Was bedeutet der Begriff PCI
Peripheral Component Interconnect steht für einen Industriestandart in der Datenübertragung mithilfe von Bus-Systemen. Geläufig ist der Begriff vor allem in seiner Abkürzung PCI. Die Baugruppen auf der Hauptplatine eines Computers werden über PCI miteinander verschaltet und mit Peripheriegeräten verbunden. Weitere Steckplätze für Erweiterungskarten gehören ebenfalls zur Bus-Architektur. Alle angeschlossenen Komponenten müssen sich die verfügbare Bandbreite teilen. Ab der ersten Version der Weiterentwicklung PCI-Express (PCIe) stehen dagegen stets die volle Bandbreite und Geschwindigkeit zur Verfügung.
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Allgemeine Informationen
Der Bus-Standard PCI kommt nicht nur bei PCs, sondern auch in der Industrie und Telekommunikation zum Einsatz. Der offizielle Name für die Nutzung in Computern lautet PCI Conventional. Alle IBM-PC-kompatible Computer wurden seit Anfang der 1990er Jahre mit Steckplätzen für PCI-Karten ausgerüstet. Zwischen 1995 und 2005 nutzte auch Apple den PCI-Standard, im Anschluss folgte PCI-Express. Die PCI-Steckplätze sind vielfältig nutzbar und für die Individualisierung jeden Rechners sinnvoll. Denn von Netzwerkkarten, über Grafikkarten und Soundkarten, bis hin zu zusätzlichen USB-Steckplätzen kann über PCI die gewünschte Peripherie mit der Hauptplatine des Computers verbunden werden.
Der PCI-Bus arbeitet synchron mit einer Taktrate von 33,33 MHz oder 66,66 MHz in der 2.1-Spezifikation sowie 32 oder 64 Signalleitungen. Ein PCI-Steckplatz ist für bis zu zehn Geräte ausgelegt, wobei sich diese die zur Verfügung stehende Bandbreite teilen müssen. Steigen die Anforderungen, passt sich das PCI-BIOS automatisch an und konfiguriert sie im Sinne von Plug and Play. Der erste PCI-Standard beruhte auf einem 5V-Bus-Signalpegel; bei neueren Spezifikationen werden 3,3 Volt verwendet. PCI-X wurde ab 1999 parallel zu PCI (weiter-)entwickelt, vor allem für Dual-Prozessor-Systeme und Server. Die Tabelle zeigt ausgewählte Eigenschaften:
| Version | max. Busbreite | max. Takt | Spannung | max. Datenrate | Jahr |
|---|---|---|---|---|---|
| PCI 2.0 | 32 Bit | 8 bis 33 MHz | 5 V | 133 MB/s | 1993 |
| PCI 3.0 | 64 Bit | 66 MHz | 3,3 V | 533 MB/s | 2004 |
| PCI-X 1.0 | 64 Bit | 133 MHz | 3,3 V | 1066 MB/s | 1999 |
| PCI-X 2.0 | 64 Bit | 533 MHz | 3,3 V | 4266 MB/s | 2003 |
Entwicklung
PCI in der Version 1.0 wurde 1991 von Intel® entwickelt und ersetzte den ISA-Bus sowie den VL-Bus. Bereits seit 1992 existiert die Spezielle Interessengruppe „PCI-SIG“, die die PCI-Standards verwaltet und weiterentwickelt. Über 800 Mitglieder, darunter zahlreiche renommierte Hardware-Hersteller, beteiligen sich in der Organisation.
PCI-X
Im September 1999 wurde PCI-X 1.0 beschlossen, im Juli 2002 folgte PCI-X 2.0. Der Standard ist eng mit dem normalen PCI verknüpft, erreicht jedoch höhere Taktfrequenzen und Datenraten. Das Bus-System ist abwärtskompatibel, insofern die genutzte Steckkarte auch mit 66 MHz und der Signalspannung von 3,3 Volt funktioniert. Dank Kerben im Rahmen ist es nicht möglich, 5V-PCI-Karten in einen 3,3-V-Steckplatz zu schieben – und umgekehrt.
PCIe (PCI-Express)
Während PCI ein paralleles Bus-System ist, arbeitet PCI-Express mit Lanes und seriellen bidirektionalen Punkt-zu-Punkt-verbindungen. Sind mehrere Geräte angeschlossen, müssen sie sich nicht die Bandbreite teilen, sondern profitieren von der vollen Datenrate. Dadurch ist PCIe wesentlich schneller als der Vorgänger. PCIe ist aufgrund des neuen Hardwarekonzeptes und anderen Übertragungsmechanismen nicht mit PCI- oder PCI-X-Steckplätzen kompatibel. Zwischen den Spezifikationen gibt es signifikante Unterschiede, was verdeutlicht, dass die Übertragungsgeschwindigkeit immer weiter steigt:
| Version | max. Bandbreite pro Link | max. Datenrate | Jahr | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| PCIe x1 (1 Link) | PCIe x4 (4 Links) | PCIe x8 (8 Links) | PCIe x16 (16 Links) | |||
| PCIe 1.0 | 2,5 GT/s | 250 MB/s | 1 GB/s | 2 GB/s | 4 GB/s | 2003 |
| PCIe 2.0 | 5 GT/s | 500 MB/s | 2 GB/s | 4 GB/s | 8 GB/s | 2007 |
| PCIe 3.0 | 8 GT/s | 0,9 GB/s | 3,9 GB/s | 7,8 GB/s | 15,8 GB/s | 2010 |
| PCIe 4.0 | 16 GT/s | 1,9 GB/s | 7,8 GB/s | 15,8 GB/s | 31,5 GB/s | 2017 |
| PCIe 5.0 | 32 GT/s | 3,9 GB/s | 15,8 GB/s | 31,5 GB/s | 63 GB/s | 2019 |
Beispiele der Anwendung
PCI wird bei externen und internen Computer-Schnittstellen benutzt. Der konventionelle PCI-Standard gilt für einige Einsatzzwecke bereits als überholt und wird deshalb schrittweise durch die neusten Versionen von PCI-Express ersetzt. Die hohen Anforderungen von Grafik- und Netzwerkkarten können die älteren Modelle nicht mehr zufriedenstellend schnell erfüllen. Die immer höher werdende Bandbreite ist deshalb ein zentrales Merkmal für die aktuellste Spezifikation von PCIe. Für die zukünftige Entwicklung im Bereich der Bus-Systeme und PC-Schnittstellen spielt PCI-Express eine bedeutende Rolle. Denn bereits heute nutzen SATA, SAS und Display-Port die Halbleiterschaltungen von PCIe in ähnlicher Form. Die Massenspeicher-Schnittstelle SATA-Express wurde ebenfalls maßgeblich von der PCI-Bauweise beeinflusst.
pci-anwendung
Quellenangabe
