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Keine High-End-GPU in Renoir-Notebooks: PCIe 3.0 x8 als Limit

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renoir-dieIn dieser Woche präsentierte AMD die Desktop-Varianten der Renoir-Prozessoren, die acht Zen-2-Kerne und eine auf 7 nm optimierte Vega-Grafikeinheit miteinander kombinieren, die aber vorerst ausschließlich den OEMs zur Verfügung stehen.

Auch wenn DIY-Nutzer sich vorerst also keine eigenen Systeme damit zusammenstellen können, wird wieder eifrig über die Renoir-Prozessoren diskutiert. Unter anderem kommt hier wieder die Anbindung einer eventuell verbauten dedizierten Grafikkarte ins Spiel. Die Renoir-Prozessoren verwenden nur ein PCI-Express-3.0-Interface. Der Grund warum AMD hier PCI-Express 3.0 verwendet, ist schlicht und ergreifend der geringere Stromverbrauch im Vergleich zu PCI-Express 4.0. AMD sieht Renoir primär für den mobilen Einsatz vor und demzufolge müssen auch die Desktop-Modelle mit PCI-Express 3.0 auskommen. 

PCI-Express 3.0 bietet gegenüber PCI-Express 4.0 zwar nur die halbe Bandbreite, in der Praxis spielt dieser Unterschied für die Anbindung einer Grafikkarte jedoch kaum eine Rolle. Entsprechende Tests belegten einen messbaren Leistungsunterschied in nur wenigen Fällen. Zudem bieten die Renoir-Prozessoren zwar 24 PCI-Express-Lanes, da hier aber kein Chipsatz zum Einsatz kommt, müssen die Notebook-Hersteller mit diesen 24 (bzw. 20) Lanes auskommen und können beispielsweise Netzwerk- oder andere Zusatzcontroller nicht über den Chipsatz anbinden.

Gegenüberstellung der PCI-Express Lanes

Insgesamt vorhanden KonfigurationChipsatz-Angebot
Ryzen Desktop (Matisse) 24 (4 für Chipsatzanbindung reserviert) 16 + 4weitere 16
Ryzen Mobile (Renoir) 20 16 + 4
8 + 4 + 4 + 4
-
Ryzen Desktop (Renoir) 24 (4 für Chipsatzanbindung reserviert) 16 + 4weitere 16

Dies führt zu folgender Situation: AMD kann auf dem Desktop eine volle Anbindung über 16 Lanes bereitstellen. Dies ist sowohl beim Einsatz eines Matisse- wie auch Renoir-Prozessors der Fall. Für Renoir gilt allerdings: Hier kommt PCI-Express 3.0 zum Einsatz. In den Notebooks limitiert AMD die Renoir-Prozessoren auf 20 Lanes und dies führt dann sogar dazu, dass nicht immer eine Anbindung mit den vollen 16 PCI-Express-3.0-Lanes bewerkstellig werden kann.

IgorsLab hat ein Blockdiagram aufgetan, welches die Problematik aufzeigt. Zu sehen ist eine mögliche Konfiguration für einen Renoir-Prozessor im FP6-Package (fest verlötet auf dem Mainboard des Notebooks). Hier ist von einer optionalen Anbindung der GPU über acht oder gar nur vier PCI-Express-Lanes die Rede.

Notwendig ist dies offenbar, da weitere vier Lanes zur Anbindung der NVMe-SSD, vier weitere für SATA oder eine zusätzliche NVMe-SSD  und wiederum vier weitere für weitere Controller vorgesehen sind. Diese "8 + 4 + 4 + 4"-Konfiguration bietet natürlich keinerlei Spielraum, die diskrete Grafikkarte mit 16 Lanes anbinden zu können.

Eine solche "8 + 4 + 4 + 4"-Konfiguration scheint bisher auch als einzig mögliche verwendet zu werden. Das ASUS ROG Zephyrus G14 (Test) mit AMD Ryzen 9 4900HS bindet die verbautet Grafikkarte (GeForce RTX 2060 Max-Q) mit eben diesen acht Lanes an. Auch das zuletzt getestete MSI Bravo 17 (Test) verwendet acht Lanes, um die Radeon RX 5500M anzubinden.

Zu geringe Bandbreite für High-End-GPU?

Nun kommen zwei Dinge zusammen, die bei einem genaueren Blick wohl weit weniger miteinander zu tun haben, als dies zu vermuten ist: Wer nach einem Notebook mit Renoir-Prozessor sowie einer dedizierten Grafikkare sucht, wird ausschließlich Modelle finden, die bis zu einer Radeon RX 5600M oder GeForce GTX 2060 Max-Q hinaufreichen. Eine GeForce RTX 2070 oder RTX 2080 findet sich in keinem der Modelle. Während Intels Comet-Lake-Prozessoren mit schnelleren GPUs kombiniert werden, ist dies bei den Renoir-Prozessoren nicht der Fall.

Über die Gründe lässt sich nun spekulieren. Der reine Leistungsverlust zwischen PCIe 3.0 x16 und PCIe 3.0 x8 beweg sich je nach Spiel und verwendeter Hardware auf zwischen 0 und 10 %. Intern gehen die OEMs laut IgorsLab von 3 bis 5 % aus. Spüren wird man die Limitierung in der PCIe-Bandbreite also nicht, aber sie ist messbar. Ob die erwarteten mobilen Ampere-Varianten diesen Nachteil größer werden lassen, lässt sich aktuell nicht abschäzten.

Keine technischen Gründe, sondern vielmehr wirtschaftliche dürften eine wesentlich größere Rolle spielen. AMD ist der Neueinsteiger am Markt, der vermehrt Druck macht, der die Notebook-Hersteller von seinem Können und einer nachhaltigen Produktstrategie aber auch überzeugen muss. Dazu gehören solche Punkte wie die Ressourcen, die AMD zur Verfügung stellen kann, damit Hard- und Software aufeinander abgestimmte arbeiten können. Garantierte Lieferbedingungen, Garantien über die Verfügbarkeit der Produkte – all dies spielt ebenfalls eine Rolle.

Schlussendlich kann man sagen: Ja, es gibt eine technische Limitierung in der Anbindung der diskreten Grafikkarte in einem Notebook mit Renoir-Prozessor. Für die Desktop-Varianten wird dies keine Rolle spielen. Aber marktpolitische und wirtschaftliche Aspekte spielen wohl eine wesentlich größere Rolle und sind entscheidend dafür, dass wir noch keine leistungsstarken GPUs in Renoir-Notebooks gesehen haben.