Spezifikation für "Conventional PCI" erreicht Version 3.0

Trotz der bevorstehenden Einführung von PCI-Express-Hardware geht die Entwicklung des zwölf Jahre alten, konventionellen PCI-Bus weiter. Die neue Revision 3.0 des Peripheral Components Interconnect Local Bus  vollzieht im Vergleich zu den Vorgängern 2.2 und 2.3 endgültig den Übergang zu einer Signalspannung von 3,3 Volt auf den Bus-Leitungen.

Ältere PCI-Hardware arbeitete bei 33 MHz Taktfrequenz noch mit 5 Volt, 3,3 Volt waren nur bei 66-MHz-Betrieb vorgesehen. Bereits mit der Revision 2.3 wurden reine 5-Volt-Karten abgeschafft; entsprechende Adapter dürfen aber abwärtskompatibel zu 5-Volt-Bussen sein; das zeigt sich daran, dass die meisten PCI-2.3-Karten zwei Kodierkerben im Kontaktkamm haben. PCI-3.0-Karten haben nur noch eine Kerbe und passen nicht in aktuelle Desktop-Mainboards, die durchweg noch mit einem 32-Bit/33-MHz-Bus nach PCI-Spezifikation 2.2 ausgestattet sind.

Zur Steigerung der Datentransferkapazität kennen die Conventional-PCI-Standards schon seit Jahren Betriebsmodi mit 66 MHz und 64 Signalleitungen, daraus ergeben sich die folgenden maximalen theoretischen Datentransferraten:

• 32 Bit/33 MHz: 133 MByte/s
• 64 Bit/33 MHz: 266 MByte/s
• 32 Bit/66 MHz: 266 MByte/s
• 64 Bit/66 MHz: 532 MByte/s

Der 66-MHz-Betrieb von konventionellen PCI-Bussen kam bei x86-Mainboards für Desktop-Rechner kaum jemals zur Anwendung und war praktisch nur bei Dual-CPU-Mainboards für kleine Server zu finden. Weil bereits eine einzige 33-MHz-Karten den kompletten Bus auf die niedrigere Taktfrequenz bremst und bei 66 MHz höchstens zwei Steckplätze und ein Onboard-Chip am Bus zulässig sind, haben Chipsätze und Mainboards mit 66-MHz-Slots meist mindestens zwei unabhängige PCI-Busse -- das macht eine aufwendige Leitungsführung auf den Platinen erforderlich.

Mit dem PCI-X-Standard kam die Möglichkeit, bei 66 MHz vier Geräte am Bus zu betreiben; gleichzeitig sind PCI-X-Busse meist abwärtskompatibel zu Conventional PCI mit 3,3 Volt. PCI-X-Busse mit zwei Steckplätzen können bis zu 100 MHz erreichen (rund 800 MByte/s), ein PCI-X-Bus mit nur einem Slot bis zu 133 MHz (etwa 1 GByte/s). Auf x86-Server- und -Workstation-Mainboards sind mittlerweile mehrere (bis zu sechs) PCI-X-Busse üblich, die immer 64 Datenleitungen haben. Auch deshalb sind die Platinen meist größer als Desktop-Mainboards.

Mit PCI Express kommt bald ein Standard, der PCI, PCI-X und AGP ablöst und mit parallelisierbaren seriellen Einzelverbindungen (Lanes) arbeitet, die die Erweiterungskarten und -chips über Switches mit dem Chipsatz verbinden. Vorteile sind die geringere Leitungszahl, höhere Transferraten, Vollduplex-Betrieb und weniger gegenseitige Behinderung als bei Bus-Systemen.

Conventional PCI 3.0 beschreibt auch die PCI-Varianten PCI-X, Mini PCI (oft in Notebooks zu finden, etwa für WLAN-Adapter) und Low Profile PCI (kleineres Slotblech für flache Desktop-Gehäuse). Als cPCI, PICMG oder PXI kommt PCI auch in Industrie- und Messgeräten zum Einsatz. Bereits PCI 2.3 brachte die Möglichkeit, den System Management Bus (SMBus) des Mainboards auf PCI-Steckkarten zu führen, etwa zur Hardware-Diagnose per Netzwerkkarte. Außerdem beschreibt PCI 2.3 auch schon das Message-Signaled-Interrupt- (MSI-)Verfahren, das auch bei PCI Express zum Einsatz kommt und Interrupt-Anforderungen nicht mehr über dedizierte Leitungen überträgt, sondern über spezielle Schreibzyklen auf den Hauptspeicher signalisiert.

Zur Verarbeitung von 64-Bit-RAM-Adressen benötigt der PCI-Bus übrigens keine 64 Leitungen. Adressen und Daten überträgt der PCI-Bus ohnehin auf denselben Leitungen (Multiplex), 64-Bit-Adressen senden die Karten deshalb auf 32-Bit-Bussen in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen. Viele Chipsätze unterstützen dieses Verfahren, in Gegenrichtung sind aber meist nur 32-Bit-Adressen vorgesehen, dann endet der PCI-Adressraum bei 4 GByte.

Um die Festlegung der PCI-Standards kümmert sich die Industrievereinigung PCI Special Interest Group (PCI SIG). Die PCI-Standards sind offen, die einzelnen Dokumente allerdings recht teuer. (ciw)