PCIe 3.0 und PCIe 2.0 im Vergleich: Wenig Nutzen durch den neuen Standard

Einleitung

Die Radeon HD 7970 GHz Edition sowie die GeForce GTX 680 haben trotz ihrer unterschiedlichen Architekturen einige Gemeinsamkeiten. So sind sie nicht nur die schnellsten Single-GPU-Grafikkarten des jeweiligen Herstellers mit neuer Architektur, sondern zugleich haben einige neue technische Features den Weg in die Hardware geschafft.

Mit von der Partie ist unter anderem die Unterstützung des neuen PCIe-3.0-Standards, der die Bandbreite im Vergleich zum Vorgänger PCIe 2.0 verdoppelt hat. Theoretisch kann der 3D-Beschleuniger die Daten so schneller über den PCIe-Bus zur CPU übertragen – und anders herum.

Einen Haken gibt es aber: Nicht nur die Grafikkarte, sondern auch das Mainboard und in einigen Fällen auch die CPU müssen mit PCIe 3.0 umgehen können, da ansonsten nur PCIe 2.0 als „Fallback“ benutzt wird. Sprich: Bei Intel muss es entweder ein Sandy-Bridge-E- oder ein Ivy-Bridge-Prozessor sein, die ältere Sandy-Bridge-CPU bietet nur PCIe 2.0. Im AMD-Lager schaut es derzeit hingegen noch völlig düster aus, denn für AMDs Plattformen kann keine Platine mit PCIe 3.0 umgehen.

Doch ist das überhaupt ein größeres Problem? Denn die alte Grafikkarten-Generation hat selbst mit PCIe-2.0-Interface kaum gelitten, wenn statt voller 16 Lanes nur acht Lanes verwendet werden. Dennoch bleibt die Frage im Raum stehen, ob die neue Grafikkarten-Generation möglicherweise mehr mit der höheren Bandbreite anfangen kann und einen Nutzen aus dem neuen Standard ziehen kann? Wir finden es heraus.

PCIe 3.0 im Überblick

Bereits seit rund zehn Jahren gibt es für Grafikkarten nur noch einen gültigen Standard: PCI-Express, der den alten Accelerated Graphics Port (AGP) abgelöst und mit zahlreichen Verbesserungen aufgewartet hat. Da zehn Jahre jedoch eine lange Zeit sind, hat die „PCI Special Interest Group“ die Technik immer weiter verfeinert.

Die wohl größten und wichtigsten Unterschiede sind in der Übertragungsrate zu suchen. Denn während der ursprüngliche PCIe-1.0-Standard insgesamt acht Gigabyte (vier Gigabyte pro Hin- und Rückkanal) übertragen konnte, sind es beim PCIe-2.0-Nachfolger bereits 16 Gigabyte. Mit PCIe 3.0 wurde die Geschwindigkeit dann erneut verdoppelt. Anders als beim Sprung auf den PCIe-2.0-Standard erreicht PCIe 3.0 den Geschwindigkeitsschub jedoch nicht durch eine simple Verdoppelung der Frequenz, die bei PCIe 3.0 bei acht anstatt fünf Gigahertz liegt, während sie bei PCIe 1.0 noch 2,5 GHz betrug.

Darüber hinaus kommt bei PCIe 3.0 die „128b130b“-Kodierung zum Einsatz, die die Effizienz um 25 Prozent gegenüber „8B/10B“ (PCIe 1.0 und PCIe 2.0) verbessert und den Overhead von 20 Prozent auf 1,6 Prozent reduziert. Die Datenübertragung bei 16 PCIe-3.0-Lanes liegt dadurch bei etwa 32 GB/s.

Davon abgesehen hat die PCI-SIG das PCIe-Protokoll derart geändert, dass die Latenzen geringer ausfallen und gleichzeitig die Effizienz erhöht wird. Darüber hinaus lässt sich die Leistungsaufnahme jetzt dynamisch anpassen und neben zahlreichen weiteren Änderungen wurden die atomaren Operationen verändert. Für Details empfehlen wir die FAQ auf der Homepage der PCI-SIG.

Trotz der zahlreichen Änderungen kann PCIe 3.0 mit einer vollständigen Abwärtskompatibilität aufwarten, so dass man ohne Weiteres eine PCIe-3.0-Grafikkarte auf einem alten PCIe-2.0- oder gar PCIe-1.0-Mainboard betreiben kann. Anders herum funktioniert dies genauso, wobei in beiden Fällen natürlich die Geschwindigkeit der Datenübertragung an den niedrigsten verwendeten Standard angepasst wird.