Eine PCIe-SSD (PCIe Solid-State Drive) ist eine Hochgeschwindigkeits-Erweiterungskarte, die einen Computer mit seinen Peripherieger盲ten verbindet. PCIe, die Abk眉rzung f眉r Peripheral Component Interconnect Express, ist ein serieller Erweiterungsbusstandard. PCIe-Steckpl盲tze k枚nnen unterschiedlich gro脽 sein, je nach Anzahl der bidirektionalen Lanes, die mit ihnen verbunden sind.

Zu den wichtigsten Vorteilen von PCIe-SSDs gegen眉ber den alternativen serverbasierten Serial-ATA-Laufwerken (SATA) geh枚ren bessere Kompatibilit盲t, h枚here Geschwindigkeit und Speicherkapazit盲t. PCIe-SSDs werden f眉r Komponenten wie Grafikkarten verwendet und sind ideal f眉r Benutzer, die die schnellste Leistung und niedrigste Latenz ben枚tigen.

PCIe-SSD-Speicher ist eine Alternative zum serverseitigen Flash-Einsatz. PCIe dient als zugrunde liegende Transportschicht f眉r Daten auf Grafikkarten oder Add-in-Karten. Sie integrieren Flash direkt in ein Server-Motherboard und eine PCIe-Schnittstelle. Jedes PCIe-Ger盲t ist 眉ber eine eigene serielle Verbindung mit dem Host verbunden, so dass ein gemeinsamer Bus nicht erforderlich ist. Die Punkt-zu-Punkt-Architektur (Point-to-Point) senkt die Latenzzeit und erh枚ht die Daten眉bertragungsgeschwindigkeit zwischen Server und Speicher.

PCIe ist einer von vier SSD-Formfaktoren. Im Allgemeinen haben PCIe-basierte Solid-State-Speicher eine bessere Leistung als SATA-, Serial-Attached-SCSI- (SAS) oder Fibre-Channel-SSDs.

Die Formatspezifikationen f眉r PCIe-basierte Ger盲te werden von der PCI Special Interest Group (PCI-SIG) entwickelt und gepflegt. PCIe 3.0 wurde im November 2010 ver枚ffentlicht. PCIe 4.0, das 2017 ver枚ffentlicht wurde, verdoppelte die Bandbreite der Vorg盲ngerversion. Im Mai 2019 k眉ndigte die PCI-SIG die Ver枚ffentlichung von PCIe 5.0 an.

Die PCIe 6.0-Spezifikation mit der Bezeichnung Version 0.71 wurde f眉r die Mitglieder der PCI-SIG zur 脺berpr眉fung bis zum 2. Juli 2021 freigegeben. Die Spezifikation 6.0 soll bis Ende des Jahres vollst盲ndig ver枚ffentlicht werden. Dieser neueste Busstandard verdoppelt die Datenrate und Bandbreite der PCIe 5.0-Spezifikation.

PCIe 6.0 hat eine Gigatransferrate von 64 Gigatransfers pro Sekunde (GTps) mit Puls-Amplituden-Modulation mit 4 Ebenen (PAM4) Codierung. Zum Vergleich: PCIe 5.0 arbeitet mit 32 GTps bei 128b/130b-Codierung, PCIe 4.0 mit 16 GTps bei 128b/130b-Codierung und PCIe 3.0 mit einer Gigatransferrate von 32 GTps, ebenfalls bei 128b/130b-Codierung.

PCIe 6.0 verf眉gt au脽erdem 眉ber eine Forward Error Correction mit geringer Latenz zur Verbesserung der Bandbreite, eine Flow Control Unit f眉r die Kodierung und Abw盲rtskompatibilit盲t mit fr眉heren Generationen der PCIe-basierten Technologie.

Unterst眉tzung f眉r PCIe-SSDs, die f眉r die NVMe-Spezifikation (Non-Volatile Memory Express) entwickelt wurden, ist in Vorbereitung. Das NVMe-Protokoll bietet einen optimierten Befehlssatz f眉r den Zugriff auf ein PCIe-SSD. NVMe nutzt die Parallelit盲t des PCIe-Standards, um die Leistung zu beschleunigen.

Die PCI-SIG hat auch Standards f眉r M.2-SSDs entwickelt, die PCIe-Konnektivit盲t f眉r kleine Formfaktoren bieten, die f眉r intern montierte Erweiterungskarten konzipiert sind. Die M.2-Spezifikation hat den mSATA-Formfaktor ersetzt. M.2 SSDs sind mit vier Lanes mit PCIe 3.0-Bandbreite ausgestattet.

Zu den wichtigsten Anwendungsf盲llen f眉r PCIe-Flash geh枚ren Anwendungen mit Lese- und Schreibzugriffen, die in zehn Mikrosekunden gemessen werden. Diese reduzierte Latenz bedeutet schnellere Reaktionszeiten f眉r die Verarbeitung gro脽er Arbeitslasten, die mit Online-Transaktionsverarbeitung und Data Warehousing verbunden sind. Rechenzentrenverwenden PCIe-Flash, um die intensiven I/O-Anforderungen dieser Arbeitslasten zu erf眉llen.

Wie bereits erw盲hnt, vermeiden PCIe-angeschlossene SSDs die Engp盲sse, die mit SATA- oder SAS-angeschlossenen SSDs verbunden sind. Die Anzahl der PCIe-Lanes pro SSD bestimmt die Daten眉bertragungsgeschwindigkeit. Ein Ger盲t mit 16 Lanes, das auf der PCIe 3.0-Spezifikation basiert, kann etwa 32 Gigabyte pro Sekunde (GB/s) unterst眉tzen. Im Gegensatz dazu bieten SSDs, die mit einem SATA-III-Controller gebaut wurden, eine maximale 脺bertragungsrate von etwa 600 Megabyte pro Sekunde (MB/s).

Die SATA v3.2-Spezifikation definiert SATA-Express-Anschl眉sse f眉r Host- und Ger盲teanschl眉sse, die gleichzeitig SATA- und PCIe-Protokolle unterst眉tzen. SATA-SSDs haben viel bessere Hardware-F盲higkeiten, aber sie haben eine schlechtere relative Leistung. SATA-SSDs bieten zwar Geschwindigkeiten von 600 MB/s, sind aber nicht ann盲hernd so schnell wie PCIe-SSDs.

Wenn maximale Leistung f眉r h盲ufige Datei眉bertragungen erforderlich ist, ist PCIe wahrscheinlich die effizienteste Option. Wenn jedoch das Budget eine Rolle spielt, ist SATA viel kosteneffizienter. PCIe-SSDs kosten mehr pro Gigabyte als SATA-SSDs.

Der PCIe-Multipurpose-Bus 眉bertr盲gt verschiedene Daten an den Prozessor. Trotz seiner inh盲renten Leistungsvorteile sind die Kosten pro Gigabyte bei PCIe-SSDs h枚her als bei herk枚mmlichen SSDs.

Das Fehlen von Standard-Speicherbefehlen ist ein weiterer Nachteil. Hersteller von PCIe-SSD-Ger盲ten m眉ssen einen eigenen Softwaretreiber f眉r Betriebssysteme schreiben und qualifizieren.

PCIe-SSDs haben au脽erdem in der Regel eine viel k眉rzere Akkulaufzeit. Wenn jemand jedoch im Internet surft, E-Mails sendet oder etwas tut, das CPU- oder RAM-intensiv ist, wird er m枚glicherweise keinen gro脽en Unterschied zwischen SATA- und PCIe-SSDs bemerken.

Die Preise f眉r PCIe-SSDs unterscheiden sich je nach Marke und verf眉gbaren Modellgr枚脽en (Stand 2021). Zum Vergleich: Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels kostete die NVMe Gen3 PCIe SSD von SK Hynix Inc. 74,99 US-Dollar f眉r ein 500-GB-Laufwerk beziehhungsweise 134,99 US-Dollar f眉r ein 1-Terabyte-Laufwerk (TB). Ebenso kostet die Samsung 980 PRO PCIe 4.0 NVMe 79,99 US-Dollar f眉r das 250 GB-Modell, 119,99 US-Dollar f眉r das 500 GB-Modell, 197,00 US-Dollar f眉r das 1-TB-Modell und 429,99 US-Dollar f眉r das 2 TB-Modell.

Weitere Beispiele f眉r PCIe-Modelle sind: