Ievads PCIe 5.0 specifikācijās

• Ievads PCIe 5.0 specifikācijās

PCIe 4.0 specifikācija tika pabeigta 2017. gadā, taču patērētāju platformas to neatbalstīja līdz AMD 7nm Rydragon 3000 sērijai, un iepriekš PCIe 4.0 tehnoloģiju izmantoja tikai tādi produkti kā superdatori, uzņēmumu klases ātrgaitas atmiņas un tīkla ierīces. Lai gan PCIe 4.0 tehnoloģija vēl nav plaši pielietota, PCI-SIG organizācija jau sen izstrādā ātrāku PCIe 5.0, signāla ātrums ir divkāršojies no pašreizējiem 16GT/s līdz 32GT/s, joslas platums var sasniegt 128GB/s, un ir pabeigta 0.9/1.0 specifikācijas versija. Dalībniekiem ir nosūtīta PCIe 6.0 standarta teksta v0.7 versija, un standarta izstrāde norit pēc plāna. PCIe 6.0 pieslēgvietu ātrums ir palielināts līdz 64 GT/s, kas ir 8 reizes vairāk nekā PCIe 3.0, un joslas platums x16 kanālos var pārsniegt 256GB/s. Citiem vārdiem sakot, pašreizējā PCIe 3.0 x8 ātruma sasniegšanai nepieciešams tikai viens PCIe 6.0 kanāls. Attiecībā uz v0.7 PCIe 6.0 ir sasniegusi lielāko daļu sākotnēji izziņoto funkciju, taču enerģijas patēriņš ir vēl vairāk uzlabots.d, un standarts ir nesen ieviesis L0p barošanas konfigurācijas aprīkojumu. Protams, pēc paziņojuma 2021. gadā PCIe 6.0 varētu būt komerciāli pieejams ne agrāk kā 2023. vai 2024. gadā. Piemēram, PCIe 5.0 tika apstiprināts 2019. gadā, un tikai tagad ir sākušies pieteikuma gadījumi.

Salīdzinot ar iepriekšējām standarta specifikācijām, PCIe 4.0 specifikācijas parādījās salīdzinoši vēlu. PCIe 3.0 specifikācijas tika ieviestas 2010. gadā, 7 gadus pēc PCIe 4.0 ieviešanas, tāpēc PCIe 4.0 specifikāciju darbības laiks varētu būt īss. Jo īpaši daži pārdevēji ir sākuši izstrādāt PCIe 5.0 PHY fiziskā slāņa ierīces.

PCI-SIG organizācija paredz, ka abi standarti kādu laiku pastāvēs līdzās, un PCIe 5.0 galvenokārt tiek izmantots augstas veiktspējas ierīcēm ar lielākām caurlaidspējas prasībām, piemēram, mākslīgā intelekta grafikas procesoriem, tīkla ierīcēm utt., kas nozīmē, ka PCIe 5.0, visticamāk, parādīsies datu centru, tīklu un HPC vidēs. Ierīces ar mazākām joslas platuma prasībām, piemēram, galddatori, var izmantot PCIe 4.0.

PCIe 5.0 signāla ātrums ir palielināts no PCIe 4.0 16GT/s līdz 32GT/s, joprojām izmantojot 128/130 kodējumu, un x16 joslas platums ir palielināts no 64GB/s līdz 128GB/s.

Papildus joslas platuma divkāršošanai PCIe 5.0 ievieš arī citas izmaiņas, mainot elektrisko dizainu, lai uzlabotu signāla integritāti, atpakaļsaderību ar PCIe un citas. Turklāt PCIe 5.0 ir izstrādāts ar jauniem standartiem, kas samazina latentumu un signāla vājināšanos lielos attālumos.

PCI-SIG organizācija paredz pabeigt specifikācijas 1.0 versiju šī gada 1. ceturksnī, taču tā var izstrādāt standartus, taču nevar kontrolēt, kad termināla ierīce tiks laista tirgū, un tiek prognozēts, ka pirmās PCIe 5.0 ierīces debitēs šogad, bet vēl citi produkti parādīsies 2020. gadā. Tomēr nepieciešamība pēc lielāka ātruma pamudināja standartu institūciju definēt nākamo PCI Express paaudzi. PCIe 5.0 mērķis ir palielināt standarta ātrumu pēc iespējas īsākā laikā. Tāpēc PCIe 5.0 ir izstrādāts, lai vienkārši palielinātu ātrumu līdz PCIe 4.0 standartam bez jebkādām citām būtiskām jaunām funkcijām.

Piemēram, PCIe 5.0 neatbalsta PAM 4 signālus un ietver tikai jaunās funkcijas, kas nepieciešamas, lai PCIe standarts varētu atbalstīt 32 GT/s pēc iespējas īsākā laikā.

Aparatūras problēmas

Galvenais izaicinājums, sagatavojot produktu PCI Express 5.0 atbalstam, būs saistīts ar kanāla garumu. Jo lielāks signāla ātrums, jo augstāka ir caur PC plati pārraidītā signāla nesējfrekvence. Divu veidu fiziski bojājumi ierobežo inženieru iespējas izplatīt PCIe signālus:

· 1. Kanāla vājināšanās

· 2. Atstarojumi, kas rodas kanālā impedances pārtraukumu dēļ tapās, savienotājos, caurumos un citās konstrukcijās.

PCIe 5.0 specifikācijā tiek izmantoti kanāli ar -36 dB vājinājumu pie 16 GHz. 16 GHz frekvence apzīmē Nyquist frekvenci 32 GT/s digitālajiem signāliem. Piemēram, kad PCIe5.0 signāls sākas, tam var būt tipisks maksimuma spriegums 800 mV. Tomēr pēc tam, kad tas ir izgājis cauri ieteicamajam -36 dB kanālam, jebkāda līdzība ar atvērtu aci tiek zaudēta. Tikai izmantojot raidītāja balstītu ekvalaizāciju (deakcentēšanu) un uztvērēja ekvalaizāciju (CTLE un DFE kombināciju), PCIe5.0 signāls var iziet cauri sistēmas kanālam un uztvērējs to var precīzi interpretēt. PCIe 5.0 signāla minimālais paredzamais acs augstums ir 10 mV (pēc ekvalaizācijas). Pat ar gandrīz perfektu raidītāju ar zemu svārstību līmeni kanāla ievērojama vājināšanās samazina signāla amplitūdu līdz vietai, kur jebkura cita veida signāla bojājumus, ko izraisa atstarošanās un šķērsruna, var novērst, lai atjaunotu aci.