PCI Express ist eine der wichtigsten Technologien für moderne Computer und versorgt die Verbindungen zwischen Motherboards und Hochleistungsperipheriegeräten wie Grafikkarten, Solid-State-Laufwerken und Netzwerkadaptern. In diesem Artikel versuche ich, etwas Licht ins Dunkel zu bringen, was PCIe-Lanes sind, welche Arten von PCIe-Steckplätzen es gibt und was man von den einzelnen PCIe-Versionen erwarten kann. Wenn Sie also mehr darüber erfahren möchten, lesen Sie weiter:
Was ist PCI Express und wofür steht es?
PCI Express steht für Peripheral Component Interconnect Express und stellt einen Hochgeschwindigkeitsschnittstellenstandard dar, der zum Anschluss verschiedener Hardwarekomponenten an ein Motherboard verwendet wird. Mit anderen Worten: PCI Express (oder abgekürzt PCIe) ist eine Schnittstelle, die interne Erweiterungskarten wie Grafikkarten, Speichergeräte, Ethernet-und Wi-Fi-Adapter mit dem Motherboard verbindet. Im Laufe der Zeit hat sich PCIe weiterentwickelt, um exponentiell schnellere Datenübertragungen zu ermöglichen. PCIe ist jetzt auch für NVMe-Solid-State-Laufwerke (SSDs) von grundlegender Bedeutung.
PCIe-Erweiterung und M.2-Steckplätze auf einem modernen Motherboard
Was Gibt es Arten und Größen von PCI-Express-Steckplätzen? Was bedeuten PCIe-Lanes?
PCI Express verwendet physische Steckplätze, um die Erweiterungskarten mit dem Motherboard zu verbinden. Die häufigsten PCI-Express-Steckplätze, die wir auf Motherboards sehen, sind PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 und PCIe x16. Die Zahl nach dem Buchstaben „x“ gibt Auskunft über die physischen Abmessungen des PCI-Express-Steckplatzes und wird durch die Anzahl der Pins im Steckplatz bestimmt. Je höher die Zahl, desto länger ist der PCIe-Steckplatz und desto mehr Pins sind miteinander verbunden Erweiterungskarte in den Steckplatz einstecken.
Darüber hinaus gibt die Zahl „x“ auch an, wie viele Lanes in diesem Erweiterungssteckplatz verfügbar sind. So vergleichen sich die häufig verwendeten PCIe-Steckplätze:
PCIe x1: Kleinster Steckplatz, 1 Lane, 18 Pins und 25 mm Länge PCIe x4: Mittlere Größe, 4 Lanes, 32 Pins und 39 mm Länge PCIe x8: Größerer Steckplatz, 8 Lanes, 49 Pins und 56 mm Länge PCIe x16: Größter Steckplatz, hat 16 Lanes (ideal für GPUs), 82 Pins und 89 mm Länge 
PCI-Express-Steckplätze, Lanes, Pins und physische Daten Abmessungen
PCI-Express-Lanes sind Pfade zwischen dem Motherboard-Chipsatz und PCIe-Steckplätzen oder anderen Geräten, die Teil des Motherboards sind, wie z. B. dem Prozessorsockel, M.2-SSD-Steckplätzen, Netzwerkadaptern und SATA-Controllern , oder USB-Controller.
PCI Express x16-Steckplätze
Bei PCI Express ist jede Lane einzeln, was bedeutet, dass sie nicht von verschiedenen Geräten gemeinsam genutzt werden kann. Wenn Ihre Grafikkarte beispielsweise an einen PCIe x16-Steckplatz angeschlossen ist, bedeutet dies, dass ihr 16 unabhängige Lanes zugeordnet sind. Keine andere Komponente außer der Grafikkarte kann diese Lanes nutzen.
Hier ist eine Idee, die es Ihnen vielleicht leichter macht, zu verstehen, was PCI-Express-Lanes sind: Stellen Sie sich einfach vor, dass PCI Express eine Autobahn ist und die Autos das Auf dem darauf befindlichen Laufwerk befinden sich die Daten, die übertragen werden. Je mehr Fahrspuren auf einer Autobahn zur Verfügung stehen, desto mehr Autos können darauf fahren. Je mehr PCIe-Lanes Sie haben, desto mehr Daten können übertragen werden.
PCI Express ist wie eine Autobahn, und PCIe-Spuren sind seine… Spuren
Eine PCI-Express-Karte kann in jeden verfügbaren PCIe-Steckplatz auf dem Motherboard passen und funktionieren, solange dieser Steckplatz nicht kleiner als die Erweiterungskarte ist. Sie können beispielsweise eine PCIe x1-Karte in einen PCIe x16-Steckplatz einbauen. Sie können jedoch nicht das Gegenteil tun. Sie können beispielsweise eine PCIe x1-Soundkarte in einen PCIe x16-Steckplatz einbauen, aber Sie können keine PCIe x16-Grafikkarte in einen PCIe x1-Steckplatz einbauen.
Eine PCIe x1-Karte in einem PCIe x16-Steckplatz
HINWEIS: Ich habe gehört, dass jemand einen seltsamen Begriff verwendet: PCIe-Port. Nein, technisch gesehen gibt es keine Komponente namens PCIe-Port! Was sie meinten, war wahrscheinlich ein PCIe-Steckplatz.
Welche PCIe-Versionen gibt es? Welche Datenübertragungsgeschwindigkeiten (Bandbreite) werden unterstützt?
Seit ihrer Einführung hat jede neue PCIe-Version die Bandbreite der vorherigen verdoppelt. Hier ist eine kurze Aufschlüsselung ihrer Lane-Geschwindigkeiten:
PCIe 1.0 (eingeführt 2003): 250 MB/s pro Lane PCIe 2.0 (eingeführt 2007): 500 MB/s pro Lane PCIe 3.0 (eingeführt 2010): 984,6 MB/s pro Spur PCIe 4.0 (eingeführt 2017): 1,969 GB/s pro Spur PCIe 5.0 (eingeführt 2019): 3,938 GB/s pro Spur PCIe 6.0 (eingeführt im Jahr 2022): 7,56 GB/s pro Lane PCIe 7.0 (voraussichtlich im Jahr 2025 eingeführt): 15,13 GB/s pro Lane
Die neueste Version, PCIe 6.0, eingeführt im Jahr 2022, liefert beachtliche 7,563 GB/s pro Lane Fahrbahn. Allerdings ist die Einführung derzeit auf Rechenzentren und Hochleistungsrechnerumgebungen beschränkt, hauptsächlich für den Einsatz in Unternehmen und Servern.
Darüber hinaus habe ich auch PCIe 7.0 einbezogen. Das liegt daran, dass sich PCIe 7.0 bereits in der Entwicklung befindet. Allerdings ist die Spezifikation noch nicht fertig, sondern wird voraussichtlich im Jahr 2025 fertiggestellt. Erwarten Sie nur nicht, sie bald in Hardware für Endverbraucher zu sehen.🙂
Denken Sie daran Können PCIe-Steckplätze nicht nur eine, sondern mehrere Lanes bieten? Die von uns geteilten Bandbreitenwerte werden mit der Anzahl der auf einem PCIe-Steckplatz verfügbaren Lanes multipliziert. Wenn Sie berechnen möchten, wie viel Bandbreite für eine bestimmte Erweiterungskarte zur Verfügung steht, müssen Sie deren PCIe-Bandbreite pro Lane mit der Anzahl der dafür verfügbaren Lanes multiplizieren.
Zum Beispiel eine Grafikkarte, die Unterstützt PCI Express 5.0 und steht bei Anschluss an einen PCIe x16-Steckplatz eine Gesamtbandbreite von ca. 63,02 GB/s zur Verfügung. Das ist das Ergebnis der Multiplikation von 3,94 GB/s mit 16 (PCIe-Bandbreite pro Lane * 16 Lanes). Beeindruckend, oder?
So skalieren PCI-Express-Versionen, wenn Sie PCI-Express-Lanes berücksichtigen:
PCI Express-Versionen und Bandbreiten
Ist PCI Express 5.0 weit verbreitet verfügbar?
Derzeit ist PCI Express 5.0 die schnellste verfügbare Spezifikation für Heimcomputer. Allerdings ist PCIe 5.0 nur auf einigen Consumer-Motherboards verfügbar:
AMD AM5-Plattformen (Ryzen 7000-und 9000-Serie) unterstützen PCIe 5.0 für GPUs und NVMe-Speicher. Intels 12. Generation und neuere CPUs (Alder Lake, Raptor Lake) unterstützen auch PCIe 5.0.
Hochleistungsfähige PCIe 5.0 NVMe SSDs werden zunehmend verfügbar und bieten beeindruckende sequentielle Lese-und Schreibgeschwindigkeiten von über 12 GB/s. Ihre Akzeptanz bleibt jedoch begrenzt und spricht vor allem Enthusiasten und Profis an, die erstklassige Leistung für Aufgaben wie hochauflösende Videobearbeitung, datenintensive Anwendungen und Spiele benötigen. Für die meisten Verbraucher sind PCIe 3.0-und 4.0-SSDs immer noch die erste Wahl, da sie eine hervorragende Leistung für den täglichen Gebrauch zu deutlich geringeren Kosten bieten.
Eine PCIe Gen5 x4 NVMe M.2 SSD
Ein Andererseits funktionieren alle aktuellen Grafikkarten für Verbraucher mit PCIe 4.0 oder älter. Mit Blick auf die Zukunft geht jedoch das Gerücht um, dass die kommenden GPUs der RTX 50-Serie von NVIDIA, die voraussichtlich im Jahr 2025 auf den Markt kommen, mit PCIe 5.0-Schnittstellen ausgestattet sein könnten.
Wie wirkt sich PCI Express auf die Geschwindigkeit aus? Ihrer Grafikkarte?
Einige Leute stellen eine interessante Frage: Hat die schnellere und neuere PCI Express 4.0-Spezifikation einen positiven Einfluss auf die Geschwindigkeit der Grafikkarte? Die schnelle Antwort lautet Nein, das ist nicht der Fall, und Sie erhalten nicht mehr Bilder pro Sekunde! Hier ist der Grund:
Wenn Sie ein Spiel spielen, nutzt die Grafikkarte ihren dedizierten RAM (GDDR), um die Texturen zu speichern, die zum Rendern der Frames auf dem Bildschirm verwendet werden. Neben den GPU-Takten ist der Grafikspeicher der wichtigste Faktor dafür, wie viele Frames Sie pro Sekunde erhalten.
Die Grafikkarte muss nur bei Bedarf die PCI-Express-Schnittstelle nutzen, die sie mit dem Motherboard verbindet mit dem Prozessor kommunizieren oder Texturen aus dem Systemspeicher (dem RAM des Computers) laden. Das sollte nicht oft passieren, da moderne Grafikkarten über viel eigenen dedizierten RAM verfügen. Und selbst wenn/wenn es passiert, bleiben die Texturen, sobald sie über die PCI-Express-Schnittstelle aus dem System-RAM übertragen und in den Speicher der Grafikkarte geladen wurden, dort. Der Grund dafür ist, dass der Grafikspeicher um einiges schneller ist als der RAM des Systems.
GIGABYTE GeForce RTX 4080 SUPER WINDFORCE 16G: eine Grafikkarte, die PCI Express 4.0 unterstützt
Keine der heute erhältlichen Grafikkarten benötigt die volle Bandbreite, die die PCI Express 4.0 x16-Steckplätze bieten. Ganz zu schweigen von PCIe 5.0! Sehen Sie sich diesen Artikel von TechPowerUp an, um zu erfahren, warum ich das sage: NVIDIA GeForce RTX 4090 PCI-Express-Skalierung.
Wie sieht es mit der Kompatibilität der PCI-Express-Versionen aus?
Alle PCI-Express-Versionen sind miteinander kompatibel. Beispielsweise funktioniert eine PCI Express 4.0-Grafikkarte auch dann, wenn Sie sie an ein Motherboard anschließen, das nur PCI Express 3.0 oder sogar 2.0 unterstützt. Allerdings ist die Bandbreite der PCI-Express-Schnittstelle durch den kleinsten Faktor begrenzt. Wenn Sie beispielsweise eine PCI Express 5.0-Grafikkarte oder eine SSD an ein Motherboard anschließen, das nur PCI Express 4.0 unterstützt, funktioniert diese GPU oder SSD mit PCIe 4.0. Anstatt auf eine Bandbreite von 15,75 GB/s zuzugreifen, kann es nur 7,88 GB/s nutzen, sodass sich seine maximale theoretische Geschwindigkeit halbiert.
Haben Sie weitere Fragen zu PCI Express?
Jetzt sollten Sie eine bessere Vorstellung davon haben, worum es bei PCI Express geht. Sie sollten auch mehr über die verschiedenen Arten von PCIe-Steckplätzen,-Lanes und-Versionen wissen, damit Sie Ihre Freunde oder zumindest Ihr Haustier beeindrucken können. 🙂 Haben Sie weitere Fragen, auf die ich Ihnen möglicherweise helfen könnte, eine Antwort zu finden? ? Wenn Sie dies tun oder diesem Artikel etwas hinzufügen möchten, hinterlassen Sie bitte unten einen Kommentar.
