PCI-X / PCI - Peripheral Component Interconnect

Der PCI-Bus ist Industriestandard und war viele Jahre fester Bestandteil von IBM-kompatiblen PCs, Macs von Apple und Alpha-Workstations von Digital. Das von Intel im Jahr 1993 entwickelte Bus-System ist bis ins Detail normiert, so dass andere Computerhersteller den PCI-Bus nachbauen können.
Der PCI ist ein Bus, dessen zur Verfügung stehende Bandbreite sich alle Steckkarten und Onboard-Komponenten teilen müssen. Die theoretische Höchstgeschwindigkeit wird außerdem nur im Burst-Modus erreicht. Im Gegensatz zu anderen Bus-Systemen ist der PCI-Bus bei steigenden Anforderungen anpassungsfähig. Das PCI-BIOS erkennt jede Erweiterungskarte und konfiguriert sie selbständig (Plug & Play).
Der PCI-Bus sollte den 16-Bit-ISA-Bus und den Vesa-Local-Bus (VLB) ersetzen. Dies ist nur beim VLB gelungen. Obwohl der PCI-Bus sich schon lange durchgesetzt hatte, befand sich der ISA-Bus aus Kompatibilitätsgründen auch Jahre später noch auf einigen Motherboards.

Multiplex-Betrieb

Der PCI-Bus kann 32 oder 64 Signalleitungen haben. Der PCI-Bus mit 32 Bit teilen sich Adress- und Datenbus die Signalleitungen. Die Signalleitungen werden im Multiplex-Betrieb genutzt. Das bedeutet, mit einem Takt wird zuerst die Adresse und in einem zweiten Takt das Datenwort gesendet. So werden 32 Signalleitungen eingespart.
In Servern kommt der PCI-Bus mit 64 Bit zum Einsatz. dort stehen jeweils 32 Adress- und Datenleitungen zur Verfügung.

Burst-Modus

Im Burst-Modus wurde nur einmal die Startadresse übertragen. Danach wird ein beliebig großer zusammenhängender Speicherblock, ohne weitere Adressierung, übertragen. Ein Latenz-Timer sorgt dafür, dass ein langer Burst unterbrochen werden kann, wenn eine andere Komponente den PCI-Bus benötigt.

Master-Betrieb

Damit der Prozessor entlastet wird können PCI-Komponenten untereinander Daten über den PCI-Bus austauschen. Die PCI-Karte, die Daten sendet ist der Master, die Karte die Daten empfängt, ist der Slave.
Für den Datenaustausch zwischen den PCI-Komponenten werden Steuerbefehle (Messages) gesendet. Laut der PCI-Spezifikation gibt es 256 Steuerbefehle. Die wichtigsten Steuerbefehle sind die Zugriffe auf Register der Erweiterungskarten und den Hauptspeicher.

Interrupt-Sharing

Der PCI-Bus erlaubt es, dass mehrere Erweiterungskarten sich einen Interrupt teilen. Laut der PCI-Spezifikation stehen jedem der drei PCI-Slots vier virtuelle Interrupts zur Verfügung. Davon wird in der Regel nur einer genutzt. Die anderen Interrupts werden dann verwendet, wenn eine Erweiterungskarte mehr als einen Interrupt benötigt. Die Motherboard-Hersteller haben sich in diesem Punkt nicht immer an die Spezifikation gehalten.

Elektrische und prozessorabhängige Entkopplung

Zwischen CPU und den Erweiterungssteckplätzen befindet sich die PCI-Bridge, die mit Puffer-Schaltkreisen stabile elektrische Signale garantiert. Die PCI-Bridge (Host) macht die PCI-Erweiterungskarten unabhängig vom Hauptprozessor. Lediglich das interne PCI-Karten-BIOS muss den Prozessor unterstützen.

PCI-X

Die PCI Special Interest Group (PCI-SIG) brachte 1999 den Standard PCI-X heraus. Die Version 1.0 ist eng mit dem normalen PCI verwandt, der in PCs eingesetzt wird. Meistens wird PCI-X in Dual-Prozessor-Systemen eingesetzt. Die 64-Bit-Variante von PCI-X ermöglicht eine Taktfrequenz von 133 MHz und Übertragungsraten von bis zu 1,06 GByte/s. Bei der Maximalfrequenz von 133 MHz kann allerdings nur eine Steckkarte pro Bus betrieben werden. Deshalb werden entsprechende Motherboards mit mehreren parallelen PCI-X-Bussen ausgestattet.
PCI-X-Geräte sollen die maximal nutzbare Übertragungsleistung auf dem PCI-X-Bus durch neue Möglichkeiten der Zugriffsprotokolle nutzen. PCI-X ist abwärtskompatibel zu PCI, wenn die verwendete Steckkarte mit 3,3V Signalspannung und 66 MHZ funktioniert. Durch Kodierkerben im Kontaktkamm und im Slot ist dafür gesorgt, das 5V-Karten nicht in den 3,3V-Slot passen und umgekehrt.
Die PCI-X-Version 2.0 verbessert die Effizienz auf dem PCI-Bus und bringt eine ECC-Fehlerkorrektur für die übertragenen Daten mit. Die Erweiterung der Spezifikation ermöglicht mit PCI-X 266, 533 und 1066 Datentransferraten von 2,6, 4,2, und 8,5 GByte/s. Erreicht wird das durch zwei- oder mehrkanalige Double- und Quad-Data-Rate-Übertragungsverfahren. Diese Geschwindigkeiten sind in Servern mit Gigabit-Ethernet-Karten oder Telekommunikationssystemen in Verbindung mit Glasfaser notwendig.

Übersicht: PCI und PCI-X

Übersicht: Interne Bussysteme

• ISA - Industrial Standard Architecture
• AMR / CNR / ACR
• AGP - Accelerated Graphics Port
• PCI Express / PCIe
• PEG - PCI Express for Graphics

Weitere verwandte Themen:

• Schnittstellen
• Motherboard

Neue Auflage

Computertechnik-Fibel

Computertechnik neu verstehen - jetzt in der 6. Auflage

Die Computertechnik-Fibel ist in einer vollständig überarbeiteten 6. Auflage als Buch, eBook und Bundle erschienen.
Statt einzelne Teile zu lernen, entwickelst du ein Gesamtverständnis moderner Computersysteme. Von der Hardware, Betriebssysteme, Virtualisierung, KI und Quantencomputer.

Zur Produkteinführung zum Sonderpreis bestellen

inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten

Computertechnik-Fibel

Alles was du über Computertechnik wissen musst.

Die Computertechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Computertechnik, Prozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen, Datenspeicher, Laufwerke und wichtige Hardware-Komponenten.

Das will ich haben!