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PCI Express 3.0 – Fast doppelt so hohe Datenraten

von - 17.02.2014
PCI Express ist in PCs die interne Schnittstelle für Erweiterungskarten. Die dritte Version von PCI Express erschien bereits 2012.

Fast doppelt so hohe Datenrate

Mit Version 3.0 wurde die Datenrate des PCI-Express-Busses nahezu verdoppelt. Lag bei PCI Express 2.0 die maximale Datenrate noch bei 16.000 MByte/s, so sind es beim Nachfolger 31.508 MByte/s. Diese hohe Datenrate steht aber nur zur Verfügung, wenn die Erweiterungskarte mit 32 Lanes angebunden wurde.
Die Anstieg der Datenrate wird bei PCI Express 3.0 aber nicht durch eine Verdoppelung der Taktfrequenz erreicht. Denn der Takt wurde im Vergleich zu PCI Express 2.0 nur von 2,5 auf 4,0 GHz angehoben. Das würde rechnerisch nur für 25.600 MByte/s reichen.
PCI Express: Die roten Steckplätze nach PCI Express 3.0 sind mit 16 Datenkanälen (Lanes) am Prozessor angebunden. Sie bieten damit die maximale Bandbreite für Grafikkarten
PCI Express: Die roten Steckplätze nach PCI Express 3.0 sind mit 16 Datenkanälen (Lanes) am Prozessor angebunden. Sie bieten damit die maximale Bandbreite für Grafikkarten
Stattdessen wurde auch die Kodierung verändert. Bislang kam eine Kodierung nach dem Schema 8b/10b zum Einsatz. 10 Bit werden verschickt, wovon lediglich 8 Bit echte Daten sind. Das entspricht einer Effizienz von 80 Prozent. PCI Express 3.0 verwendet eine Kodierung nach dem Schema 128b/130b. Je 2 Bit Protokoll-Overhead werden also 128 Bit Daten verschickt. Die Effizienz steigt damit auf 98,46 Prozent. Und das ermöglicht die maximale Datenrate von 31.508 MByte/s. In der Praxis wird diese aber nicht erreicht, weil den handelsüblichen Mainboards ein Steckplatz fehlt, der tatsächlich mit 32 Lanes an den Prozessor angebunden ist. Im Höchstfall sind es 16 Lanes, womit die Datenrate auf maximal 15.754 MByte/s sinkt. Selbst die aktuellen schnellsten Grafikkarten schöpfen diese Bandbreite aber nicht aus.

Geringere Latenz

Weitere Optimierungen im Protokoll haben zudem die Latenzzeiten reduziert, also die Zeit, die verstreicht, ehe eine Reaktion von einem per PCI Express verbundenen Gerät kommt.
Voraussetzung für PCI Express 3.0 ist, dass die Erweiterungskarte, das Mainboard und auch der Prozessor mit der neuen Version umgehen können.
Bei Intel ist PCI Express 3.0 seit der Ivy-Bridge-Generation in den Chipsatz und den Prozessor integriert, also in jede seit Herbst 2012 gekauften Rechner. Bei AMD hält sich die Integration von PCI Express 3.0 in die Prozessoren aber noch deutlich in Grenzen.
Trotz aller Änderungen ist PCI Express 3.0 abwärtskompatibel. Haben Sie etwa eine Grafikkarte, die nur PCI Express 2.0 unterstützt, der Prozessor und das Mainboard beherrschen aber PCI Express 3.0, dann lässt sich die Grafikkarte dennoch verwenden. Die Geräte einigen sich dann darauf, den größten gemeinsamen Standard zu verwenden, also PCI Express 2.0.
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