Beim Zusammenstellen oder Aufrüsten eines PCs konzentrieren sich die meisten auf Grafikkarten, Prozessoren und SSDs – doch nur wenige wissen, dass PCI-Express-Lanes (PCIe) die unsichtbaren Datenautobahnen sind, die diese Komponenten miteinander verbinden. Sie bestimmen, wie schnell Ihre Grafikkarte mit Ihrem Prozessor kommuniziert, wie viele NVMe-SSDs Sie ohne Engpässe verwenden können und ob Ihr nächstes Upgrade die erwartete Leistung erbringt.
Dieser Artikel erklärt, was PCIe-Lanes sind, wie sie funktionieren, was es Neues bei PCIe Gen4 und Gen5 gibt und wie Sie bei der Systemplanung intelligentere Entscheidungen treffen können.
Was ist eine PCIe-Lane?
Eine PCIe-Lane ist der grundlegende Kommunikationskanal der PCI-Express-Schnittstelle.
Jede Lane besteht aus zwei Drahtpaaren – einem Paar zum Senden von Daten und einem weiteren zum Empfangen – wodurch PCIe Vollduplex ermöglicht (Daten können gleichzeitig in beide Richtungen fließen).
Mehrere Fahrspuren können zu größeren Verbindungen zusammengefasst werden, die oft mit ×1, ×4, ×8 oder ×16 bezeichnet werden.
×1: Geeignet für kleine Erweiterungskarten wie Wi-Fi- oder Capture-Karten.
×4: Wird von NVMe-SSDs und M.2-Steckplätzen verwendet.
×16: Für GPUs reserviert, um maximale Bandbreite zu gewährleisten.
Kurz gesagt: Mehr Fahrspuren bedeuten mehr Bandbreite.
Weitere Informationen darüber, was eine PCIe-Lane ist, finden Sie in unserem vorherigen Artikel, der eine detailliertere Erklärung zu diesem Thema enthält.
CPU-unterstützte Lanes vs. Chipsatz-Lanes
Nicht alle PCIe-Lanes sind gleich.
Moderne Systeme verfügen über zwei Quellen für PCIe-Lanes:
CPU-Lanes: Direkt mit dem Prozessor verbunden. Diese bieten die geringste Latenz und die höchste Bandbreite.
Chipset (PCH) Lanes: Werden über den Chipsatz des Motherboards geleitet, der über eine Verbindung (bei Intel DMI oder bei AMD Infinity Fabric genannt) mit der CPU verbunden ist.
Da sich die Chipset-Lanes diese eine DMI-Verbindung teilen, können sie zu einem Flaschenhals werden, wenn mehrere Hochgeschwindigkeitsgeräte – wie NVMe-SSDs oder Aufnahmekarten – um Bandbreite konkurrieren.
Ein typischer AMD Ryzen- oder Intel Core-Prozessor bietet beispielsweise 16–20 direkte Lanes, die üblicherweise wie folgt aufgeteilt sind:
16 Lanes für die GPU (x16-Steckplatz)
4 Lanes für die Haupt-NVMe-SSD
Der Rest wird für die Chipsatzverbindung verwendet.
Alle anderen Komponenten – USB-Controller, SATA-Anschlüsse, Wi-Fi-Module – werden über die langsameren Schnittstellen des Chipsatzes angebunden.
PCIe-Generationen und ihre Geschwindigkeiten
Jede neue PCIe-Generation verdoppelt die Datenrate pro Lane im Vergleich zur vorherigen.
Schauen wir uns die Zahlen an:
(GT/s = Gigatransfers pro Sekunde)
Einfach ausgedrückt:
Ein PCIe Gen4 ×8-Steckplatz ist etwa so schnell wie ein Gen3 ×16-Steckplatz.
Ein Gen5 ×8-Steckplatz übertrifft bereits die Geschwindigkeiten von Gen4 ×16 – das bedeutet, dass noch weniger Lanes einen massiven Durchsatz ermöglichen können.
Aus diesem Grund können die neuesten GPUs und SSDs auch mit weniger zugewiesenen Lanes eine unglaubliche Leistung erzielen.
PCIe Gen4 vs. Gen5: Der technische Sprung
PCIe Gen5 ist nicht einfach nur „doppelt so schnell“. Es ist auch viel schwieriger, dafür zu entwickeln.
Bei 32 GT/s zählt jeder Signalverlust. Mainboard-Hersteller müssen Folgendes berücksichtigen:
Hochwertige Leiterplattenmaterialien (verlustarme Laminate)
Kürzere Leiterbahnlängen
Redriver oder Retimer zur Aufrechterhaltung der Signalintegrität
Präzise Impedanzkontrolle während des Routings
Deshalb sind Gen5-Motherboards teurer – sie benötigen eine hochentwickelte Technik, um diese Geschwindigkeiten ohne Datenfehler zu bewältigen.
Für PC-Bastler lässt sich Folgendes festhalten:
Die Geschwindigkeit der 5. Generation werden Sie im Alltag nicht spüren, es sei denn, Sie führen extrem bandbreitenintensive Anwendungen durch (z. B. 3D-Rendering, KI-Training, Multi-NVMe-RAID). Sie profitieren jedoch von der Zukunftssicherheit.
Praxisbeispiel: Lane-Zuweisung in modernen CPUs
Betrachten wir ein typisches Setup mit einer modernen Intel- oder AMD-CPU:
[CPU]
│
├── PCIe x16 → GPU
├── PCIe x4 → NVMe SSD (M.2-Steckplatz)
└── PCIe x4 → Chipsatzverbindung (DMI / Fabric)
│
├── USB-Anschlüsse
├── SATA-Laufwerke
├── Sekundäre NVMe-Steckplätze
└── Netzwerk- / WLAN-Karten
Beim Einbau einer zweiten NVMe-SSD kann es vorkommen, dass die Lanes des Mainboards aufgeteilt oder geteilt werden – wodurch die GPU-Anbindung von ×16 auf ×8 reduziert wird. Obwohl dies die Spieleleistung in der Regel nicht wesentlich beeinträchtigt (Gen4 ×8 = Gen3 ×16), ist es wichtig, im Handbuch des Mainboards nachzusehen, welche Steckplätze die Bandbreite teilen.
Warum PCIe-Lanes wichtig sind
Selbst bei ultraschnellen Komponenten können Bandbreitenengpässe auftreten, wenn der Chipsatz überlastet oder die CPU-Lanes ineffizient aufgeteilt werden.
So wirkt sich das Spurmanagement auf die Leistung aus:
GPU-Bandbreite: Entscheidend für Rendering- und Rechenaufgaben.
Speicherbandbreite: Beeinflusst die Übertragungsraten von NVMe-SSDs, insbesondere im RAID-Verbund.
Erweiterungskarten: Aufnahmekarten, Netzwerkkarten und Beschleuniger können die Chipsatz-Lanes leicht überlasten.
Durch die effiziente Nutzung der CPU-Lanes wird sichergestellt, dass jedes Gerät einen freien und schnellen Pfad zum Prozessor hat.
Deshalb bieten High-End-Plattformen wie AMD Threadripper oder Intel Xeon 48 bis 128 Lanes – perfekt für Multi-GPU- oder Workstation-Setups.
Zukunftsaussichten: PCIe Gen6 und darüber hinaus
Der nächste Schritt, PCIe Gen6, wird die Geschwindigkeiten mit Hilfe von PAM4 (Pulsamplitudenmodulation)-Signalisierung nochmals auf 64 GT/s pro Lane verdoppeln – eine enorme Veränderung in der Art und Weise, wie Signale übertragen werden.
Dies bringt jedoch noch größere Herausforderungen für die Gestaltung mit sich:
Höherer Stromverbrauch
Teurere Leiterplattenmaterialien
Erhöhter Bedarf an Fehlerkorrektur (FLIT-Kodierung)
Bis Gen6 in Consumer-PCs Einzug hält, werden Unternehmensserver und Rechenzentren sie zuerst einsetzen – und damit den Weg für die nächste Generation von GPUs und SSDs ebnen.
Praktische Tipps für PC-Bauer
Prüfen Sie die Lane-Belegung: Bevor Sie Ihr Motherboard kaufen, überprüfen Sie, welche M.2- oder PCIe-Steckplätze sich Lanes mit Ihrer GPU teilen.
Nutzen Sie CPU-Lanes für kritische Geräte: Ihre GPU und Ihr Haupt-NVMe-Laufwerk sollten immer CPU-direkte Lanes belegen.
Machen Sie sich (noch) keine Gedanken um Gen5: Sofern Ihre Arbeitslast nicht stark E/A-gebunden ist, bietet Gen4 ausreichend Bandbreite.
Zukunftssicher und clever: Wählen Sie ein Motherboard, das sowohl Gen4 als auch Gen5 unterstützt – das gewährleistet Kompatibilität für viele Jahre.
Ausgewogene Kühlung und Bandbreite: Hochgeschwindigkeits-PCIe-Geräte erzeugen zusätzliche Wärme; gute Luftzirkulation und Kühlkörper sind daher unerlässlich.
Abschluss
PCIe-Lanes sind das Herzstück Ihres PCs – unsichtbar, aber lebenswichtig. Zu verstehen, wie viele Lanes Ihre CPU bietet und wie diese verteilt sind, kann den Unterschied zwischen einem ausgewogenen System und einem voller versteckter Engpässe ausmachen.
Da PCIe Gen5 immer mehr zum Standard wird und Gen6 bereits in Sicht ist, hilft Ihnen das Wissen um die Funktionsweise dieser Lanes dabei, intelligentere Hardware-Entscheidungen zu treffen – egal ob Sie einen Gaming-PC der Extraklasse, eine kreative Workstation oder einen Hochgeschwindigkeits-Speicherserver bauen.
