PCI-Sig: PCIe-Express 5.0 kommt 2019

Die PCI-Sig hat sich zur Zukunft von PCI Express geäußert: PCIe 4.0 hat sich zwar verzögert, erscheint aber 2017 mit doppelter Datenrate und zwei 150-Watt-Steckern. PCIe 5.0 folgt ab 2019.

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PCIe-Roadmap
PCIe-Roadmap (Bild: PCI-Sig)

Im Rahmen der Technologiemesse Hot Chips hatten wir die Gelegenheit, mit Al Yanes vom Standardisierungsgremium PCI-Sig (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) über die Zukunft der PCI-Express-Schnittstelle zu sprechen. Die Gruppe arbeitet gemeinsam mit der Industrie an den Spezifikationen von PCIe 4.0 und von PCIe 5.0 - es liegt aber an den Partnern, wann welcher Standard in welche Produkte integriert wird.

  • PCIe 4.0 (Bild: PCI-Sig)
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  • PCIe 5.0 (Bild: PCI-Sig)
  • PCIe 5.0 (Bild: PCI-Sig)
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  • Vergleich der Datenrate (Bild: PCI-Sig)
  • Entwicklung von PCIe (Bild: PCI-Sig)
  • PCIe-Roadmap (Bild: PCI-Sig)
  • PCIe 4.0 und PCIe 5.0 (Bild: PCI-Sig)
PCIe 4.0 (Bild: PCI-Sig)
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Aktuell ist PCIe 3.0 mit einer Datenrate von 8 Gigatransfer pro Sekunde für eine Lane. Ein GT/s entspricht 1 GByte pro Sekunde bidirektional, ein x16-Slot kann also 16 GByte pro Sekunde übertragen. Mit PCIe 4.0 (16 GT/s) und PCIe 5.0 (32 GT/s) verdoppelt sich die Bandbreite jeweils - also 32 und 64 GByte pro Sekunde. Die Kodierung ist mit 128b/130b die gleiche wie schon bei PCIe 3.0, weshalb der Overhead sehr gering ausfällt. Wichtig sind so hohe Datenraten beispielsweise für Ethernet mit über 100 GBit.

Mit PCIe 4.0 und PCIe 5.0 kann die volle Geschwindigkeit verglichen mit PCIe 3.0 jedoch nur noch gewährleistet werden, wenn die Signalwege sehr kurz sind. Werden Riser-Bänder oder -Karten verwendet, ist laut der PCI-Sig in den meisten Fällen ein Retimer notwendig. Für SSDs im M.2-Kärtchenformat gilt das nicht, ihr Anschluss kann auch so bis zu 16 GByte pro Sekunde mit PCIe 4.0 übertragen. Entsprechende Controller befinden sich in der Entwicklung.

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Die Lanes allerdings müssen vom Prozessor kommen, und da gibt es bisher wenige Ankündigungen. AMD und Intel setzen vorerst noch auf PCIe 3.0, wenngleich mit 48 (Skylake-SP) und 128 (Naples) Lanes die Anzahl der Bahnen hoch ausfällt. Einzig IBM hat mit dem Power9 bereits einen Chip vorgestellt, der PCIe 4.0 mit Lanes nutzt.

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Für Grafikkarten interessant: Aus der 12-Volt-Schiene können wie bisher bis zu 10 Watt (x1), bis zu 25 Watt (x4) und bis zu 66 Watt (x16) aufgenommen werden. Per 6-Pol-Anschluss kommen 75 Watt hinzu, ein 8-Pin-Stecker schafft 150 Watt. Zwei davon waren bisher nicht Teil der Spezifikation, weswegen es keine Profikarten damit gibt. Mit PCIe 4.0 soll sich das ändern.

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