PCI Express für Grafikkarten

PCI-Express-Routing

Um unterschiedliche Signallaufzeiten zu vermeiden, müssen beim parallelen AGP-Bus alle Leitungen gleich lang sein. Grund für diese Vorgabe ist ein externer Taktgenerator, der zentral nahezu alle Baugruppen synchron ansteuert. Beim seriellen PCI-Express-Interface gibt es, außer bei den einzelnen Verbindungen eines differenziellen Leitungspaares, keine strengen Längenrestriktionen. Denn aus jedem Datenstrom eines Leitungspaares lässt sich der Steuertakt generieren (embedded clock). Dieser Steuertakt arbeitet unabhängig von einem zentralen Frequenzgeber und ermöglicht einen asynchronen Betrieb der Datenleitungen.

Die einzelnen differenziellen Leitungspaare müssen bestimmte Anforderungen erfüllen. So ist es für einen fehlerfreien Datenstrom wichtig, dass die zwei Signalleitungen eine Längenabweichung von maximal 0,13 mm untereinander nicht überschreiten. Zusätzlich schreibt die PCI-Express-Spezifikation ein symmetrisches Routing jedes Paares vor.

Um Übersprechverhalten - so genanntes "Crosstalk" - auf Datenleitungen zu vermeiden, dürfen die zwei Leitungen eines Paares einen Abstand von 0,2 mm nicht unterschreiten. Außerdem sollte die Entfernung zum nächsten Leitungspaar mindestens 0,51 mm betragen.

Das Bild "PCI-Express-Mainboard-Routing" zeigt das Routing der Signalleitungen zwischen einem PCI-Express-x16-Stecker und einem Northbridge-Chip. Deutlich zu erkennen sind die einfachen und direkten Leiterbahnführungen ohne Mäander zur Angleichung der Signallaufzeit - wie beim AGP-Routing erforderlich (siehe nachfolgendes Bild). Außerdem weisen die Leiterbahnen bei PCI Express eine maximale Abwinkelung von 135 auf - statt wie häufig üblich 90 Grad. Diese Routing-Vorschrift legt die PCI-Express-Spezifikation fest, um Jitter-Bildung und störende Reflektionen auf den Leitungen zu minimieren.