antworten soweit,
@ Picus & majusss, habe eueren Link studiert.
@ Eisbrecher99, danke für das Feedback,
Mein CPU Intel Core i7-860, 4x 2.80GHz & 16GB RAM;
@Nai, danke für das Feedback, ganz genau!

Nun ist die Frage wann ist das Limit erreicht kommt die Karte ins stoplern wenn die Netto-Bandbreite überschritten wird, denn theoretisch hat man bei einem PCIe 2.0 x16 System eine maximale 8.000MB/s Netto-Bandbreite (je Richtung), das heißt dass jede Sekunde 8000MB übertragen werden, sollte die Karte mehr als 8000MB besitzen müsste laut Theorie Performance-Verluste auftreten sofern PCIe 2.0 x16 System verwendet wird.
Grundannahme: der Gesamte Speicher der Karte wird per Zyklus neu beschrieben.

 

[Nai]

Die Grundannahme, dass der Speicher einmal pro "Zyklus" (ein Zyklus ist bei dir ja anscheinend eine Sekunde; wieso überhaupt?) über den PCI-E neu befüllt wird ist komplett falsch.

Bei den meisten Spielen werden die Texturen und 3D-Modelle der Objekte eines Levels zu Beginn einmalig beim Laden des Levels in den DRAM der GPU abgelegt. Während das Spiel läuft muss dann die CPU der GPU nur noch mitteilen, wo sich die Kamera befindet und welche Objekte die GPU zeichnen soll. Dadurch kostet der Zeichenvorgang an sich nur kaum PCE-Bandbreite.

PCIE-Bandbreite wird bei Computerspielen hauptsächlich dafür benötigt, wenn der GPU zu wenig DRAM zur verfügung steht um alle Texturen und 3D-Modelle abzuspeichern, da hier dann der PCI-E für das Swapping bzw. Caching mit dem CPU-DRAM verwendet wird. Zusätzlich kann es vorkommen, dass bei aufwändigeren GPGPU-Algorithmen (KI, Physik) viel Daten ausgetauscht werden müssen. Ebenso können diverse Multi-GPU-Lösungen (zum Beispiel eine extra PhysX-GPU oder zwei GPUs für SFR; SLI ist hier aber ausgenommen) viel Bandbreite kosten, da hier die GPUs miteinander über den PCIE kommunizieren müssen um zusammenzuarbeiten.

 

[JohnDoe1982]

Ich kann dir jetzt nur meine subjektive Erfahrung mitteilen.

Ich hab bei mir 3 gtx titan verbaut.
Der i7 3930 unterstützt ab Werk nur pcie2, was bei dem asus rampage extrem 4 zu
16/8/8 führt.
Beim "Analysieren" beim Spielen fällt auf das die Karten nie synchron laufen.
Die erste Karte pendelt bei ca 85-95% und die anderen beiden sind am Abschlag.
Die Spiele selber sind durchweg spielbar aber mit deutlichen Rücklern im unteren Bereich.

Nun gibt es die Möglichkeit pcie3 per reg frei zuschalten was auch inoffiziell vom i7 3930 unterstützt wird
Die Laneverteilung ist die selbe, sprich 16/8/8.
Aber jetzt mit doppelten Datendurchsatz.
Die drei Karten haben in der config fast die gleiche Auslastung.
Die Ruckler sind weg und es fühlt sich weicher an, da die drei Karten jetzt synchron laufen.

Leider komm ich gerade nicht dazu dir alles mit Daten und Bildern zu belegen.
Drei Karten brauchen pcie3 oder zumindest die gleiche Aufteilung der Lanes.
Bei pcie2 mit drei mal 8 sollte es noch sehr gut funktionieren, es werden nicht die high fps werden
Wie bei pcie3 mit drei mal 16 aber mit synchronen Karten gibt es die besseren min. fps.

Und die sind wichtiger gerade was sli und Ruckler angeht.

 

[Hex_0x_F00D]

Wie "Nai" es schön betont hatte ist der PCIe 2.0 der Flaschenhals.

Das Ziel ist dass die Grafikkarte nicht schlechter als der Faktor 2 ist/wird.
@ Nai, Ich beziehe den Zyklus auf den Flaschenhals weil dieser die begrenzente Größe ist und bei PCIe 2.0 x16 8000MB/s beträgt.
Wie gesagt ein Testbericht würde aufschluss geben.

 

[JohnDoe1982]

Naja schlechter wird pcie2 erst bei sli/CF und ungünstiger laneaufteilung.
Aber auch nur bei highendkarten in hoher Auflösung und aufgedrehten BQsettings.
Bei einer Karte ist der Verlust so klein in spielen das er vernchlässigbar ist.

 

[majusss]

Kein Mensch auf der ganzen Welt kann dir konkret sagen welche Leistunseinbußen die Nutzung von PCIe 2 in deinem konkret Fall nach sich zieht! Das ist abhängig vom Board, OS, CPU, GPU und von dem Games! Wie zum Henker soll dir da jemand etwas konkretes dazu sagen o.O?!

Spar dir deine Zeit und probier es einfach aus, geht wesentlich schneller.

 

[Hex_0x_F00D]

@ JohnDoe1982 danke für deinen Erfahrungsbericht.
@majusss danke für dein offenes Wort, jedoch muss ich dir sagen, nicht jeder besitzt die Kapazitäten einen ausführlichen Test durchzuführen um eine Analyse zu Begründen, dennoch danke für dein Feedback.