- Uvod v specifikacije PCIe 5.0
Specifikacija PCIe 4.0 je bila dokončana leta 2017, vendar je potrošniške platforme niso podpirale vse do AMD-jeve 7nm serije Rydragon 3000, prej pa so tehnologijo PCIe 4.0 uporabljali le izdelki, kot so superračunalništvo, visokohitrostni pomnilniki poslovnega razreda in omrežne naprave. Čeprav tehnologija PCIe 4.0 še ni bila uporabljena v velikem obsegu, organizacija PCI-SIG že dolgo razvija hitrejši PCIe 5.0, hitrost signala se je podvojila s trenutnih 16 GT/s na 32 GT/s, pasovna širina lahko doseže 128 GB/s, specifikacija različice 0.9/1.0 pa je dokončana. Besedilo standarda PCIe 6.0 različice v0.7 je bilo poslano članom in razvoj standarda je na dobri poti. Hitrost prenosa podatkov PCIe 6.0 se je povečala na 64 GT/s, kar je 8-krat več kot pri PCIe 3.0, pasovna širina v kanalih x16 pa je lahko večja od 256 GB/s. Z drugimi besedami, za doseganje trenutne hitrosti PCIe 3.0 x8 je potreben le en kanal PCIe 6.0. Kar zadeva različico 0.7, je PCIe 6.0 dosegel večino prvotno napovedanih funkcij, vendar se je poraba energije še izboljšala.d, standard pa je na novo uvedel konfiguracijo moči L0p. Seveda bo PCIe 6.0 po objavi leta 2021 komercialno na voljo najkasneje leta 2023 ali 2024. Na primer, PCIe 5.0 je bil odobren leta 2019 in šele zdaj obstajajo primeri uporabe.
V primerjavi s prejšnjimi standardnimi specifikacijami so specifikacije PCIe 4.0 prišle relativno pozno. Specifikacije PCIe 3.0 so bile uvedene leta 2010, 7 let po uvedbi PCIe 4.0, zato je lahko življenjska doba specifikacij PCIe 4.0 kratka. Zlasti nekateri proizvajalci so začeli oblikovati naprave fizičnega sloja PCIe 5.0 PHY.
Organizacija PCI-SIG pričakuje, da bosta standarda nekaj časa sobivala, PCIe 5.0 pa se uporablja predvsem za visokozmogljive naprave z višjimi zahtevami glede prepustnosti, kot so grafični procesorji za umetno inteligenco, omrežne naprave in tako naprej, kar pomeni, da se bo PCIe 5.0 bolj verjetno pojavil v podatkovnih centrih, omrežjih in okoljih HPC. Naprave z manjšimi zahtevami glede pasovne širine, kot so namizni računalniki, lahko uporabljajo PCIe 4.0.
Za PCIe 5.0 se je hitrost signala povečala s 16 GT/s pri PCIe 4.0 na 32 GT/s, pri čemer se še vedno uporablja kodiranje 128/130, pasovna širina x16 pa se je povečala s 64 GB/s na 128 GB/s.
Poleg podvojitve pasovne širine PCIe 5.0 prinaša tudi druge spremembe, kot so sprememba električne zasnove za izboljšanje integritete signala, povratna združljivost s PCIe in drugo. Poleg tega je bil PCIe 5.0 zasnovan z novimi standardi, ki zmanjšujejo zakasnitev in slabljenje signala na dolge razdalje.
Organizacija PCI-SIG pričakuje, da bo različico specifikacije 1.0 dokončala v prvem četrtletju letos, vendar lahko razvijajo standarde, ne morejo pa nadzorovati, kdaj bodo terminalne naprave predstavljene na trgu, in pričakuje se, da bodo prve naprave PCIe 5.0 predstavljene letos, več izdelkov pa se bo pojavilo leta 2020. Vendar pa je potreba po višjih hitrostih spodbudila standardizacijsko telo, da je opredelilo naslednjo generacijo PCI Express. Cilj PCIe 5.0 je čim hitreje povečati hitrost standarda. Zato je PCIe 5.0 zasnovan tako, da preprosto poveča hitrost na standard PCIe 4.0 brez kakršnih koli drugih pomembnih novih funkcij.
Na primer, PCIe 5.0 ne podpira signalov PAM 4 in vključuje le nove funkcije, ki so potrebne, da standard PCIe v najkrajšem možnem času podpira 32 GT/s.
Izzivi strojne opreme
Glavni izziv pri pripravi izdelka za podporo PCI Express 5.0 bo povezan z dolžino kanala. Hitrejša kot je hitrost signala, višja je nosilna frekvenca signala, ki se prenaša skozi tiskano vezje. Dve vrsti fizičnih poškodb omejujeta obseg, v katerem lahko inženirji širijo signale PCIe:
· 1. Slabljenje kanala
· 2. Odboji, ki se pojavijo v kanalu zaradi prekinitev impedance v nožicah, konektorjih, skoznjih luknjah in drugih strukturah.
Specifikacija PCIe 5.0 uporablja kanale z slabljenjem -36 dB pri 16 GHz. Frekvenca 16 GHz predstavlja Nyquistovo frekvenco za digitalne signale s hitrostjo 32 GT/s. Na primer, ko se signal PCIe5.0 začne, ima lahko tipično napetost med vrhovi in vrhovi 800 mV. Vendar pa se po prehodu skozi priporočeni kanal -36 dB izgubi vsakršna podobnost z odprtim očesom. Le z uporabo izenačevanja na osnovi oddajnika (zmanjšanje poudarka) in izenačevanja sprejemnika (kombinacija CTLE in DFE) lahko signal PCIe5.0 preide skozi sistemski kanal in ga sprejemnik natančno interpretira. Najmanjša pričakovana višina očesa signala PCIe 5.0 je 10 mV (po izenačevanju). Tudi pri skoraj popolnem oddajniku z nizkim tresljajem znatno slabljenje kanala zmanjša amplitudo signala do te mere, da je mogoče zapreti katero koli drugo vrsto poškodbe signala, ki jo povzročita odboj in presluh, da se oko obnovi.
Čas objave: 6. julij 2023
