Lane Anbindung vom Mainboard für Nvme M.2 Festplatte

[Namthar]

Hallo Freunde des Wissens

Ich besitze das Mainboard ROG STRIX Z690-F GAMING WIFI und es geht um den Kauf einer Nvme M.2 Festplatte.
Mir wurde gesagt das man auf "Lanes" achten muss, damit die Grafikkarte darunter nicht leidet.
Aber ganz ehrlich, ich steig da nimmer durch ^^

Was ist den bitte bei einer M.2 Festplatte der M-Key (PCIe 4.0 x4) ?
Den da gibt es verschiedene Nvme M.2 Festplatte mit unterschiedlichen M-Keys

Wenn ich das richtig verstehe ist der Unterschied zwischen M-Key 3.0 und 4.0 die Schreib und Lesegeschwindigkeit ? Sprich die 4.0 M Key Version ist derzeit die Aktuellste?

Auch beim Mainbaord https://rog.asus.com/de/motherboards/rog-strix/rog-strix-z690-f-gaming-wifi-model/ bin ich mit den Angaben total überfordert ^^

4 x M.2-Steckplätze

• 1 x M.2 2242-22110 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-2280 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-22110 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-2280 (PCIe 4.0 x4 & SATA

Was sagen die Zahlen hinter M.2 aus = M.2 2242-22110 - M.2 2242-2280, haben diese eine Bedeutung?
Und nun kommen diese "Lanes" ins Spiel auf die man achten sollte. Wo sehe ich den wie viele Lanes mein Board den hat?
Was verbraucht den so eine M.2 SSD an Lanes ?
Ist es egal an welcher stelle ich diese am Mainboard verbaue?
Wie viele M.2 SSD kann ich den verbauen so das mir genügend für Grafikkarte und CPU überbleiben für maximale Leistung?

WoW war das früher alles einfacher, is ja mittlerweile eine eigene Wissenschaft geworden wenn man eine Festplatte einbauen will

Und zum Schluss die große Frage, welche Festplatte?
Merkt man den überhaupt einen Unterschied zwischen bei M.2 Festplatte der M-Key 3.0 oder 4.0 ?

Ich benutze meinen Rechner für Arbeiten im Videobereich und Bildbearbeitung.
Macht es sind von M-Key 3.0 auf 4.0 umzusteigen ?

Ja ich weis das sind wirklich viele Fragen, vielleicht macht sich jemand die Mühe um mich aufzuklären!

Kurz zu meinen System sollte das wichtig sein:
Intel i9 13900k
Asus RTX 4090
64GB DDR5
Und eine Soundkarte

 

[Hatuja]

Grundsätzlich zu den Lanes:
Eine PCIe-Lane ist quasi die physikalische Verbindung über die ein Gerät angeschlossen ist.
Mit je mehr Lanes ein Gerät angebunden ist, je höher kann der Datendurchsatz sein.

PCIe gibt es mittlerweile in Version 5.0. Mit jeder Version haben sich die Datenraten (ungefähr) verdoppelt, die eine Lane übertragen kann. Zur Zeit gibt es meines Wissens nach im Consumer-Bereich noch keine PCIe 5.0 Endgeräte.

Zu PCIe SSDs
Aktuelle SSDs sind M-Key PCIe4.0 (also Version 4.0) und werden mit 4 Lanes angebunden.
Sie werden daher typisch mit PCIe4.0 x4 bezeichnet.

Der "Key" sagt etwas über die technischen Möglichkeiten des Steckplatzes aus (M-Key z.B. 4 Lanes (mit NVMe)). Die "Notch" im Slot ist je nach "Key" an einer anderen Position. Du kannst also eine B-Key Karte nicht in ein M-Key Slot stecken.

"M-Key 3.0" würde daher PCIe3.0 x4 entsprechen und "M-Key 4.0" wäre das aktuelle PCIe4.0 x4.

Die Zahlen hinter M.2 beschreiben die Maße der SSD bzw. welche in den M.2 Slot gesteckt werden können.
Zum Beispiel 2242-22110 bedeutet, das der Slot eine SSD mit den Maßen 22mm Breite und 42 bis 110mm Länge aufnehmen kann. Das Mainboard hat an den entsprechenden Stellen dann die Halterungen/Verschraubungen.

Hintergrund zu PCIe:
Für die nutzbaren Lanes gibt es vier Faktoren:
- Der Prozessor: Ein 13900k bietet insgesamt 16 PCIe 5.0 Lanes für die Grafikkarte, 4 PCIe 4.0 Lanes für eine M.2 SSD und 8 PCIe 4.0 Lanes, mit denen der Chipsatz (Z690) angebunden ist. Mit den 16 Lanes für die Grafikkarte können entweder ein einzelner Slot mit allen 16 Lanes angebunden werden oder sie werden auf zwei Slots mit jeweils 8 Lanes aufgeteilt.

- Der Chipsatz: Der Z690 bietet nochmals 28 PCIe Lanes. An diese werden dann alle weiteren "Geräte", wie z.B. SATA-Controler, weitere USB-Controller, Audio und noch mehr PCIe- oder M.2 SLots angebunden.
Alle hieran angeschlossenen Geräte teilen sich dann letztendlich aber die Bandbreite zur CPU.

- Das Mainboard: Der Hersteller entscheidet dann, wie er diese Lanes auf seinen Mainboards benutzt.
Beitet er die Möglichekit für zwei Grafikkarten? Oder teilt er diese "Grafikkarten"-Lanes in 8 Für die Grafikkarte und 8 Für M.2 SSDs? Wie viele Lanes vom Chipsatz werden überhaupt genutzt und die viele "Geräte" bindet er an?
Wie viele PCIe/M.2 hat das Mainboard...

Die tatsächliche, genaue PCIe-"Ausstattung" muss man immer im Handbuch des Mainboards nachschauen!

Zu deinem konkreten Problem:
Das Mainboard hat einen einzelnen PCIe 5.0 Slot mit 16 Lanes exklusiv für die Grafikkarte!
Soweit ich das sehe, kannst du der keine Lanes "klauen"!

Der oberste M.2 Slot (mit M.2_1 bezeichnet), der zwischen CPU und Grafikkarte liegt, ist mit PCIe 4.0 und 4 Lanes direkt an die CPU angeschlossen. Diesen Slot solltest du primär für die SSD nutzten. Er muss ich keine bandbreite teilen! Er unterstützt alle gängigen Maße an SSDs. Wenn du mehrere M.2 SSDs installieren willst, solltest du hier die schnellste einstecken!

Alle weiteren M.2 Slots (und die anderen PCIe-Slots) sind an den Chipsatz angebunden!
Da alle "Daten" allerdings "durch die CPU müssen", bedeutet dies, dass die hier angeschlossenen SSDs sich die verfügbare Bandbreite zwischen Chipsatz und CPU teilen!
Bei einer zweiten M.2 SSD in einem dieser Slots ist das noch kein Problem, bei weiteren SSDs kann es allerdings schon spürbar langsamer werden, wenn du alle SSDs auslasten willst.

Wenn eine Anwendung durch die Lese-/Schreibgeschwindigkeit der SSD limitiert ist, macht es einen großen unterschied, ob du eine PCIe3.0x4 oder PCIe4.0x4 SSD nutzt!
Ob das bei Videoschnitt der Fall ist, kann ich dir aber nicht sagen.

Wenn du dir jetzt allerdings eine neue SSD kaufen willst/musst, macht es meiner Meinung nach wenig Sinn, noch eine "alte" PCIe3.0x4.

 

[Namthar]

WoW das ist ja mal Mega gut erklärt!
Das was ich jedoch noch nicht ganz verstanden habe ist das Teilen der Bandbreite mit der CPU.
Was ist damit genau gemeint, was passiert wenn sich viele Geräte oder Festplatten sich die Bandbreite mit der CPU teilen müssen? Sind die Festplatten dadurch langsamer, hat die CPU dadurch eine höhere Auslastung ...? Wie beeinträchtigt diese Bandbreite die Leistung der CPU oder der anderen Geräte.

Der Chipsatz stellt noch mal 28 Lanes zu Verfügung, er ist quasi wie ein USB Hub.

"Das Mainboard hat einen einzelnen PCIe 5.0 Slot mit 16 Lanes exklusiv für die Grafikkarte!
Soweit ich das sehe, kannst du der keine Lanes "klauen"!"

Das klingt doch schon mal sehr gut, aber ganz sicher scheinst du dir nicht zu sein ^^ Wie kann ich das genau herausfinden, denke das ist schon ein wichtiger Punkt oder ?

Ich würde mir dann eine neue SSD mit 4.0 holen und meine alte 3.0 auf einen anderen M.2 Slot anschließen.

Danke für diese super tolle Erklärung!!!

 

[Hatuja]

WoW das ist ja mal Mega gut erklärt!
Das was ich jedoch noch nicht ganz verstanden habe ist das Teilen der Bandbreite mit der CPU.
Was ist damit genau gemeint, was passiert wenn sich viele Geräte oder Festplatten sich die Bandbreite mit der CPU teilen müssen? Sind die Festplatten dadurch langsamer, hat die CPU dadurch eine höhere Auslastung ...? Wie beeinträchtigt diese Bandbreite die Leistung der CPU oder der anderen Geräte.

Der Chipsatz stellt noch mal 28 Lanes zu Verfügung, er ist quasi wie ein USB Hub.

Die CPU verwaltet alle Geräte/Controller auf dem Mainboard. Sie selbst hat z.B. auch einen USB-Controller integriert oder bei einigen Modellen die iGPU.

Alles andere wird über 28 PCIe Lanes angebunden.

Die 16 PCIe5.0 Lanes für die Grafikkarte und 4 PCIe4.0 Lanes für eine M.2 SSD gehen direkt ohne Umwege an die CPU.

Alles andere muss über den Chipsatz angebunden werden. Das sind zum Beispiel der Audiocontroller, der LAN-Controller oder noch weitere USB-Controller. Ja, der Chipsatz ist dann so etwas wie ein Netzwerk-Switch oder USB-Hub. Er ist selber aber nur mit 8 PCIe4.0 Lanes an die CPU angebunden.

Wenn du jetzt also auf dem Mainboard die Slots M.2_2, M.2_3 und M.2_4 mit SSDs bestückst, bräuchtest du dafür ja alleine bereits 12 PCIe4.0 Lanes, dazu kommen dann ja noch Audio, LAN, usw. mit jeweils nochmals einer Lane. Dadurch werden dann die 8 Lanes zwischen Chipsatz und CPU zum Flaschenhals.
Kopierst du dann gleichzeitig zwischen allen SSDs hin und her, erreichen sie alle nicht mehr ihre volle Geschwindigkeit.

Nur dadurch, dass SSDs oder andere Karten eingesteckt sind, belastet das die CPU nicht.
Du würdest also keine Performance beim Spielen verlieren!

"Das Mainboard hat einen einzelnen PCIe 5.0 Slot mit 16 Lanes exklusiv für die Grafikkarte!
Soweit ich das sehe, kannst du der keine Lanes "klauen"!"

Das klingt doch schon mal sehr gut, aber ganz sicher scheinst du dir nicht zu sein ^^ Wie kann ich das genau herausfinden, denke das ist schon ein wichtiger Punkt oder ?

Ich habe das Handbuch vorhin nur kurz überflogen. In den Spezifikationen sind neben dem einzelnen PCIe 5.0 nur noch die PCIe3.0 Slots des Chipsatzes aufgeführt, kein ein zweiter PCIe5.0 Slot für eine zweite Grafikkarte.
Unter Storage steht ebenfalls nur der eine PCIe4.0 von der CPU. Alle anderen stehen unter Chipsatz.

Daher bin ich mir ziemlich sicher, dass das Mainboard die Lanes der CPU nicht aufteilt / aufteilen kann!

Das ASUS ROG Strix Z690-E Gaming WIFI Hat z.B. einen PCIe5.0 x4 M.2-Slot.
Da die CPU aber nur 16 PCIe5.0 Lanes hat und der Chipsatz gar keine, wird hier der Grafikkarten-Slot geteilt, sobald dieser M.2-Slot genutzt wird.

Ich würde mir dann eine neue SSD mit 4.0 holen und meine alte 3.0 auf einen anderen M.2 Slot anschließen.

Bei dem Setup wäre das Sinnvoll, denke ich!

Danke für diese super tolle Erklärung!!!

Gerne!

 

[massaker]

Der Prozessor: Ein 13900k bietet insgesamt 20 PCIe 5.0 Lanes und 8 PCIe 4.0 Lanes. Mit den 8 PCIe4.0 Lanes ist immer der Chipsatz (Z690) angebunden.
Die 20 PCIe 5.0 Lanes sind Aufgeteilt in

Toller Beitrag, nur kleine Ungenauigkeiten drin: CPU hat KEINE 20x PCIe5.0-Lanes, sondern 16x PCIe5.0-Lanes und 4x PCIe4.0-Lanes (und zusätzlich 8x PCIe4.0-Lanes, sog. "DMI-Lanes" zum Anbinden des Chipsatzes, der daraus 28 Lanes macht -> im Falle von Z790 wären das 20xPCIe4.0+8xPCIe3.0 und im Falle von Z690 bei @Namthar sind es 12xPCIe4.0+16xPCIe3.0).

 

[Namthar]

Super toll erklärt, jetzt habe ich alles verstanden Eine Frage hätte ich jedoch noch. Es geht um die 28 Lanes vom Chipsatz. Wenn ich über Sata 3 SSDs anschließe, benutzen diese sofort die Bandbreite bzw. Lanes, oder erst dann wenn diese benötigt werden? Wenn ich alles richtig verstanden habe, sind weniger Festplatten besser wie mehrere, da sich diese gegenseitig die Lanes bzw. Bandbreite klauen.

Sollte ich daher meine 3 Sata SSD lieber ersetzen und eine größere M.2 nehmen?

Danke nochmals für alles

 

[Hatuja]

Toller Beitrag, nur kleine Ungenauigkeiten drin: CPU hat KEINE 20x PCIe5.0-Lanes, sondern 16x PCIe5.0-Lanes und 4x PCIe4.0-Lanes (und zusätzlich 8x PCIe4.0-Lanes, sog. "DMI-Lanes" zum Anbinden des Chipsatzes, der daraus 28 Lanes macht -> im Falle von Z790 wären das 20xPCIe4.0+8xPCIe3.0 und im Falle von Z690 bei @Namthar sind es 12xPCIe4.0+16xPCIe3.0).

Ja, stimmt, du hast recht. Habe es oben mal korrigiert.
Ich glaube ich hatte die Ryzen 7000 im Hinterkopf als ich das getippt habe.

Super toll erklärt, jetzt habe ich alles verstanden Eine Frage hätte ich jedoch noch. Es geht um die 28 Lanes vom Chipsatz. Wenn ich über Sata 3 SSDs anschließe, benutzen diese sofort die Bandbreite bzw. Lanes, oder erst dann wenn diese benötigt werden? Wenn ich alles richtig verstanden habe, sind weniger Festplatten besser wie mehrere, da sich diese gegenseitig die Lanes bzw. Bandbreite klauen.

Sollte ich daher meine 3 Sata SSD lieber ersetzen und eine größere M.2 nehmen?

Danke nochmals für alles

Die Sata-SSDs kannst du ohne Probleme benutzen. Die fallen nicht groß ins Gewicht!
Wenn die SSDs nichts machen, verbrauchen sie keine Bandbreite!
Außerdem ist der Controller ja so oder so verbunden und "reserviert" die Lanes zum Chipsatz, ob da nun eine HDD/SSD dran hängt oder nicht.

Das einzige, was du beachten müsstest:
Wenn du den "M.2_4" mit einer M.2 SSD bestückst, die nur das SATA-Protokoll kannn, funktioniert der SATA Port "SATA6G_2" nicht mehr.
Aber das wäre aber sehr untypisch, da man heutzutage kaum noch SATA-M.2 SSD findet.
Die "gebräuchlichen" sind mittlerweile alles Nvme, also keine Panik deswegen!

 

[Namthar]

Aber das wäre aber sehr untypisch, da man heutzutage kaum noch SATA-M.2 SSD findet.

Ich habe 3 Sata SSD und keine SATA M.2 SSD.

 

[Sandolo]

Toller Beitrag, nur kleine Ungenauigkeiten drin: CPU hat KEINE 20x PCIe5.0-Lanes, sondern 16x PCIe5.0-Lanes und 4x PCIe4.0-Lanes (und zusätzlich 8x PCIe4.0-Lanes, sog. "DMI-Lanes" zum Anbinden des Chipsatzes, der daraus 28 Lanes macht -> im Falle von Z790 wären das 20xPCIe4.0+8xPCIe3.0 und im Falle von Z690 bei @Namthar sind es 12xPCIe4.0+16xPCIe3.0).

Da liegt wohl das Problem.

Ich weiß es jetzt nicht ganz genau, habe aber irgendwo gelesen, dass der M.2-PCIe5.0-Slot gemieden werden soll, da dieser die 4 Lanes der Graka wegnimmt. Also sollten nur die unteren 4.0-Slots genutzt werden.

Sobald ich den Artikel finde, reiche ich ihn nach.

Nachtrag: Hab das Video dazu gefunden.
Ergebnis bei 04:27

Eingebundener Inhalt

Youtube

youtube.com/watch/?v=5q0GK0kPNII:142

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Es findet also Lane-Sharing statt.

 

[IICARUS]

4 x M.2-Steckplätze

• 1 x M.2 2242-22110 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-2280 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-22110 (PCIe4.0 x4)
• 1 x M.2 2242-2280 (PCIe 4.0 x4 & SATA

Ich weiß es jetzt nicht ganz genau, habe aber irgendwo gelesen, dass der M.2-PCIe5.0-Slot gemieden werden soll, da dieser die 4 Lanes der Graka wegnimmt. Also sollten nur die unteren 4.0-Slots genutzt werden.

In diesem Thema hat der TE keinen M.2-PCIe5.0-Slot.
Wie in meinem Fall, da habe ich auch 4x M.2-PCIe4.0-Slot und habe sie alle belegt.

Meine Grafikkarte läuft auch weiterhin mit x16 4.0

 

[Sandolo]

In diesem Thema hat der TE keinen M.2-PCIe5.0-Slot.
Wie in meinem Fall, da habe ich auch 4x M.2-PCIe4.0-Slot und habe sie alle belegt.

Meine Grafikkarte läuft daher auch weiterhin mit x16 4.0

Ups. Hab ich wohl nicht richtig gelesen. Sorry.