Uvod u PCIe 5.0 specifikacije

• Uvod u PCIe 5.0 specifikacije

PCIe 4.0 specifikacija je završena 2017. godine, ali nije bila podržana od strane potrošačkih platformi sve do AMD-ove 7nm Rydragon 3000 serije, a ranije su samo proizvodi kao što su superračunari, velika pohrana poslovne klase i mrežni uređaji koristili PCIe 4.0 tehnologiju.Iako PCIe 4.0 tehnologija još nije primijenjena u velikoj mjeri, PCI-SIG organizacija već dugo razvija brži PCIe 5.0, brzina signala se udvostručila sa trenutnih 16GT/s na 32GT/s, širina pojasa može doseći 128GB/ s, a verzija 0.9/1.0 specifikacija je završena.V0.7 verzija PCIe 6.0 standardnog teksta je poslana članovima, a razvoj standarda je u toku.Brzina pinova PCIe 6.0 je povećana na 64 GT/s, što je 8 puta više od PCIe 3.0, a propusni opseg u x16 kanalima može biti veći od 256 GB/s.Drugim riječima, trenutna brzina PCIe 3.0 x8 zahtijeva samo jedan PCIe 6.0 kanal za postizanje.Što se tiče v0.7, PCIe 6.0 je postigao većinu prvobitno najavljenih karakteristika, ali je potrošnja energije još uvijek dodatno poboljšanad, a standard je nedavno uveo L0p prijenosnik za konfiguraciju snage.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, PCIe 4.0 specifikacije su stigle relativno kasno.PCIe 3.0 specifikacije su uvedene 2010. godine, 7 godina nakon uvođenja PCIe 4.0, tako da životni vijek PCIe 4.0 specifikacija može biti kratak.Konkretno, neki dobavljači su počeli da dizajniraju PCIe 5.0 PHY uređaje fizičkog sloja.

Organizacija PCI-SIG očekuje da će ova dva standarda koegzistirati neko vrijeme, a PCIe 5.0 se uglavnom koristi za uređaje visokih performansi sa većim zahtjevima za propusnost, kao što su Gpus za AI, mrežni uređaji i tako dalje, što znači da je PCIe 5.0 veća je vjerovatnoća da će se pojaviti u podatkovnim centrima, mrežama i HPC okruženjima.Uređaji sa manjim zahtjevima za propusnost, kao što su desktop računari, mogu koristiti PCIe 4.0.

Za PCIe 5.0, brzina signala je povećana sa PCIe 4.0 16GT/s na 32GT/s, i dalje koristi 128/130 kodiranje, a x16 propusni opseg je povećan sa 64GB/s na 128GB/s.

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

Organizacija PCI-SIG očekuje da će završiti 1.0 verziju specifikacije u Q1 ove godine, ali mogu razviti standarde, ali ne mogu kontrolisati kada će terminalni uređaj biti predstavljen na tržištu, a očekuje se da će prvi PCIe 5.0 uređaji će debitovati ove godine, a više proizvoda će se pojaviti 2020. Međutim, potreba za većim brzinama navela je standardno tijelo da definira sljedeću generaciju PCI Express-a.Cilj PCIe 5.0 je povećanje brzine standarda u najkraćem mogućem vremenu.Stoga je PCIe 5.0 dizajniran da jednostavno poveća brzinu do PCIe 4.0 standarda bez ikakvih drugih značajnih novih karakteristika.

Na primjer, PCIe 5.0 ne podržava PAM 4 signale i uključuje samo nove karakteristike potrebne da bi se omogućilo da PCIe standard podržava 32 GT/s u najkraćem mogućem vremenu.

Hardverski izazovi

Glavni izazov u pripremi proizvoda za podršku PCI Express 5.0 će se odnositi na dužinu kanala.Što je brzina signala veća, to je veća noseća frekvencija signala koji se prenosi kroz PC ploču.Dvije vrste fizičkog oštećenja ograničavaju obim do kojeg inženjeri mogu širiti PCIe signale:

· 1. Slabljenje kanala

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

Specifikacija PCIe 5.0 koristi kanale sa slabljenjem od -36dB na 16 GHz.Frekvencija 16 GHz predstavlja Nyquistovu frekvenciju za digitalne signale od 32 GT/s.Na primjer, kada se pokrene PCIe5.0 signal, on može imati tipičan napon od vršnog do vrha od 800 mV.Međutim, nakon prolaska kroz preporučeni kanal -36dB gubi se svaka sličnost s otvorenim okom.Samo primenom ekvilizacije zasnovane na predajniku (deakcentuacija) i ekvilizacije prijemnika (kombinacija CTLE i DFE) signal PCIe5.0 može da prođe kroz sistemski kanal i da ga prijemnik tačno interpretira.Minimalna očekivana visina oka za PCIe 5.0 signal je 10 mV (post-ekvalizacija).Čak i sa skoro savršenim odašiljačem sa niskim podrhtavanjem, 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 vratilo oko.