Der PCI-Bus-Standard wurde ursprünglich 1992 von Intel eingeführt. Es handelt sich um einen parallelen 32-Bit-Bus mit einer maximalen Übertragungsgeschwindigkeit von 133 MB/s.

Vor der Einführung von PCI wurden Computergeräte normalerweise über den ISA-Bus (Industry Standard Architecture) angeschlossen. Die langsame Übertragungsgeschwindigkeit des ISA-Busses begrenzte jedoch die Leistung und Skalierbarkeit von Computersystemen. Daher gilt die Einführung des PCI-Busses als ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Computertechnologie.

Mit der ständigen Weiterentwicklung der Computertechnologie wurden auch die PCI-Bus-Standards kontinuierlich verbessert. Im Jahr 1993 wurde PCI 2.0 mit einer zusätzlichen Übertragungsgeschwindigkeit von 66 MHz eingeführt, wodurch die maximale Übertragungsgeschwindigkeit auf 266 MB/s erhöht wurde. 1995 wurde PCI 2.1 eingeführt, mit dem die Unterstützung für Power Management und Hot-Swap-Funktionalität hinzugefügt wurde. 1998 wurde PCI 2.2 eingeführt, mit der Unterstützung für 64-Bit-Datenübertragung.

Der PCI-Bus-Standard wurde kontinuierlich weiterentwickelt und ist zu einem der am häufigsten verwendeten Busstandards in Computersystemen geworden. Da die Anforderungen an die Leistung und Skalierbarkeit von Computersystemen jedoch immer weiter steigen, ist der PCI-Bus-Standard nicht mehr in der Lage, die Anforderungen moderner Computersysteme zu erfüllen. Daher hat der PCI Express (PCIe)-Busstandard den PCI-Busstandard nach und nach ersetzt und ist zu einem der am häufigsten verwendeten Busstandards in modernen Computersystemen geworden.

Bandbreite und Datenrate

PCIe x1, x2, x4 und x8 beziehen sich auf verschiedene Konfigurationen des PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express)-Busstandards und geben die Anzahl der Lanes auf dem Bus an。

PCIe X1: Zeigt an, dass es eine PCIe-Lane gibt. Die Geschwindigkeit jeder Lane wird durch die PCIe-Spezifikation festgelegt, z. B. beträgt die Geschwindigkeit von PCIe 3.0 8 Gbit/s. Daher beträgt die Geschwindigkeit von PCIe X1 normalerweise 8 Gbit/s.

PCIe X4: Bezeichnet vier PCIe-Lanes. Die Geschwindigkeit jeder Lane wird durch die PCIe-Spezifikation festgelegt, z. B. beträgt die Geschwindigkeit von PCIe 3.0 8 Gbit/s. Daher beträgt die Geschwindigkeit von PCIe X4 normalerweise 32 Gbit/s (4 Lanes x 8 Gbit/s).

PCIe X8: Bezeichnet acht PCIe-Lanes. Die Geschwindigkeit jeder Lane wird durch die PCIe-Spezifikation festgelegt, z. B. hat PCIe 3.0 eine Geschwindigkeit von 8 Gbit/s. Daher beträgt die Geschwindigkeit von PCIe X8 normalerweise 64 Gbps (8 Lanes x 8 Gbps).

Wenn wir über die Übertragungsrate des PCIe-Busstandards sprechen, verwenden wir GT/s (Giga Transfers per second) anstelle von Gbps (Giga Bits Per Second). Dies liegt daran, dass die Übertragungsrate auf den Eigenschaften des Kommunikationsprotokolls der physikalischen Schicht beruht und nicht von Faktoren wie der Verbindungsbreite abhängig ist.

Der Durchsatz (verfügbare Bandbreite) des PCIe-Busses kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Durchsatz = Übertragungsrate * Kodierungsschema

Das PCIe 2.0-Protokoll unterstützt beispielsweise 5,0 GT/s, was bedeutet, dass jede Lane 5 Gbits pro Sekunde übertragen kann. Allerdings unterstützt nicht jede Lane 5 Gbit/s, da PCIe 2.0 ein 8b/10b-Kodierungsschema verwendet. Das bedeutet, dass für je 8 übertragene Bits 10 Bits gesendet werden müssen.

Daher beträgt die von jeder Lane des PCIe 2.0-Protokolls unterstützte Rate 5 GT/s * 8 / 10 = 4 Gbps = 500 MB/s.

Bei einer PCIe 2.0 x8-Lane beträgt die verfügbare Bandbreite beispielsweise 4 Gbps * 8 = 32 Gbps = 4 GB/s.

In ähnlicher Weise unterstützt das PCIe 3.0-Protokoll 8,0 GT/s, was bedeutet, dass 8G Bits pro Sekunde auf jeder Lane übertragen werden können. PCIe 3.0 verwendet jedoch ein 128b/130b-Kodierungsschema, was bedeutet, dass für jeweils 128 übertragene Bits 130 Bits gesendet werden müssen.

Daher beträgt die von jeder Lane des PCIe 3.0-Protokolls unterstützte Rate 8 GT/s * 128 / 130 = 7,877 Gbps = 984,6 MB/s.

Für eine PCIe 3.0 x16-Lane beträgt die verfügbare Bandbreite beispielsweise 7,877 Gbps * 16 = 126,031 Gbps = 15,754 GB/s.

•ISA ->PCI ->PCIX ->PCIE 1.0 ->PCIE 2.0 ->PCIE3.0 ->PCIE4.0 ->PCIE5.0。

•PCI und PCIX parallel; PCIE in Serie。

•Zu den PCI-Express-Schnittstellen gehören X1, X4, X8 und X16 (der X2-Modus wird für interne Schnittstellen und nicht für den Steckplatzmodus verwendet). Kürzere PCI Express-Karten können in längere PCI Express-Steckplätze eingesteckt werden。.