PCI Express, förkortat PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), är en höghastighetsstandard som används för att ansluta utbyggnadskort och vissa interna komponenter till moderkortet i en dator. Exempel på sådana komponenter är grafikkort, nätverkskort, ljudkort och NVMe-baserade SSD-enheter.
PCIe ersatte äldre bussar som PCI och PCI-X och erbjuder betydligt högre överföringshastighet, lägre latens och bättre skalbarhet.
PCIe banor
PCIe bygger på punkt-till-punkt-kommunikation och använder individuella överföringskanaler som kallas banor (lanes). Varje lane består av två separata signalpar:
- ett för sändning
- ett för mottagning
Detta gör PCIe fullduplex, vilket innebär att data kan skickas och tas emot samtidigt. PCI använder en delad buss och är halvduplex.
Antalet banor anges med beteckningar som:
- x1 – 1 lane
- x4 – 4 lanes
- x8 – 8 lanes
- x16 – 16 lanes
Ju fler banor, desto högre total bandbredd. Ett grafikkort använder vanligtvis PCIe x16, medan exempelvis nätverkskort eller NVMe-adaptrar ofta använder x1 eller x4.
PCIe versioner
PCIe-standarden har utvecklats genom flera generationer. Varje ny version fördubblar bandbredden per lane jämfört med föregående generation.
| PCIe-version | Bandbredd per lane (≈) | Bandbredd x16 (≈) |
|---|---|---|
| PCIe 3.0 | 1 GB/s | 16 GB/s |
| PCIe 4.0 | 2 GB/s | 32 GB/s |
| PCIe 5.0 | 4 GB/s | 64 GB/s |
| PCIe 6.0 | 8 GB/s | 128 GB/s |
Notera att Angivna värden är per riktning. Eftersom PCIe är fullduplex kan den faktiska totala dataöverföringen (sänd + mottagning) vara dubbelt så hög.
Se bilden nedan, hämtad från Nordic Hardware; klicka på bilden för att besöka deras hemsida.
Diagrammet visar hur bandbredden för PCI Express (x16) har ökat över tid. X-axeln visar årtal från cirka 2001 till 2022 och y-axeln visar bandbredd i GB/s upp till ungefär 120 GB/s.
Den mörklila kurvan visar den faktiska utvecklingen fram till omkring 2019, där bandbredden ökar stegvis i samband med nya PCIe-versioner, från PCIe 1.0 upp till PCIe 5.0. Kurvan illustrerar tydligt hur bandbredden fördubblas mellan varje generation.
Den ljusblå kurvan visar en liknande utveckling fram till 2022 men ligger något lägre, vilket indikerar att den praktiska användningen ofta ligger under den teoretiska maxhastigheten.
Aktuellt läge
- PCIe 4.0 är vanligt på många system
- PCIe 5.0 används på moderna plattformar (grafikkort, NVMe-SSD)
- PCIe 6.0 är färdig standard men används ännu mycket begränsat i konsumentdatorer
Kompatibilitet mellan PCIe-versioner
PCIe är konstruerat för att vara bakåt- och framåtkompatibelt, men med vissa begränsningar.
Vad som fungerar:
- Ett äldre PCIe-kort kan användas i en nyare PCIe-plats
- Ett nyare PCIe-kort kan ofta användas i en äldre PCIe-plats
Vad som begränsas:
- Komponenten kommer alltid att arbeta med den lägsta gemensamma versionen och bandbredden. Till exempel:
- Ett PCIe 4.0-kort i en PCIe 3.0-plats fungerar – men i PCIe 3.0-hastighet
- Ett PCIe x1-kort kan sättas i en x16-plats och använder då endast 1 lane
Sammanfattning
PCI Express är den dominerande anslutningstekniken för utbyggnadskort i moderna datorer. Genom att använda dedikerade, fullduplex-banor erbjuder PCIe mycket hög prestanda och god skalbarhet. Varje ny PCIe-generation fördubblar bandbredden, men för att utnyttja detta krävs att både moderkort och ansluten komponent stöder samma version.