PCI-Express

Der PCI-Express (PCIe) ist eine Weiterentwicklung des parallelen PCI-X-Busses hin zu seriellen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Dabei erfolgt die Datenübertragung über sogenannte Lanes.


Die Grundstruktur des von der PCI Special Interest Group (PCI-SIG) standardisierten PCI-Express besteht aus einem Lane mit zwei differenziellen Leitungspaaren, eines für das Senden, das andere für das Empfangen der Daten. Ein PCI-Express-Bus kann aus bis zu 32 Lanes bestehen, die zur Erhöhung der Datenübertragungsrate gebündelt werden können. Die Daten werden als differenzielle Signale mit einer Taktfrequenz von 1,25 GHz übertragen. Dadurch können bidirektional bis zu 2,5 Gbit/s übertragen werden, was einer Datentransferrate pro Leitungspaar von 250 MB/s und 500 MB/s pro Lane entspricht.

PCI-Express-Konfiguration mit zwei Lanes

PCI-Express-Konfiguration mit zwei Lanes

Eine weitere Erhöhung der Datentransferraten ist durch die Bündelung mehrerer Lanes möglich. Mit zwei Lanes erreicht PCI2 2.0 x2 eine Datenrate von 10 Gbit/s und mit 8B/10B-Codierung einer Datentransferrate von etwa 8 GB/s. Bei vier Lanes verdoppeln sich diese Werte. Mit PCIe 3.0 x2, also zwei Lanes werden 16 Gbit/s erreicht und eine Transferrate von 1,25 GB/s und mit vier Lanes 32 Gbit/s resp. 2,5 GB/s.

Datenraten von PCIe-Versionen

Datenraten von PCIe-Versionen

Bei der Bündelung von 32 Lanes werden Transferraten von 2 x 8 GB/s erreicht, Diese Version PCIe x16 wird auch PCI Express for Graphics (PEG) bezeichnet und in der Version 3.0 umgesetzt. Sie soll breitbandige Systeme mit High-End-Grafikchips, 100-Gigabit-Ethernet oder Fibre-Channel-Karten unterstützen.

Das Übertragungsverfahren wurde für FR4-Leiterplattenmaterial optimiert und erlaubt eine maximale Länge von 50 cm. Die Verbindungstechnik ist relativ unkritisch, da der PCI-Express das Taktsignal aus dem Datensignal ableitet. Der PCI-Express hat zur Fehlerkorrektur eine zyklische Blockprüfung (CRC) und arbeitet gleichspannungsfrei mit 8B/10B-Codierung. Bei der Version mit 8 GB/s wird die 8B/10B-Codierung durch eine 128B/130B-Codierung abgelöst, da diese einen wesentlich geringeren Offset von nur 1,6 % hat.

PCI-Express-Mini, 
   Foto: WiQuest

PCI-Express-Mini, Foto: WiQuest

Für Notebooks gibt es mit Mini-PCI-Express (MiniPCIe) eine Kartenausführung in Kleinstformat, die die Mini-PCI-Karten ablöst. Sie hat eine Kontaktleiste mit Einkerbung und 52 Kontakten, eine Breite von 30 mm und verschiedene Einbautiefen. von 51 mm und eine Dicke von nur 5 mm.

http://www.pcisig.org

Informationen zum Artikel
Deutsch: PCI-Express
Englisch: PCI express - PCIe
Veröffentlicht: 02.08.2016
Wörter: 347
Tags: #Busse
Links: 100-Gigabit-Ethernet, 128B/130B-Codierung, 8B10B-Codierung, Bidirektional, Bündelung