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Beispiel für mehrere PCI-Express-Steckplätze (von oben nach unten: x4, x16, x1 und x16
Der untere Steckplatz ist ein PCI-Steckplatz, nicht PCI-Express)

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) oder PCIe ist ein Standard für Karten einlegen vor dem Computers (Slot). Der PCIe-Standard unterstützt Steckkarten bis 300 Watt, davon 75 Watt aus dem PCIe-Steckplatz. Ein PCIe-Steckplatz enthält auch einen PCIe-Bus. An den Enden der PCIe-Busse befinden sich die PCIe-Steckplätze, die für Steckkarten vorgesehen sind (PCI-Karte). Es ist eine Lösung für die steigende Nachfrage nach Geschwindigkeit. PCI Express ersetzt zwei bisherige Steckkartenstandards: PCI und AGP.

Eine herkömmliche PCI-Karte passt nicht in einen PCI-Express-Steckplatz, wie auf dem Bild zu sehen ist.

Ältere Bustypen sind:

• PCI: ein langsamerer Vorgänger von PCI-Express; wird immer noch häufig für Steckkarten verwendet, die weniger Geschwindigkeit benötigen (zB Netzwerkkarten).
• VLB: VESA-Lokalbus einen schnelleren Bus als EISA für Grafikkarten, die durch PCI veraltet sind.
• EISA/ISA: Architektur nach Industriestandard, ist ein veralteter Bus für Erweiterungskarten. Das „E“ in EISA steht für „erweitert“. Aber auch die Extended-Version des ISA ist veraltet.

Die alte PCI bot eine Geschwindigkeit von 133 MB/s (die sich alle verwendeten PCI-Slots teilen), die dedizierte AGP-Karte für den Grafikeinsatz in ihrer schnellsten x8-Variante 2,1 GB/s. PCI-Express-Steckplätze gibt es in zwei Varianten, den x1 mit einem einzigen serieller Kanal erreicht eine Geschwindigkeit von 250 MB/s und die x16-Variante mit 16 Kanälen erreicht 4 GB/s.

Obwohl nicht alle Bandbreite von PCI-E x16 wird in der aktuellen Generation verwendet Grafikkarten, x16 bietet Vorteile bei der Verwendung SLI oder Kreuzfeuer, denn beide Grafikkarten haben dann 2 (bzw. 4) GB/s zur Verfügung, was immer noch doppelt so schnell ist wie AGP x8. Die ältere Variante von PCI-E x16 ist PCI-E x8. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Grafikkarten in diesem Steckplatz nur die Hälfte von PCI-E x16 ausführen.

PCI-Express-Karten gibt es in einer Reihe von physischen Größen, einschließlich einer kleineren "Low Profile"-Größe.

Lange bevor PCI Express entwickelt wurde, gab es bereits PCI-X, jedoch sollte seine Abkürzung nicht mit PCI Express verwechselt werden.

PCI-Express 2.0

2008 wurde PCI Express 2.0 eingeführt. Die 2.0-Version hat gegenüber ihrem Vorgänger einige Vorteile. PCI Express 2.0 hat eine Bandbreite von 500 Megabyte pro Sekunde pro Pin und verdoppelt damit die ursprüngliche Geschwindigkeit. Es wurde auch eine Version veröffentlicht, die (Grafik-)Karten, die viel Strom verbrauchen, mehr Energie liefern kann. Eine weitere Innovation ist die Input-Output-Virtualisierung (IOV), die mehrere virtuelle Maschinen Hardware, wie Netzwerkkarten, einfacher zu teilen und externe Geräte mit bis zu 10 Meter langen Kabeln an den PCI-Express-Bus anzuschließen. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um einem Laptop eine leistungsstarke GPU zu verleihen, wenn er als Ersatz für einen vollwertigen Desktop-Computer verwendet wird.

PCI Express 2.0 ist fertig abwärtskompatibel mit dem PCI Express 1.x-Standard, sodass PCI-E 2.0-Karten auch mit PCI-E 1.0/1.1 funktionieren, nur mit der maximalen Geschwindigkeit des PCI-E 1.x-Steckplatzes.

PCI-Express 3.0

PCI Express 3.0 Base Specification Revision 3.0 wurde im November 2010 nach mehreren Verzögerungen zur Verfügung gestellt. Im August 2007 kündigte PCI-SIG an, dass PCI Express 3.0 eine Bitrate von 8 Gigatransfers pro Sekunde (GT/s) übertragen und mit bestehenden PCIe-Implementierungen kompatibel sein würde. Zu der Zeit wurde auch angekündigt, dass die endgültigen Spezifikationen für PCI Express 3.0 bis 2011 verschoben werden. Zu den neuen Funktionen der PCIe 3.0-Spezifikation gehören eine Reihe von Optimierungen für eine verbesserte Signalisierung und Datenintegrität, einschließlich Sender- und Empfängerentzerrung, PLL-Verbesserungen, Takt /Datenwiederherstellung und Kanalerweiterungen für aktuell^{[(seit wann?]} unterstützte Topologien.

Nach einer sechsmonatigen technischen Analyse der Bandbreitenskalierung für PCIe-Verbindungen zeigte die Analyse von PCI-SIG, dass 8 Giga-Übertragungen pro Sekunde in der Mainstream-Silizium-Prozesstechnologie erreicht und mit vorhandenen kostengünstigen Materialien und Infrastruktur unter Beibehaltung der vollen Kompatibilität bereitgestellt werden können zum PCIe-Protokollstack.

PCIe 3.0 verbessert die Verschlüsselungstechnik von den vorherigen 8b/10b auf 128b/130b und reduziert den Overhead auf etwa 1,54% ((130-128)/130) gegenüber den 20% von PCIe 2.0. Dies wird durch eine als Verwürfelung bezeichnete Technik erreicht, die ein bekanntes binäres Polynom auf einen Datenstrom in einer Rückkopplungstopologie anwendet. Die Kenntnis des Verwürfelungspolynoms ermöglicht die Wiederherstellung der Daten durch Ausführen einer Rückkopplungstopologie unter Verwendung des inversen Polynoms. Die Bitrate von 8 GT/s von PCIe 3.0 liefert effektiv 985 MB/s pro Lane, doppelte PCIe 2.0-Bandbreite. PCI-SIG erwartet, dass die PCIe 3.0-Spezifikationen einer strengen technischen Überprüfung und Validierung unterzogen werden, bevor sie für die Industrie freigegeben werden. Dieser Prozess, der bei der Entwicklung früherer Generationen der PCIe-Basis und verschiedener Formfaktorspezifikationen verfolgt wurde, beinhaltet die Bestätigung der endgültigen elektrischen Parameter mit Daten aus Siliziumtests und anderen Simulationen, die von mehreren Mitgliedern der PCI-SIG durchgeführt wurden.

AMDs damalige Flaggschiff-Grafikkarte, die am 9. Januar 2012 vorgestellte Radeon HD 7970, war die weltweit erste Grafikkarte mit PCIe 3.0. Erste Bewertungen deuteten darauf hin, dass die neue Schnittstelle die PCIe 2.0-Grafikleistung nicht verbessern würde. Die neue Schnittstelle würde sich jedoch als vorteilhafter erweisen, wenn sie für Allzweck-Computing mit Technologien wie OpenCL, CUDA und CAMP verwendet wird.

PCI-Express 3.1

Im September 2013 wurde bekannt gegeben, dass die PCI Express 3.1-Spezifikation Ende 2013 oder Anfang 2014 veröffentlicht wird und mehrere Verbesserungen der veröffentlichten PCI Express 3.0-Spezifikation in drei Bereichen konsolidiert: Energieverwaltung, Leistung und Funktionalität. Im November 2014 wurde es endlich veröffentlicht.

PCI-Express 4.0

Am 29. November 2011 kündigte PCI-SIG vorläufig PCI Express 4.0 an, mit einer Bitrate von 16 GT/s, die die Bandbreite gegenüber PCI Express 3.0 verdoppelt, während die Abwärts- und Vorwärtskompatibilität sowohl bei der Softwareunterstützung als auch bei der verwendeten mechanischen Schnittstelle beibehalten wird. Die PCI Express 4.0-Spezifikationen bieten auch OCuLink-2, eine Alternative zum Thunderbolt-Anschluss. OCuLink Version 2 hat bis zu 16 GT/s (8 GB/s insgesamt für ×4 Lanes), während die maximale Bandbreite eines Thunderbolt 3-Anschlusses 5 GB/s beträgt. Darüber hinaus sollten aktive und inaktive Flussoptimierungen untersucht werden.

Im August 2016 präsentierte Synopsys auf dem Intel Developer Forum eine Testmaschine mit PCIe 4.0. Ihr geistiges Eigentum wurde an mehrere Unternehmen lizenziert, die ihre Chips und Produkte bis Ende 2016 präsentieren möchten.

PCI-SIG gab am 8. Juni 2017 offiziell die Veröffentlichung der endgültigen PCI Express 4.0-Spezifikation bekannt.

NETINT Technologies stellte die erste NVMe SSD basierend auf PCIe 4.0 am 17. Juli 2018, vor dem Flash Memory Summit 2018.

Broadcom kündigte am 12. September 2018 den ersten 200-Gbit-Ethernet-Controller mit PCIe 4.0 an.

AMD gab am 9. Januar 2019 bekannt, dass sein kommender X570-Chipsatz PCIe 4.0 unterstützen wird. AMD beabsichtigte, eine teilweise Unterstützung für ältere Chipsätze zuzulassen, aber sie haben dieses Versprechen aufgrund der Instabilität durch PCIe 4.0 zurückgezogen. Einige Mainboard-Hersteller (einschließlich ASUSTEK) bieten jedoch inoffiziellen Support für eine begrenzte Anzahl von Mainboards (z. B. das Asus X470-F)

Siehe auch

• NVM-Express