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PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express) (Abk. PCIe od. PCI-E) ist ein Erweiterungs-Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz eines Prozessors. PCIe ist der Nachfolger von PCI und AGP und bietet im Vergleich zu seinen Vorgängern eine höhere Datenübertragungsrate.

PCIe ist im Gegensatz zum parallelen PCI-Bus kein geteiltes (shared) Bus-System, sondern eine separate serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Die Datenübertragung erfolgt über sogenannte Lanes (dt. Spuren, Wege), wobei jede Lane aus einem Leitungspaar für das Senden und einem zweiten Paar für das Empfangen besteht. Einzelne Komponenten werden über Switches verbunden.

Trotz dieses sehr anderen physischen Aufbaus ist PCIe softwareseitig voll kompatibel zu PCI, sodass weder Betriebssysteme, Treiber, noch Anwendungsprogramme angepasst werden müssen.

PCIe ist vollduplexfähig und arbeitet mit einer Taktrate von 1,25 GHz. Daraus berechnet sich die Datenrate einer Lane (nach 8B10B-Kodierung) zu max. 250 MByte/s pro Richtung (zum Vergleich: der Standard-PCI Bus mit 32-Bit Busbreite bei 33 MHz erreicht nur maximal 133 MByte/s). In der Praxis erreicht man Raten von über 240 MByte/s bei langen Datentransfers. Verwendet man nur eine Lane, spricht man von PCIe x1. Durch Koppelung mehrerer Lanes kann man die Datenrate erhöhen, etwa x2 mit 2 Lanes bis zu x32 mit 32 Lanes. Die PCI-SIG (Special Interest Group) plant darüberhinaus zukünftig auch Versionen mit 500 und 1000 MByte/s pro Lane.

Im Endbenutzerbereich wird meist PCIe x1 als Ersatz für den PCI-Bus und PCIe x16 zur Anbindung einer Grafikkarte verwendet (PCI-Express For Graphics, PEG), was somit auch den AGP überflüssig macht. Im Server- und Workstationbereich wird es darüberhinaus noch die Varianten x2, x4, x8 und x32 geben. Die Slots sind außerdem abwärts kompatibel, d.h. eine x4 Karte kann z.B. auch in einen x8 Slot gesteckt werden, die überzähligen vier Lanes werden dann einfach nicht benutzt. Umgekehrt ist dies momentan nur bei SLI und Crossfire üblich. Denn obwohl die Slots für die Grafikkarten die Größe von 16x Slots haben, werden beim Einsatz von zwei Grafikkarten die 16 Lanes auf beide Slots verteilt, falls die Hauptplatine bzw. der darauf verbaute Chipsatz keine 32 Lanes für beide Grafikkarten bereitstellt, was dann nur noch 8 Lanes pro Karte ergibt.

PCIe ist wie PCI prinzipiell Hot-Plug-fähig, was das Ein- und Ausbauen von (defekten) Erweiterungskarten im laufenden Betrieb ermöglicht – sofern die Hardware und auch das Betriebssystem das unterstützen.

Derzeit (2006) erhältliche Hauptplatinen mit PCI Express unterstützen bis zu 48 Lanes – in der Regel aufgeteilt in ein oder zwei x16-Slots für die Grafikkarte(n), mehrere x1 Slots und zur internen Anbindung anderer auf dem Mainboard verbauter Geräte (z. B. Gigabit-Netzwerkchips, damit diese nicht über den viel langsameren PCI-Bus angebunden werden müssen).

• Mobile PCI-Express Module

Literatur

• Brad Congdon: PCI Express System Architecture, Addison Wesley, 2003, ISBN 0321156307

Weblinks

• PCI-Express-Spezifikation (engl.)
• PCI Express: Kurz erklärt
• PCI Express: Grundlagen
• "Pakete per Express, Teil 1: Ausführliche Beschreibung des "Physical Layer" von PCI-Express
• "Pakete per Express, Teil 2: Ausführliche Beschreibung des PCI-Express-Protokolles

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