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PCI-Express - kurz PCI-E - ist der Nachfolger für den PCI-Bus (Peripheral Component Interconnect). |
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Die weißen PCI-Steckplätze für Erweiterungskarten waren einstmals die Nachfolger für die ISA (Industry Standard Architecture) Bus Steckplätze. Zuerst nur kombiniert vorhanden (ISA + PCI) löste der PCI-Slot den ISA-Slot bis heute fast vollständig ab.
Zur Entwicklung:
Die "Arapahoe Working Group" arbeitete an einem PCI-Nachfolger namens 3GIO. 3GIO stand dabei für Third Generation I/O - die dritte Generation nach ISA und PCI. 2002 wurde die Arbeit der PCI Special Interest Group (PCI-SIG) übergeben. Diese nannte es dann PCI Express (auch PCI-E oder PCIe genannt). Die PCI-SIG wollte aber nicht nur einen schnelleren Bus erschaffen, er sollte auch flexibel und überall einsetzbar sein. Egal ob Notebook, Server, Karte oder externes Gerät.
Hintergrund:
Wie fast immer, geht es auch beim Thema PCI Express erst einmal um die Bandbreite. Wenn von "Flaschenhälsen" bei PCs gesprochen wird, ist in der Regel eine zu geringe Bandbreite gemeint.
Der PCI-Bus war seinerzeit ein deutlicher Sprung nach vorne, doch heute muten seine Daten eher schwach an: PCI bietet mit 33 MHz Takt und 32 Bit rund 133 MB/s an Bandbreite. Verglichen mit modernen Festplatten, die 50MB/s erreichen, scheint das ausreichend. Aber: PCI ist ein paralleles Bussystem, und alle angeschlossenen Komponenten müssen sich diese 133 MB/s teilen. Das gilt nicht nur für die Erweiterungskarten, die man in die PCI-Slots steckt, sondern auch Onboard-Komponenten wie Sound, LAN, IDE-Controller, USB und mehr hängen alle am PCI-Bus (von Intels CSA-Lösung beim LAN-Anschluss mal abgesehen)!
PCI Express soll die Probleme vom herkömmlichen PCI-Bus beheben und dabei weitere Vorteile bieten und schneller sein.
Der Fortschritt:
PCI Express überträgt die Daten nicht mehr parallel, sondern seriell. Die serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung wird über so genannte "Lanes" (Fahrbahnen) realisiert. Eine Lane besteht dabei aus zwei Leitungspaaren, wobei jeweils ein Leitungspaar für das Senden und eines für das Empfangen der Daten zuständig ist. PCI Express ist daher bidirektional.
Es lassen sich mehrere dieser Lanes zusammenschalten, was mehrere PCI Express Varianten ermöglicht.
- PCI Express x1 -> 1 Lane
- PCI Express x2 -> 2 Lanes
- PCI Express x4 -> 4 Lanes
- PCI Express x8 -> 8 Lanes (nur für Server)
- PCI Express x12 -> 12 Lanes (nur für Server)
- PCI Express x16 -> 16 Lanes
PCI Express taktet mit 2,5 GHz, entsprechend resultiert daraus eine Bandbreite von theoretischen 2,5 GBit/s. Theoretisch deshalb, weil PCI Express die Daten nicht mehr in 8 Bit-Paketen, sondern in 10 Bit-Paketen überträgt, dies bedeutet aber einen höheren Verwaltungsaufwand, welcher sich natürlich in der Bandbreite niederschlägt, die dann "nur noch" 2 GBit/s beträgt.
Oder anders ausgedrückt, um den Vergleich zu PCI besser herstellen zu können, bietet PCI Express eine Bandbreite von 250 MB/s. Aber da PCI-Express bidirektional ist, also in 2 Richtungen arbeitet, entspricht das 500 MB/s im Gegensatz der 133 MB/s des herkömmlichen PCI-Bus.
Schaltet man nun 16 Lanes (wie bei PCI Express x16) zusammen, dann erhält man bereits 4 GB/s (in jede Richtung). Zum Vergleich: AGP 8x bietet 2,1 GB/s. PCI Express kann theoretisch mit 32 Lanes betrieben werden, was dann 8 GB/s entspricht (oder 16 GB/s, wenn man beide Richtungen zusammen zählt).
Die Praxis:
PCI-Express ist Hot-Plug-fähig, sprich im laufenden Betrieb können Erweiterungskarten eingesteckt oder entfernt werden. Der Rechner muss nicht mehr heruntergefahren und ausgeschaltet werden wenn der verwendete Chipsatz das unterstützt. Dies wird hauptsächlich bei Server-Chipsätzen der Fall sein. In mobilen Chipsätzen (Notebooks) soll der PCMCIA-Slot durch NewCard-Steckplätze abgelöst werden. Das Format ist dann NewCard 34 oder NewCard 54. Der NewCard-Steckplatz ist ebenfalls über PCI Express angebunden. |
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Die Flexibilität
Mit Hilfe einen Switches können die Anschlussmöglichkeiten flexibler gehalten werden. Anstatt einer Verbindung zwischen der PCI Express Host Bridge und einem Endgerät können so mehrere Geräte angeschlossen werden, die auch direkt miteinander kommunizieren können. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Geräte mittels Steckplatz (PCI Express Slot), Onboard oder extern per Kabel angeschlossen werden.
Die Slots sind unter sich "abwärtskompatibel". Dies bedeutet nicht, dass man in einen PCI Express Slot eine PCI-Karte stecken kann, sondern dass in einen PCI Express x4 Slot auch eine PCI Express x2- oder x1-Karte gesteckt werden kann. Die "größeren" Slots nehmen also auch die kleineren Karten auf, umgekehrt funktioniert das aber nicht.
Softwareseitig ändert sich nichts. Für das Betriebssystem bleiben die alten Interrupts, Treibermodelle etc. gleich. |
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Oben sieht man hier den schwarzen PCI-Express Slot.
Darunter 2 der herkömmlichen weißen PCI-Slots.
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Person(en):
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Firma: |
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Es gibt 79 weiterführende Erklärungen oder Definitionen:
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Veröffentlicht am:
Zuletzt bearbeitet am:
Referenz:
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24.02.2005 von Carsten Kühn (102) Beiträge
25.02.2005 von Carsten Kühn
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