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Hardware-Trends 2019: Schnittstellen & Protokolle

23.01.2019 | 08:06 Uhr |

Video in 4K, 8K und HDR oder grafisch aufwendige Spiele – Inhalte werden ständig datenintensiver und benötigen immer schnellere Schnittstellen und Protokolle für den Transport. Heuer sind einige aktuelle Entwicklungen weit genug fortgeschritten, um den Sprung zur Marktreife zu schaffen.

PCI Express 4.0: Die Spezifikation für PCIe 4.0 ist seit Herbst 2017 von der PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) fertiggestellt. Im Vergleich zu PCIe 3.0 verdoppelt sich die Datentransferrate von 8 GT pro Sekunde auf 16 GT pro Sekunde für jede Lane (Leitung). Dabei steht GT/s für Gigatransfer oder 109 Transfers.

Bei PCIe 4.0 entspricht das rund 2 GByte pro Sekunde pro Lane. Um das zu realisieren, muss auch das Protokoll mitmachen. Schon bei einer M2-SSD mit PCIe-3.0-Interface kommt deshalb NVMe (Non Volatile Memory Express) zum Einsatz. Hierüber lassen sich weit mehr Zugriffe verarbeiten als über das AHCI-Protokoll, das etwa von SATA-SSDs genutzt wird und auf maximal 32 Zugriffe beschränkt ist. Doch selbst NVMe-SSDs mit PCIe-3.0-Verbindung und vier Lanes erreichen maximal vier GByte pro Sekunde oder ein GByte pro Sekunde je Lane – nur die Hälfte von PCIe 4.0.

Als Early Adopter bei PCIe 4.0 will sich AMD etablieren. Den Start bilden GPUs und CPUs für den Servereinsatz, die auf Deep Learning und High-Performance-Computing ausgelegt sind. Sie nutzen das 7-Nanometer-Verfahren und laufen unter Vega 20 bei Grafikkarten und Rome/Epyc bei CPUs mit Zen-2-Innenleben. Für den Endverbraucher wesentlich interessanter dürften die AMDGrafikkarten mit Navi-Architektur sein, die später im Jahr folgen sollen. Auch SSDs mit PCIe-4.0-Interface und NVMe sind für 2019 zu erwarten. Denn die entsprechenden Flashcontroller wie etwa der Flashtec NVMe 3016 von Microsemi gibt es schon.

Tipp: Fehlende Hardware-Features nachrüsten - so klappt's

HDMI 2.1: Die ersten Fernseher mit 8K-Auflösung (7680 x 4320 Bildpunkten) sind bereits im Handel erhältlich. Derzeit bringen leistungsfähige Upscaler das 4K-Bild auf die noch höhere Auflösung. Für native Inhalte über Zuspieler benötigen die Geräte HDMI-Schnittstellen der Version 2.1. Erst sie bieten mit maximal 48 Gigabit pro Sekunde die nötige Bandbreite, können gleichzeitig 4K-Content mit 120 Hertz Bildwiederholrate darstellen, unterstützen 8KVideos mit bis zu 60 Vollbildern pro Sekunde und den dynamischen Hochkontrast (HDR) – etwa per Dolby Vision und HDR10+. Zumindest bei Fernsehern wird die Schnittstelle schnell in die aktuellen TV-Generationen für 2019 integriert – jedenfalls, wenn die Modelle unter dem Label „8K“ firmieren. Ein Ausrufezeichen hat LG noch im letzten Jahr mit der Bestellung von Controllerchips bei Synopsys gesetzt. Sie sollen sich direkt in die Multimedia-SoCs (Systemon- a-Chip) des Herstellers implementieren lassen. Die Chips erfüllen die Vorgaben von HDMI 2.1 inklusive des geforderten neuen Kopierschutzes HDCP 2.3.

Dazu hat das Unternehmen Socionext erste HDMI-2.1-Videoprozessoren der Reihe HV5 angekündigt, die ab dem Frühjahr lieferbar sind. Dabei ist eine CPU-Version speziell fürs Verarbeiten von 8K-Videobildern inklusive HDR übers Fernsehen gedacht, während die andere auf ältere 8K-Geräte zugeschnitten ist. Sie soll die Videodaten von bis zu vier 4K-HDMI-Eingängen zu einem 8KBild zusammenfassen und über HDMI 2.1 ausgeben. Mit den ersten 8K-Fernsehgeräten mit HDMI-2.1-Schnittstellen ist zur IFA 2019 zu rechnen.

Siehe auch: Alles über den neuen Standard HDMI 2.1

Asmedia demonstriert erfolgreich das hohe Übertragungstempo von USB 3.2 im Multi-Lane-Betrieb.
Vergrößern Asmedia demonstriert erfolgreich das hohe Übertragungstempo von USB 3.2 im Multi-Lane-Betrieb.

USB 3.2: Das USB Implementer’s Forum (USB IF) hat den Standard im September 2017 verabschiedet. Das erste Video zu einem erfolgreichen Testlauf hat Synopsys bereits im letzten Frühjahr ins Web gestellt. Hier sind ein Windows-10-PC und ein Linux-Rechner über USB 3.2 verbunden. Als Verbindung kommt ein handelsübliches USB-3.1-Typ-C-Kabel zum Einsatz. Die Demo zeigt, dass sich so maximal 13 GBit pro Sekunde übertragen lassen, obwohl nur eine der zwei vorhandenen internen Leitungen genutzt werden. Das bisher mögliche Optimum beträgt 10 GBit pro Sekunde.

Einen Schritt weiter geht der Chiphersteller Asmedia mit einer physikalische USB-Typ- C-Schnittstelle nach USB 3.2 Gen 2x2. Im Multi-Lane-Betrieb lassen sich über je zwei Adernpaare jeweils bis zu 10 GBit pro Sekunde übertragen – im Idealfall also 20 GBit pro Sekunde. Laut Asmedia sollen die ersten Controller-Chips 2019 auf Mainboards landen. Mehr Geduld bedarf es allerdings noch, bis erste Geräte im Handel ankommen. Informierte Kreise rechnen damit nicht vor 2020. Um die optimale Übertragungsgeschwindigkeit zu erreichen, müssen außerdem alle Geräte USB 3.2 unterstützen.

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