Uvod u PCIe 5.0 specifikacije

• Uvod u PCIe 5.0 specifikacije

Specifikacija PCIe 4.0 je završena 2017. godine, ali je potrošačke platforme nisu podržavale sve do AMD-ove 7nm Rydragon 3000 serije, a ranije su samo proizvodi poput superračunara, brzih uređaja za pohranu podataka poslovne klase i mrežnih uređaja koristili PCIe 4.0 tehnologiju. Iako PCIe 4.0 tehnologija još nije primijenjena u velikim razmjerima, organizacija PCI-SIG već dugo razvija brži PCIe 5.0, brzina signala se udvostručila sa trenutnih 16GT/s na 32GT/s, propusni opseg može doseći 128GB/s, a verzija 0.9/1.0 specifikacije je završena. Članovima je poslan tekst verzije v0.7 standarda PCIe 6.0, a razvoj standarda je u toku. Brzina prijenosa podataka PCIe 6.0 je povećana na 64 GT/s, što je 8 puta više od PCIe 3.0, a propusnost u x16 kanalima može biti veća od 256 GB/s. Drugim riječima, trenutna brzina PCIe 3.0 x8 zahtijeva samo jedan PCIe 6.0 kanal da bi se postigla. Što se tiče v0.7, PCIe 6.0 je postigao većinu prvobitno najavljenih karakteristika, ali je potrošnja energije dodatno poboljšana.d, a standard je nedavno uveo L0p konfiguraciju napajanja. Naravno, nakon najave 2021. godine, PCIe 6.0 može biti komercijalno dostupan najranije 2023. ili 2024. godine. Na primjer, PCIe 5.0 je odobren 2019. godine, a tek sada postoje slučajevi primjene.

U poređenju sa prethodnim standardnim specifikacijama, specifikacije PCIe 4.0 su se pojavile relativno kasno. Specifikacije PCIe 3.0 su uvedene 2010. godine, 7 godina nakon uvođenja PCIe 4.0, tako da bi vijek trajanja specifikacija PCIe 4.0 mogao biti kratak. Konkretno, neki proizvođači su počeli dizajnirati uređaje fizičkog sloja PCIe 5.0 PHY.

Organizacija PCI-SIG očekuje da će dva standarda koegzistirati neko vrijeme, a PCIe 5.0 se uglavnom koristi za visokoperformansne uređaje s većim zahtjevima za propusnošću, kao što su GPU-ovi za umjetnu inteligenciju, mrežni uređaji i tako dalje, što znači da je vjerovatnije da će se PCIe 5.0 pojaviti u podatkovnim centrima, mrežama i HPC okruženjima. Uređaji s manjim zahtjevima za propusnošću, kao što su desktop računari, mogu koristiti PCIe 4.0.

Za PCIe 5.0, brzina signala je povećana sa 16GT/s kod PCIe 4.0 na 32GT/s, uz i dalje korištenje 128/130 kodiranja, a propusnost x16 je povećana sa 64GB/s na 128GB/s.

Pored udvostručenja propusnog opsega, PCIe 5.0 donosi i druge promjene, mijenjajući električni dizajn radi poboljšanja integriteta signala, unatrag kompatibilnosti s PCIe i još mnogo toga. Osim toga, PCIe 5.0 je dizajniran s novim standardima koji smanjuju latenciju i slabljenje signala na velikim udaljenostima.

Organizacija PCI-SIG očekuje da će završiti verziju 1.0 specifikacije u prvom kvartalu ove godine, ali mogu razvijati standarde, ali ne mogu kontrolirati kada će terminalni uređaj biti predstavljen na tržištu, te se očekuje da će prvi PCIe 5.0 uređaji debitovati ove godine, a više proizvoda će se pojaviti 2020. godine. Međutim, potreba za većim brzinama potaknula je tijelo za standarde da definira sljedeću generaciju PCI Expressa. Cilj PCIe 5.0 je povećati brzinu standarda u najkraćem mogućem roku. Stoga je PCIe 5.0 dizajniran da jednostavno poveća brzinu na PCIe 4.0 standard bez ikakvih drugih značajnih novih funkcija.

Na primjer, PCIe 5.0 ne podržava PAM 4 signale i uključuje samo nove funkcije potrebne da bi PCIe standard mogao podržati 32 GT/s u najkraćem mogućem roku.

Hardverski izazovi

Glavni izazov u pripremi proizvoda koji podržava PCI Express 5.0 bit će povezan s dužinom kanala. Što je brža brzina signala, to je veća noseća frekvencija signala koji se prenosi kroz PC ploču. Dvije vrste fizičkih oštećenja ograničavaju stepen do kojeg inženjeri mogu širiti PCIe signale:

· 1. Slabljenje kanala

· 2. Refleksije koje se javljaju u kanalu zbog diskontinuiteta impedanse u pinovima, konektorima, prolaznim rupama i drugim strukturama.

PCIe 5.0 specifikacija koristi kanale sa slabljenjem od -36dB na 16 GHz. Frekvencija od 16 GHz predstavlja Nyquistovu frekvenciju za digitalne signale od 32 GT/s. Na primjer, kada PCIe5.0 signal počne, može imati tipičan napon od vrha do vrha od 800 mV. Međutim, nakon prolaska kroz preporučeni kanal od -36dB, gubi se svaka sličnost sa otvorenim okom. Samo primjenom ekvalizacije na bazi predajnika (deakcentovanje) i ekvalizacije prijemnika (kombinacija CTLE i DFE) PCIe5.0 signal može proći kroz sistemski kanal i biti tačno interpretiran od strane prijemnika. Minimalna očekivana visina oka PCIe 5.0 signala je 10mV (naknadno ekvalizacija). Čak i sa gotovo savršenim predajnikom sa niskim jitterom, značajno slabljenje kanala smanjuje amplitudu signala do tačke u kojoj se bilo koja druga vrsta oštećenja signala uzrokovana refleksijom i preslušavanjem može zatvoriti kako bi se oko obnovilo.