Schnittstelle: PCI-Express 5.0 verdoppelt Bandbreite

Der kommende Standard PCIe 4.0 verdoppelt die Datentransferrate der Schnittstelle bereits, der PCIe-5.0-Nachfolger soll Ähnliches leisten. Hintergrund ist, dass Prozessoren nur eine begrenzte Anzahl an Lanes aufweisen und Hardware immer mehr Bandbreite fordert.

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Ein PEG-Slot
Ein PEG-Slot (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Das Standardisierungsgremim PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) hat neue Versionen der PCIe-Spezifikationen veröffentlicht. Die Revision 0.9 für PCIe 4.0 und die Revision 0.3 für PCIe 5.0 sind für registrierte Partner verfügbar, die PCI-SIG verrät aber auch öffentlich ein paar Daten. Ausgehend von der aktuellen PCIe-3.0-Generation sollen beide Nachfolger die Datentransferrate pro Lane jeweils verdoppeln. Ausgehend von 8 bidirektionalen Gigatransfers pro Sekunde sollen es 16 GT/s und 32 GT/s werden - bei offenbar gleicher Kodierung des Datenstroms.

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Umgerechnet entspricht das derzeit 1 GByte die Sekunde pro Lane und künftig 2 GByte/s und 4 GByte/s. Eine Grafikkarte in einem PEG-x16-Slot könnte also bis zu 128 GByte pro Sekunde transferieren. Wichtiger sind aber gerade im Server-Segment die Verbindungen der einzelnen Knoten untereinander, was viele Lanes erfordert. Intels Omi Path genannte Lösung etwa benötigt 16 Stück um mehrere Xeon (Phi) zu vernetzen und AMDs Naples verwendet 128 davon um zwei der 32-Kern-CPUs zu vernetzen. Zusätzliche Lanes im Prozessor kosten recht viel Die-Fläche, da PCIe-Root-Komplexe weniger stark mit neuen Fertigungsverfahren skalieren als SRAM-Zellen, wie sie für Caches genutzt werden.

PCIe Gen4 zuerst beim Power9

Intels neue Xeon SP setzen noch auf 48 PCIe-Gen3-Lanes, die ersten CPUs mit PCIe 4.0 sind IBMs Power9. Sie verfügen über 48 dieser Lanes, allerdings mit verdoppelter Geschwindigkeit verglichen mit PCIe Gen3. Genutzt können die Bahnen unter anderem für Beschleuiger oder Storage wie SSDs.

Die eingangs erwähnten 16 GT/s bei PCIe Gen4 gelten allerdings nur, wenn etwa eine Grafikkarte direkt im Slot angebunden ist. Bei mehrfacher Steckverbindung per Riser-Band sinkt die Geschwindigkeit, nicht aber bei PCIe Gen3.

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