Uvod u specifikacije PCIe 5.0

• Uvod u specifikacije PCIe 5.0

Specifikacija PCIe 4.0 dovršena je 2017., ali je nisu podržavale potrošačke platforme sve do AMD-ove 7nm serije Rydragon 3000, a prethodno su samo proizvodi kao što su superračunala, pohrana velike brzine u poduzeću i mrežni uređaji koristili tehnologiju PCIe 4.0.Iako tehnologija PCIe 4.0 još nije primijenjena u velikoj mjeri, organizacija PCI-SIG 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 specifikacija verzije 0.9/1.0 je dovršena.v0.7 verzija teksta standarda PCIe 6.0 poslana je članovima, a razvoj standarda je na pravom putu.Brzina pinova za PCIe 6.0 povećana je 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 za postizanje.Što se tiče v0.7, PCIe 6.0 je postigao većinu značajki koje su izvorno najavljene, ali je potrošnja energije još poboljšanad, a standard je nedavno uveo opremu za konfiguraciju snage L0p.Naravno, nakon najave 2021. godine, PCIe 6.0 može biti komercijalno dostupan najranije 2023. ili 2024. godine.Na primjer, PCIe 5.0 odobren je 2019., a tek sada ima slučajeva primjene

U usporedbi s prethodnim standardnim specifikacijama, specifikacije PCIe 4.0 stigle su relativno kasno.Specifikacije PCIe 3.0 uvedene su 2010., 7 godina nakon uvođenja PCIe 4.0, tako da bi vijek trajanja specifikacija PCIe 4.0 mogao biti kratak.Konkretno, neki su dobavljači počeli dizajnirati uređaje fizičkog sloja PCIe 5.0 PHY.

Organizacija PCI-SIG očekuje da će ta dva standarda koegzistirati neko vrijeme, a PCIe 5.0 se uglavnom koristi za uređaje visokih performansi s većim zahtjevima za protok, kao što su Gpus za AI, mrežni uređaji i tako dalje, što znači da je PCIe 5.0 veća je vjerojatnost da će se pojaviti u podatkovnim centrima, mrežnim i HPC okruženjima.Uređaji s manjim zahtjevima za propusnost, poput stolnih računala, mogu koristiti PCIe 4.0.

Za PCIe 5.0, brzina signala je povećana sa PCIe 4.0's 16GT/s na 32GT/s, i dalje koristeći 128/130 kodiranje, a x16 propusnost je povećana sa 64GB/s na 128GB/s.

Osim udvostručenja pojasne širine, PCIe 5.0 donosi i druge promjene, mijenjajući električni dizajn radi poboljšanja integriteta signala, kompatibilnost 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 dovršiti 1.0 verziju specifikacije u prvom tromjesečju ove godine, ali oni mogu razvijati standarde, ali ne mogu kontrolirati kada će terminalni uređaj biti predstavljen na tržištu, a očekuje se da će prvi PCIe 5.0 uređaji će debitirati ove godine, a više proizvoda pojavit će se 2020. Međutim, potreba za većim brzinama potaknula je standardno tijelo da definira sljedeću generaciju PCI Expressa.Cilj PCIe 5.0 je povećati brzinu standarda u što kraćem vremenu.Stoga je PCIe 5.0 dizajniran da jednostavno poveća brzinu na PCIe 4.0 standard bez ikakvih drugih značajnih novih značajki.

Na primjer, PCIe 5.0 ne podržava PAM 4 signale i uključuje samo nove značajke potrebne za omogućavanje PCIe standarda da podržava 32 GT/s u najkraćem mogućem vremenu.

Hardverski izazovi

Glavni izazov u pripremi proizvoda za podršku PCI Express 5.0 bit će povezan s duljinom kanala.Što je brzina signala veća, veća je nosiva frekvencija signala koji se prenosi kroz PC ploču.Dvije vrste fizičkog oštećenja ograničavaju opseg do kojeg inženjeri mogu širiti PCIe signale:

· 1. Prigušenje 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 s prigušenjem od -36dB na 16 GHz.Frekvencija od 16 GHz predstavlja Nyquistovu frekvenciju za digitalne signale od 32 GT/s.Na primjer, kada se PCIe5.0 signal pokrene, može imati tipični napon od vrha do vrha od 800 mV.Međutim, nakon prolaska kroz preporučeni -36dB kanal gubi se svaka sličnost s otvorenim okom.Samo primjenom ekvilizacije temeljene na odašiljaču (de-akcentiranje) i ekvilizacije prijemnika (kombinacija CTLE i DFE) signal PCIe5.0 može proći kroz sistemski kanal i prijamnik ga može točno interpretirati.Minimalna očekivana visina oka signala PCIe 5.0 je 10 mV (naknadno izjednačavanje).Čak i s gotovo savršenim odašiljačem s niskim podrhtavanjem, značajno prigušenje kanala smanjuje amplitudu signala do točke gdje se bilo koja druga vrsta oštećenja signala uzrokovana refleksijom i preslušavanjem može zatvoriti kako bi se oku vratilo.