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    PCI Express (kurz PCIe, PCI E oder PCI – E genannt) ist die Technik, welche in nächster Zeit den nun fast acht Jahre alten Accelerated Graphics Port (AGP) ablösen wird. Auch ist über einen längeren Zeitraum hinweg geplant, dass PCI Express die gesamte bisherige PCI Familie, also PCI, PCI-X sowie CompactPCI, usw. ersetzt. Allerdings haben diese (parallelen) Techniken bis auf ihr Einsatzgebiet nicht viel gemeinsam, weshalb für die Ankopplung der "alten" PCI Express Base (ExB) - Technik auch so genannte Bridges benötigt werden.


    PCI Express Logo


    Die PCI Express Schnittstelle basiert auf eine serielle "Punkt-zu-Punkt"-Verbindung (kurz: Link), welche durch so genannte "Lanes" (Fahrbahnen) zustande kommt. Diese Lanes bestehen aus jeweils zwei unidirektionalen Leitungspaaren, bei denen das eine Paar für das Senden und das Andere zum Empfangen von Daten zuständig ist. Um magnetische Störungen zu verhindern, basiert das System auf eine relativ geringe Spannung. Zudem werden die Daten als Differenz - Signal mit 100Ohm Impedanz übertragen (LVDS), was sie sehr unempfindlich gegenüber Störungen macht. Diese Technik kommt unter anderem bei SCSI zum Einsatz, und ist gleichstromfrei.

    Geplant ist die PCI Express Schnittstelle in mehreren Versionen bzw. Leistungsklassen, dessen Hierarchie an AGP erinnert. Den Anfang macht die PCI Express x1 (1 Lane) gefolgt von PCI Express x2 (2 Lanes) über PCI Express x4 (4 Lanes) bis hinauf zur neuen Grafikschnittstelle PCI Express x16 (16 Lanes), welche auch als "PCI Express for Graphics" kurz PEG bezeichnet wird. Generell sind bei PCI Express derzeit maximal 32 Lanes möglich. Die verschiedenen Versionen der PCI Express Schnittstelle sind jedoch untereinander kompatibel, somit lässt sich eine PCI Express x2 Karte problemlos in einem PCI Express x8 Slot betreiben.

    Die neue Schnittstelle ist im Gegensatz zum Vorgänger busfähig, d.h. es können sofern der Mainboardhersteller dies vorsieht, mehrere Schnittstellen verbaut und genutzt werden, was ähnlich wie bei Ethernet auch, über einen Switch realisiert wird. Diese so genannte Stern-Topologie hat gegenüber der Bus-Topologie den Vorteil, dass die langsamen PCI Express x1 Geräte nicht die schnelleren Geräte ausbremsen, denn so hat jedes Device (Gerät) eine eigene Verbindung zum Switch (genannt ExAS, was für PCI Express Advanced Switching steht), welche immer exakt der Geschwindigkeit der eingesteckten PCI Expresskarte entspricht. Die ExAS-Bridges emulieren eine Hierarchie von PCI-zu-PCI-Bridges im altbekannten PCI-System.

    Die Grundfrequenz des PCI Express Busses liegt bei 2500 MHz. Da es sich um eine serielle Verbindung handelt, ergibt sich so eine maximale Datentransferrate von 2,5 GBit/s (312,5 MByte/s) pro Richtung. Leider hat die Sache jedoch einen Haken! Damit sich Sender und Empfänger synchronisieren können, muss das 8B/10B-Kodierverfahren angewendet werden. Dieses Verfahren erweitert den normalerweise 8Bit langen Datensatz auf 10Bit, weshalb ein Overhead von 25% zustande kommt. Dieser bremst die theoretisch nutzbare Datenrate auf ca. 2 GBit/s (250 MByte/s) pro Richtung. PCI Express x16 kommt somit auf eine maximale Datentransferrate von ca. 32 GBit/s oder 4 GByte/s pro Richtung. Die AGP 8x-Schnittstelle kann nur 2,1Gbyte/s übertragen. Für kontinuierliche Datenströme, beispielsweise von Mediendaten, ist ein isochroner Übertragungsmodus vorgesehen.

    Erstmals wird PCI Express auch Hot Plugging in die Home-Computer bringen, auch wenn diese Option für Home-User vollkommen uninteressant ist. Dazu kommt eine weitere Neuerung, über dessen Sinn man sich auch streiten kann. Sie heißt "Power-Budget" und ermöglicht es jedem PCI Express Slot eine bestimmte elektrische Leistung zuzuweisen. Wenn diese Leitung für den Betrieb eines neuen Gerätes nicht ausreicht, so wird das Gerät vom Bus-Controller deaktiviert und umgehend der Administrator in Kenntnis gesetzt.

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