Würde eine RTX 5090 auf PCIe 4.0 einen Bottleneck verursachen? Wir klären auf!

Die Welt der Gaming-Hardware ist ständig in Bewegung. Kaum haben wir uns an die aktuelle Generation von Grafikkarten gewöhnt, da tauchen schon die ersten Gerüchte und Spekulationen über die nächste, noch leistungsstärkere Generation auf. Ein Name, der in den Köpfen vieler Enthusiasten bereits geistert, ist die hypothetische RTX 5090 – ein wahres Leistungswunder, das die Grenzen des Machbaren erneut verschieben dürfte. Doch mit jeder neuen Leistungsstufe stellt sich auch die Frage: Kann die bestehende Infrastruktur überhaupt mithalten? Eine der am häufigsten diskutierten Fragen in diesem Zusammenhang betrifft die Schnittstelle zwischen Grafikkarte und Hauptplatine: Wird eine RTX 5090 auf einem PCIe 4.0-System einen Bottleneck verursachen?

Diese Sorge ist nicht unbegründet. Grafikkarten werden immer datenhungriger, und die Notwendigkeit, riesige Mengen an Daten schnell zwischen der GPU und dem Rest des Systems zu übertragen, wächst stetig. Mit der Einführung von PCIe 5.0 auf modernen Plattformen stellt sich die Frage, ob die „ältere“ PCIe 4.0-Technologie ausreichen wird, um das volle Potenzial einer kommenden High-End-Grafikkarte wie der RTX 5090 auszuschöpfen. In diesem umfassenden Artikel tauchen wir tief in die Materie ein, analysieren die technischen Details, betrachten aktuelle Benchmarks und geben Ihnen eine fundierte Einschätzung, damit Sie bestens für die Zukunft gerüstet sind.

Was ist PCIe und warum ist die Version so wichtig?

Bevor wir uns der RTX 5090 und PCIe 4.0 widmen, klären wir zunächst, was PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) überhaupt ist und welche Rolle es in Ihrem System spielt. PCIe ist die primäre Schnittstelle, über die Komponenten wie Grafikkarten, NVMe-SSDs, Netzwerkkarten und andere Erweiterungskarten mit der CPU und dem Chipsatz Ihres Computers kommunizieren. Es ist im Grunde die Hochgeschwindigkeitsautobahn, über die alle Daten fließen.

Jede neue Generation von PCIe, wie PCIe 3.0, PCIe 4.0 und PCIe 5.0, verdoppelt die Bandbreite der vorherigen Generation. Das bedeutet, dass mehr Daten pro Zeiteinheit übertragen werden können. Diese Bandbreite wird in „Lanes“ gemessen, wobei eine Grafikkarte üblicherweise 16 Lanes (x16) nutzt. Hier ist eine kurze Übersicht über die theoretische maximale Bandbreite für 16 Lanes bei verschiedenen PCIe-Generationen:

• PCIe 3.0 x16: ca. 15.75 GB/s
• PCIe 4.0 x16: ca. 31.5 GB/s (doppelt so schnell wie PCIe 3.0)
• PCIe 5.0 x16: ca. 63 GB/s (doppelt so schnell wie PCIe 4.0)

Diese Zahlen sind beeindruckend. Eine Verdopplung der Bandbreite von Generation zu Generation klingt zunächst nach einem riesigen Sprung, der für High-End-Hardware unerlässlich sein müsste. Doch die Realität der GPU-Nutzung ist komplexer, als es diese reinen Zahlen vermuten lassen.

Die hypothetische RTX 5090: Ein Leistungsgigant

Die RTX 5090 existiert zum Zeitpunkt dieses Artikels noch nicht, aber wir können basierend auf den Trends vergangener Generationen fundierte Annahmen über ihre Leistung treffen. Wir erwarten einen erheblichen Sprung in der Rohleistung im Vergleich zur aktuellen RTX 4090. Das könnte bedeuten:

• Deutlich mehr Recheneinheiten (CUDA-Kerne, Tensor-Kerne, RT-Kerne).
• Eine noch größere Speicherkapazität (VRAM), vielleicht 32 GB oder mehr.
• Eine breitere Speicherschnittstelle und/oder schnellere Speichertechnologie (GDDR7?).
• Signifikante Verbesserungen in der Raytracing-Leistung und KI-Beschleunigung (DLSS, Frame Generation).
• Insgesamt eine massive Steigerung der Gaming Performance, insbesondere bei hohen Auflösungen (4K) und mit anspruchsvollen Grafikeinstellungen.

Diese erwartete Leistungssteigerung ist der Kern der Bottleneck-Diskussion. Wenn eine GPU so viele Daten verarbeiten kann, muss dann nicht auch die Verbindung zum Rest des Systems entsprechend schnell sein, um sie zu versorgen?

Wie Grafikkarten die PCIe-Bandbreite nutzen: Theorie vs. Praxis

Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass eine Grafikkarte die gesamte verfügbare PCIe-Bandbreite konstant auslastet. In Wahrheit sieht die Nutzung deutlich anders aus:

1. VRAM als Puffer: Moderne Grafikkarten sind mit großen Mengen an dediziertem Grafikspeicher (VRAM) ausgestattet. Dieser Speicher ist extrem schnell und dient als primärer Arbeitsbereich für die GPU. Texturen, Modelle, Shader und andere Spielressourcen werden hier geladen und verarbeitet. Solange die benötigten Daten in den VRAM passen, muss die GPU nur selten auf den Systemspeicher über PCIe zugreifen.
2. Burst-Übertragungen statt Dauerlast: Daten werden nicht kontinuierlich, sondern in Bursts übertragen. Wenn ein neues Level geladen wird, wenn Texturen gestreamt werden oder wenn die Szene sich drastisch ändert, gibt es Spitzen in der Datenübertragung. Die meiste Zeit über ist die PCIe-Bandbreite jedoch nur teilweise ausgelastet, da die GPU mit den Daten im VRAM arbeitet.
3. Effiziente Datenkomprimierung und -verwaltung: Moderne APIs und Treiber sind darauf optimiert, die PCIe-Bandbreite so effizient wie möglich zu nutzen. Technologien wie DirectStorage (für NVMe-SSDs) ermöglichen es der GPU, direkt auf Daten auf der SSD zuzugreifen, was die CPU entlastet und die Ladezeiten potenziell verkürzt. Doch auch hier geht es primär um die Geschwindigkeit der SSD und die Effizienz der Datenpfade, nicht zwingend um eine Sättigung der PCIe-Schnittstelle.

PCIe 4.0 vs. PCIe 5.0 in der Gaming-Praxis

Dies ist der entscheidende Punkt der Diskussion. Wir können bereits aus der aktuellen Grafikkartengeneration (z.B. RTX 4090 oder AMD RX 7900 XTX) Rückschlüsse ziehen. Diese Karten sind absolute High-End-Produkte und nutzen bereits PCIe 4.0 oder PCIe 5.0, je nach Mainboard.

Zahlreiche unabhängige Tests und Benchmarks haben gezeigt, dass der Leistungsunterschied zwischen PCIe 4.0 und PCIe 5.0 für die Gaming Performance selbst bei den schnellsten aktuellen GPUs minimal bis nicht existent ist. In den meisten Spielen und bei den meisten Auflösungen (einschließlich 4K) liegen die Bildraten auf einem PCIe 4.0-System innerhalb der Messungenauigkeit oder zeigen einen Unterschied von maximal 1-3% im Vergleich zu einem PCIe 5.0-System. Solche geringen Unterschiede sind in der Praxis für den Spieler absolut irrelevant und kaum wahrnehmbar.

Warum ist der Unterschied so gering?

1. VRAM-Größe und -Geschwindigkeit: Wie bereits erwähnt, sind aktuelle und zukünftige High-End-GPUs mit extrem viel und schnellem VRAM ausgestattet. Die meisten Spielinhalte passen locker hinein, sodass nur selten größere Datenmengen über PCIe nachgeladen werden müssen.
2. Spiele sind nicht primär Bandbreiten-limitiert: Die meisten Spiele sind in erster Linie durch die reine Rechenleistung der GPU (Shading, Texturierung, Raytracing) oder die CPU-Leistung begrenzt, nicht durch die PCIe-Bandbreite. Wenn die GPU ihre internen Berechnungen nicht schnell genug abschließen kann, spielt es keine Rolle, wie schnell die Daten theoretisch geliefert werden könnten.
3. Effizienz der Datenübertragung: Die Treiber und APIs sind sehr gut darin, die vorhandene Bandbreite optimal zu nutzen, selbst wenn sie geringer ist.

Wann könnte ein Bottleneck auf PCIe 4.0 auftreten?

Obwohl es für die meisten Gaming-Szenarien unwahrscheinlich ist, gibt es spezifische Nischen oder zukünftige Entwicklungen, bei denen eine PCIe 4.0-Schnittstelle theoretisch an ihre Grenzen stoßen könnte:

1. Extreme Frame Rates (z.B. 1080p mit 300+ FPS): Bei extrem hohen Bildraten in weniger anspruchsvollen Spielen oder E-Sport-Titeln bei niedrigen Auflösungen (z.B. 1080p) könnte die CPU zum primären Bottleneck werden. In diesen Szenarien, wenn die GPU extrem schnell Frames rendert und die CPU die Draw Calls nicht schnell genug liefern kann, könnte es theoretisch zu geringfügigen Unterschieden kommen. Aber selbst hier sind die Unterschiede meist minimal und oft durch die CPU selbst limitiert.
2. VRAM-Überlauf: Das ist das wahrscheinlichste Szenario, in dem PCIe-Bandbreite eine Rolle spielen könnte. Wenn ein Spiel oder eine Anwendung mehr Grafikkartenspeicher benötigt, als physisch auf der GPU vorhanden ist, müssen Daten aus dem wesentlich langsameren Systemspeicher über PCIe nachgeladen werden. In diesem Fall kann eine höhere PCIe-Bandbreite die Performance verbessern. Allerdings ist dies oft ein Indikator dafür, dass der VRAM selbst unzureichend ist, und nicht primär ein Problem der Schnittstelle. Eine RTX 5090 mit voraussichtlich über 24 GB VRAM wird solche Szenarien selten erleben.
3. Professionelle Workloads und GPGPU-Anwendungen: In spezifischen professionellen Anwendungen wie Datenscience, maschinellem Lernen (KI), Video-Encoding/-Transcoding oder sehr großen Simulationen, bei denen riesige Datensätze ständig zwischen System-RAM und GPU-Speicher hin- und hergeschoben werden müssen, könnte eine höhere PCIe-Bandbreite wie die von PCIe 5.0 einen spürbaren Vorteil bringen. Hier geht es oft nicht um Bildraten, sondern um die reine Datenübertragungsgeschwindigkeit. Für den durchschnittlichen Gamer ist dies jedoch irrelevant.
4. Die Zukunft von DirectStorage: DirectStorage verspricht, Ladezeiten zu verkürzen, indem es GPUs erlaubt, komprimierte Daten direkt von NVMe-SSDs zu laden und zu dekomprimieren, ohne die CPU zu belasten. Obwohl die ersten Implementierungen nur moderate Vorteile zeigen, könnte eine zukünftige, umfassende Nutzung dieser Technologie in Spielen die Anforderungen an die PCIe-Bandbreite leicht erhöhen. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob dies ausreichen wird, um PCIe 4.0 signifikant zu limitieren.

Ihre RTX 5090 auf einem PCIe 4.0-System: Was bedeutet das für Sie?

Zusammenfassend lässt sich sagen: Wenn Sie planen, eine hypothetische RTX 5090 in Ihrem bestehenden System zu betreiben, das über eine PCIe 4.0-Schnittstelle verfügt, brauchen Sie sich aller Wahrscheinlichkeit nach keine Sorgen um einen signifikanten Bottleneck zu machen.

• Gaming Performance: Für die allermeisten Spiele und Auflösungen, selbst 4K, werden Sie kaum oder gar keine Unterschiede in der Gaming Performance feststellen können. Die Bildraten werden praktisch identisch sein mit einem System, das PCIe 5.0 nutzt. Ihr Spielerlebnis wird nicht merklich beeinträchtigt.
• Preis-Leistungs-Verhältnis: Der Austausch von Mainboard und CPU, nur um auf PCIe 5.0 umzusteigen, wäre für einen reinen Gaming-PC eine Investition, die sich in den meisten Fällen nicht lohnen würde. Der Leistungsgewinn wäre marginal im Vergleich zu den Kosten.
• Andere Faktoren sind wichtiger: Oft haben die CPU-Leistung, die Menge und Geschwindigkeit des Systemspeichers, die Art der SSD und natürlich die Auflösung und Einstellungen, mit denen Sie spielen, einen viel größeren Einfluss auf die Gesamtleistung und das Spielerlebnis als der Unterschied zwischen PCIe 4.0 und PCIe 5.0.

Ein Blick in die Zukunft: Ist PCIe 5.0 „Zukunftssicher”?

Ja, in gewisser Weise ist PCIe 5.0 „zukunftssicherer”, da es die doppelte Bandbreite bietet. Wenn Sie ohnehin vorhaben, ein brandneues System mit einer neuen CPU und einem neuen Mainboard zu bauen, ist es natürlich sinnvoll, eine Plattform mit PCIe 5.0-Unterstützung zu wählen. Sie haben dann die maximale Bandbreite für alle aktuellen und zukünftigen Erweiterungskarten.

Aber für diejenigen, die bereits ein leistungsstarkes PCIe 4.0-System besitzen und lediglich ihre Grafikkarte aufrüsten möchten, ist der Zwang zum vollständigen Plattform-Upgrade nur wegen PCIe 5.0 übertrieben. Bis die Gaming Performance *tatsächlich* signifikant von PCIe 5.0 profitieren würde, ist es wahrscheinlich, dass wir bereits bei der nächsten oder übernächsten GPU-Generation angelangt sind, die dann vielleicht auch PCIe 6.0 nutzen würde. Und zu diesem Zeitpunkt wäre wahrscheinlich ein vollständiges System-Upgrade ohnehin fällig.

Fazit: Entwarnung für PCIe 4.0-Nutzer

Die Hype-Maschine rund um neue Hardware ist mächtig, und die Sorge um einen potenziellen Bottleneck bei der Kombination einer zukünftigen RTX 5090 mit PCIe 4.0 ist verständlich. Doch basierend auf der aktuellen Datenlage und der Funktionsweise von Grafikkarten können wir weitestgehend Entwarnung geben.

Ihre RTX 5090 wird auf einem PCIe 4.0-System für die allermeisten Gaming-Szenarien ihre volle Leistung entfalten können. Die immense VRAM-Ausstattung und die effiziente Datenverarbeitung moderner GPUs minimieren die Notwendigkeit, die maximale PCIe-Bandbreite ständig zu nutzen. Der marginale bis nicht vorhandene Leistungsunterschied zwischen PCIe 4.0 und PCIe 5.0 bei aktuellen Top-Modellen spricht eine klare Sprache. Sparen Sie sich das Geld für ein unnötiges Plattform-Upgrade und investieren Sie es lieber in eine bessere CPU, mehr RAM oder einen hochauflösenden Monitor, die einen weitaus größeren Einfluss auf Ihr Spielerlebnis haben werden.

Genießen Sie die unglaubliche Leistung, die eine RTX 5090 bieten wird – ob auf PCIe 4.0 oder PCIe 5.0, der Spaß am Gaming ist garantiert!