Express-Verbindung
Technik-Revolution

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Das neue Interface PCI-Express ersetzt den AGP-Port für Grafikkarten. Was die neue Technik alles kann, verrät dieser Artikel.

Vorteil von PCI-Express

Express-Verbindung

PCI Express verdrängt AGP-Grafikanschluss und PCI-Steckplätze vom Mainboard. Vor allem bei den Grafikkarten bleibt bald keine Wahl mehr: Die kommenden Intel-Mainboards mit Intel-915- und -925X-Chipsätzen werden ohne AGP-Steckplatz ausgeliefert. Ohne passende PCI-Express-Grafikkarte sind bunte 3D-Welten passé.

Bei den übrigen Zusatzkarten wie für Netzwerk oder Sound verläuft die Entwicklung weniger rasant: Vergleichbar zu der Situation beim Übergang von ISA zu PCI werden die neuen Mainboards zumindest in den nächsten ein bis zwei Jahren neben PCI-Express-Steckplätzen auch weiterhin herkömmliche PCI-Sockel bieten.

Der Vorteil von PCI Express liegt im Übergang von paralleler zu serieller Verbindungstechnik. Diese ermöglicht höhere Datenraten, einfacheres und kostengünstigeres Platinenlayout und ist weniger störungsanfällig.

Die Leistung der PCI-Express-Schnittstelle ist skalierbar: Mit PCI Express x1, x2, x4 und x16 legt der Standard verschiedene Ausführungen fest. Die Faktoren bezeichnen dabei jeweils die Anzahl der PCI-Express-Links, welche zum Aufbau der Schnittstelle dienen. Die einzelnen Varianten sind am Anschlussstecker mit unterschiedlicher Länge und Pinzahl erkennbar. Im Bild rechts sind beispielsweise die x16-Schnittstelle für die Grafikkarte und ein weiterer x1-Anschluss für sonstige Erweiterungskarten zu sehen.

Die einfachste Ausführung PCI Express x1 erreicht bereits Datenraten von 0,23 GByte pro Sekunde ? das Doppelte von PCI und genügend für die meisten Erweiterungskarten. PCI Express x16 ermöglicht Bandbreiten von bis zu 3,7 GByte pro Sekunde. Die meisten zukünftigen Mainboards werden mit einer PCI-Express-x16-Schnittstelle für die Grafik und zwei bis drei weiteren -x1-Anschlüssen aufwarten.


Vorteile nur bei Video

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Allein durch die PCI-Express-Schnittstelle werden die kommenden 3D-Karten allerdings nicht schneller arbeiten. Bereits der Übergang von AGP 4x zu AGP 8x brachte nur sehr geringe Geschwindigkeitsvorteile. Aktuelle Grafikkarten verfügen über genügend lokalen Speicher von bis zu 256 MByte ? auch bei der Verwendung von umfangreichen Textur- und Geometriedaten müssen Daten nur selten über den Grafikbus auf den Systemspeicher auslagert werden. Die Busbandbreite zählt damit kaum.

Seine Stärke zeigt PCI Express, wenn die Grafikkarte auch zur Videobearbeitung dient. In diesem Fall fließen Daten nicht nur vom System zur Grafikkarte, sondern auch zurück. Beispielsweise bei einer TV-Grafikkarte, bei welcher der Grafikchip das Fernsehsignal in einen MPEG-Stream umwandelt und anschließend zur Speicherung auf die Festplatte schickt.

AGP-Grafikkarten sind hier im Nachteil: Der AGP-Bus arbeitet als Einbahnstraße und ist für die unidirektionale Übertragung optimiert: Vom System zur Grafikkarte stehen zwar bis zu 2,0 GByte/s zur Verfügung. Zurück sind es jedoch maximal 266 MByte/s. Der Datenfluss erfolgt dabei abwechselnd in jeweils nur eine Richtung.

Die 3,7 GByte/s bei PCI Express x16 stehen dagegen gleichzeitig und unabhängig voneinander in beiden Richtungen bereit. So kann die Grafikkarte ein Video-Signal einlesen und gleichzeitig ohne Performance-Einbußen ein 3D-Spiel wiedergeben. Vor allem im Zusammenhang mit hoch auflösendem Video wird die Bandbreite wichtig: HDTV etwa benötigt zur Übertragung eines einzelnen Videostreams mit einer Auflösung von 1920 x 1080 Pixel bis zu 250 MByte/s Bandbreite. Das reizt die AGP-Upstream-Rate aus.


Erste Karten von Nvidia

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Grafikchip-Anbieter Nvidia setzt auf eine möglichst unkomplizierte PCI-Express-Umstellung: Die neuen Grafikkarten verwenden zunächst noch die bereits verfügbaren Grafikchips ? als Zusatzelement arbeitet allerdings ein Bridge-Chip als Übersetzer zwischen dem AGP-Interface des Grafikchips und der PCI-Express-Schnittstelle der Grafikkarte. Um den höheren Bandbreiten von PCI Express gerecht zu werden, läuft die AGP-Verbindung von Grafik- zu Bridge-Chip mit doppeltem Takt ? entsprechend AGP 16x.

Die komplette aktuelle Produktreihe an Grafikkarten mit Nvidia-Chips wird in vergleichbaren PCI-Express-Versionen verfügbar sein. Die 3D-Architektur und Leistungsmerkmale bleiben unverändert. Geforce-FX-5950-AGP-Karten werden beispielsweise als Geforce-PCX-5950-Modelle in den Handel kommen. Die Geforce-PCX-5750- und -5300-Modelle werden sich gegenüber den FX-5700- und -5200-AGP-Karten allenfalls geringfügig in der Taktrate unterscheiden.

Praktisch für die Zukunft: Der als als Highspeed Interconnect (HSI) bezeichnete Bridge-Chip arbeitet auch umgekehrt als Übersetzer von PCI Express zu AGP. Wenn Nvidia in der zweiten Jahreshälfte auf reine PCI-Express-Technik wechselt, lassen sich mit dem HSI weiterhin AGP-Grafikkarten zum Nachrüsten bauen.


ATI zieht nach

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ATI setzt bereits frühzeitig auf Chips mit einem reinem PCI-Express-Interface. Die Umstellung der Produktion kostet jedoch Zeit. Bis Jahresmitte will ATI aber zeitgleich zur Einführung der neuen Mainboards die passenden Chips bereithalten. Beispielsweise den R423, die PCI-Express-Ausführung des Spitzenmodells Radeon X800.