Was ist PCIe und wie funktioniert es?

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ist ein Schnittstellenstandard für den Anschluss von Hochgeschwindigkeitskomponenten, der von dem Industriekonsortium PCI-SIG

In seiner einfachsten Form ist PCIe eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei PCIe-kompatiblen Geräten, in der Regel einem Motherboard und einer Grafikkarte oder SSD. Die Verbindung bietet Geschwindigkeiten von bis zu 32 GT/s, wobei eine differenzielle Signalisierung zur Datenübertragung über separate Kupferleitungspaare verwendet wird.

PCIe ist ein wichtiger Standard in den heutigen Computersystemen. Er wird für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, z. B. für den Anschluss von Speichergeräten, Grafikkarten und anderen Peripheriegeräten. PCIe ermöglicht höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten als andere Standards wie PCI, USB oder SATA.

Außerdem bietet sie eine zuverlässigere und effizientere Form der Kommunikation zwischen den Komponenten, wodurch Latenzzeiten oder Stottern reduziert werden. Außerdem können mehrere Peripheriegeräte gleichzeitig mit minimaler Latenzzeit angeschlossen werden.

Jede Kombination aus Prozessor und Chipsatz verfügt über eine begrenzte Anzahl dieser PCIe-Lanes.

Intel-Prozessoren der 13. Generation verfügen beispielsweise über 18 PCIe-Lanes (16*PCIe 5.0 und 12*PCIe 4.0), und der Z790-Chipsatz hat 28 PCIe-Lanes.

Diese Leitungen sind zwischen den CPU/Chipsatz-Verbindungen (8 in unserem obigen Beispiel) und den verschiedenen Anschlüssen, wie PCIe-Steckplätzen für Erweiterungskarten oder M.2-Steckplätzen für SSDs, aufgeteilt. Sie können auch verwendet werden, um zusätzliche USB-, SATA-, Netzwerk- oder Audio-Controller hinzuzufügen, wenn die im Chipsatz eingebauten nicht ausreichen.

Jedes Desktop-PC-Motherboard verfügt über eine Reihe von PCIe- und M.2-Steckplätzen. Erstere können Sie für GPUs (Video- oder Grafikkarten), RAID-Karten und WLAN-Karten verwenden, letztere fürNMVe(Solid-State-Drive) SSDs. Die Art und Anzahl der PCIe-Steckplätze, die in Ihrem PC zur Verfügung stehen, hängt von dem von Ihnen gewählten Motherboard ab.

PCIe gibt es in verschiedenen Konfigurationen, wie x1, x4, x8 und x16. Diese Zahlen nach dem x geben die Anzahl der Lanes an, über die der PCIe-Steckplatz verfügt. Ein PCIe x1-Steckplatz hat eine Lane und kann Daten mit einer Rate von einem Bit pro Zyklus übertragen . Ein PCIe-x2-Steckplatz hat zwei Lanes und kann Daten mit einer Geschwindigkeit von zwei Bit pro Zyklus übertragen (und so weiter).

Sie können eine PCIe x1-Karte in einen PCIe x16-Steckplatz stecken, aber diese Karte erhält nur die Bandbreite einer Lane. Ebenso können Sie eine PCIe x8-Karte in einen PCIe x4-Steckplatz stecken, aber sie wird mit der Hälfte der maximalen Bandbreite eines PCIe x8-Steckplatzes arbeiten. Die meisten GPUs benötigen einen PCIe x16-Steckplatz, um mit voller Geschwindigkeit zu arbeiten, und M.2-SSDs benötigen einen PCIe x4-Steckplatz.

Hier finden Sie eine Zusammenfassung der Spezifikationen der Generation:

Die gute Nachricht ist, dass alle Generationen des PCIe-Standards abwärtskompatibel sind.

Dies bedeutet, dass es keine Kompatibilitätsprobleme zwischen einem Anschluss und einer Karte einer anderen, höheren oder niedrigeren Generation geben wird. Im Falle eines Anschlusses einer niedrigeren Generation ist die maximale Datenrate jedoch durch die Generation des Anschlusses begrenzt. Sie würden also an Leistung verlieren.