- Введение в спецификации PCIe 5.0
Спецификация PCIe 4.0 была завершена в 2017 году, но она не поддерживалась потребительскими платформами до появления 7-нм процессоров AMD Rydragon 3000. Ранее технология PCIe 4.0 использовалась только в таких продуктах, как суперкомпьютеры, высокоскоростные накопители корпоративного класса и сетевые устройства. Хотя технология PCIe 4.0 пока не получила широкого распространения, организация PCI-SIG уже давно разрабатывает более быструю версию PCIe 5.0. Скорость передачи данных удвоилась с текущих 16 ГТ/с до 32 ГТ/с, пропускная способность может достигать 128 ГБ/с, а спецификация версий 0.9/1.0 уже завершена. Текст стандарта PCIe 6.0 версии v0.7 был разослан участникам, и разработка стандарта идёт по плану. Скорость передачи данных PCIe 6.0 увеличена до 64 ГТ/с, что в 8 раз превышает скорость PCIe 3.0, а пропускная способность каналов x16 может превышать 256 ГБ/с. Другими словами, для достижения текущей скорости PCIe 3.0 x8 требуется всего один канал PCIe 6.0. Что касается версии 0.7, PCIe 6.0 реализует большинство изначально заявленных функций, но энергопотребление ещё больше улучшилось.d, и в стандарте впервые представлено устройство конфигурации питания L0p. Конечно, после анонса в 2021 году PCIe 6.0 может выйти в продажу не раньше 2023 или 2024 года. Например, PCIe 5.0 был одобрен в 2019 году, и только сейчас появились примеры его применения.
По сравнению с предыдущими стандартными спецификациями, спецификации PCIe 4.0 появились относительно поздно. Спецификации PCIe 3.0 были представлены в 2010 году, через 7 лет после появления PCIe 4.0, поэтому их жизнь может оказаться короткой. В частности, некоторые производители уже начали разрабатывать устройства физического уровня PCIe 5.0 PHY.
Организация PCI-SIG ожидает, что эти два стандарта будут сосуществовать в течение некоторого времени, и PCIe 5.0 в основном используется для высокопроизводительных устройств с более высокими требованиями к пропускной способности, таких как графические процессоры для искусственного интеллекта, сетевые устройства и т. д., что означает, что PCIe 5.0 с большей вероятностью появится в центрах обработки данных, сетях и высокопроизводительных вычислительных средах. Устройства с меньшими требованиями к пропускной способности, например, настольные компьютеры, могут использовать PCIe 4.0.
Для PCIe 5.0 скорость передачи данных была увеличена с 16 ГТ/с у PCIe 4.0 до 32 ГТ/с с сохранением кодировки 128/130, а пропускная способность x16 была увеличена с 64 ГБ/с до 128 ГБ/с.
Помимо удвоения пропускной способности, PCIe 5.0 вносит и другие изменения, включая изменение электрической схемы для улучшения целостности сигнала, обратную совместимость с PCIe и многое другое. Кроме того, PCIe 5.0 разработан с учётом новых стандартов, которые уменьшают задержку и затухание сигнала на больших расстояниях.
Организация PCI-SIG рассчитывает завершить версию спецификации 1.0 в первом квартале этого года. Однако организация может разрабатывать стандарты, но не может контролировать сроки выхода терминальных устройств на рынок. Ожидается, что первые устройства PCIe 5.0 дебютируют в этом году, а в 2020 году появится больше продуктов. Однако потребность в более высоких скоростях побудила организацию по стандартизации определить следующее поколение PCI Express. Целью PCIe 5.0 является кратчайшее увеличение скорости стандарта. Таким образом, PCIe 5.0 разработан для простого повышения скорости до уровня PCIe 4.0 без каких-либо других существенных новых функций.
Например, PCIe 5.0 не поддерживает сигналы PAM 4 и включает только новые функции, необходимые для того, чтобы стандарт PCIe поддерживал скорость 32 ГТ/с в кратчайшие сроки.
Проблемы с оборудованием
Основная проблема при подготовке продукта к поддержке PCI Express 5.0 связана с длиной канала. Чем выше скорость передачи сигнала, тем выше несущая частота сигнала, передаваемого через печатную плату. Два типа физических повреждений ограничивают возможности инженеров по распространению сигналов PCIe:
· 1. Затухание канала
· 2. Отражения, возникающие в канале из-за неоднородностей импеданса в штырях, разъемах, сквозных отверстиях и других структурах.
Спецификация PCIe 5.0 использует каналы с затуханием -36 дБ на частоте 16 ГГц. Частота 16 ГГц представляет собой частоту Найквиста для цифровых сигналов 32 ГТ/с. Например, при запуске сигнала PCIe5.0 его типичный размах напряжения может составлять 800 мВ. Однако после прохождения через рекомендуемый канал -36 дБ любое сходство с открытым глазом теряется. Только путем применения эквализации на основе передатчика (деакцентуации) и эквализации приемника (комбинации CTLE и DFE) сигнал PCIe5.0 может пройти через системный канал и быть правильно интерпретирован приемником. Минимальная ожидаемая высота глаза сигнала PCIe 5.0 составляет 10 мВ (после эквализации). Даже при использовании почти идеального передатчика с низким джиттером значительное затухание канала снижает амплитуду сигнала до такой степени, что любые другие типы повреждений сигнала, вызванные отражением и перекрестными помехами, могут быть закрыты для восстановления глаза.
Время публикации: 06 июля 2023 г.
