Überblick PCI-Varianten

Welche PCI-Varianten gibt es aktuell eigentlich?

Der heute „konventioneller“ PCI-Bus genannte Peripheral Component Interconnect Local Bus wurde Anfang der 1990er-Jahre unter der Federführung von Intel vorgestellt. Er besitzt 32 Signalleitungen, die sowohl für Datentransfers in beide Richtungen als auch für die Übertragung von Adressen genutzt werden (Multiplex-Bus); für (vier) Interrupts und einige Steuerbefehle gibt es zusätzliche Leitungen. Auch Spannungsversorgung (12 Volt, 5 Volt, 3,3 Volt) und maximale Leistungsaufnahme pro Karte (bis zu 25 Watt) sind genau festgelegt.

Die größte Verbreitung hat der PCI-Bus mit 33 MHz Taktfrequenz (eigentlich 33,333 MHz); er erreicht theoretisch eine maximale Datentransferrate von 33 x 4 x 8 Me-gabit pro Sekunde, also 133 MByte/s – aber jeweils nur in eine Transferrichtung und nur kurzzeitig im sogenannten Burst-Modus. Die in der Praxis messbaren Datentransferraten liegen je nach verwendeter Datenblockgröße viel niedriger, außerdem stören sich mehrere PCI-Karten oder Onboard-Chips am gemeinsamen Bus gegenseitig.

Server und manche PCs und Macs waren mit 64-Bit/33-MHz-Slots bestückt, in die auch 32-Bit-Karten passten. Nur sehr geringe Verbreitung hat die 32-Bit/66-MHz-Variante gefunden; diese arbeitet mit einem Signalpegel von 3,3 statt 5 Volt, weshalb eine Kodierkerbe im Steckverbinder den Einsatz unpassender Karten verhinderte. Jüngere Revisionen der PCI-Spezifikation (etwa 2.3) sehen vor, dass auch die 33-MHz-Kommunikation mit 3,3-Volt-Pegeln läuft. Auch die Standby-Spannung im Bus, die nötig ist, damit etwa eine Netzwerkkarte den PC per Wake-on-LAN-Paket wecken kann, wurde im Lauf der Jahre von 5 auf 3,3 Volt abgesenkt. Alte (5-Volt-)PCI-Karten funktionieren also nicht auf allen neueren Mainboards.

Bei PCI-X handelt es sich um eine Fortentwicklung von 64-Bit/66-MHz-PCI; während bei 66-MHz-PCI maximal zwei Karten pro Bussegment zulässig sind, unterstützt PCI-X 66 vier. Chipsätze für Server und Workstations binden mehrere unabhängige PCI(-X)-Busse an – im Extremfall hängt an jedem Bus nur ein Slot, was für PCI-X 133 sogar nötig ist. Nach dem gleichen Prinzip funktionierte AGP, ebenfalls eine Weiterentwicklung von PCI mit Dual-, Quad- und Octal-Data-Rate-Datenübertragung.

PCI Express arbeitet elektrisch völlig anders als PCI, beide Verfahren sind sich aber aus logischer, also Softwaresicht sehr ähnlich. PCIe hat vor allem keine Busstruktur mehr, sondern arbeitet mit geschalteten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und separaten Signalpfaden pro Datentransferrichtung. Eine PCIe-x1-Verbindung besteht aus einer sogenannten Lane, das ist pro Richtung je ein differenzielles Leitungspaar. IRQ-Leitungen gibt es bei PCIe nicht mehr, sondern Interrupt-Anforderungen werden per Protokoll (Message Signalled Interrupt, MSI) übertragen.

(ciw)