Uvod v specifikacije PCIe 5.0

• Uvod v specifikacije PCIe 5.0

Specifikacija PCIe 4.0 je bila dokončana leta 2017, vendar je potrošniške platforme niso podpirale do AMD-jeve serije 7nm Rydragon 3000, prej pa so tehnologijo PCIe 4.0 uporabljali samo izdelki, kot so superračunalniki, pomnilniki visoke hitrosti v poslovnem razredu 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 16GT/s na 32GT/s, pasovna širina lahko doseže 128GB/ s, in specifikacija različice 0.9/1.0 je bila dokončana.Različica v0.7 besedila standarda PCIe 6.0 je bila poslana članom, razvoj standarda pa poteka.Hitrost pinov PCIe 6.0 je bila povečana 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, trenutna hitrost PCIe 3.0 x8 zahteva samo en kanal PCIe 6.0.Kar zadeva v0.7, je PCIe 6.0 dosegel večino prvotno napovedanih funkcij, vendar je poraba energije še izboljšanad, standard pa je na novo uvedel orodje za konfiguracijo moči L0p.Seveda bo lahko PCIe 6.0 komercialno na voljo po objavi leta 2021 najhitreje leta 2023 ali 2024.Na primer, PCIe 5.0 je bil odobren leta 2019 in šele zdaj so na voljo primeri uporabe

V primerjavi s prejšnjimi standardnimi specifikacijami so specifikacije PCIe 4.0 prišle relativno pozno.Specifikacije PCIe 3.0 so bile predstavljene leta 2010, 7 let po uvedbi PCIe 4.0, zato je lahko življenjska doba specifikacij PCIe 4.0 kratka.Zlasti nekateri prodajalci so začeli oblikovati naprave fizičnega sloja PCIe 5.0 PHY.

Organizacija PCI-SIG pričakuje, da bosta standarda nekaj časa obstajala skupaj, PCIe 5.0 pa se v glavnem uporablja za visoko zmogljive naprave z višjimi zahtevami glede prepustnosti, kot so Gpus za AI, omrežne naprave in tako naprej, kar pomeni, da je PCIe 5.0 večja verjetnost, da se bodo pojavili v okoljih podatkovnih centrov, omrežij in HPC.Naprave z manj zahtevami glede pasovne širine, kot so namizni računalniki, lahko uporabljajo PCIe 4.0.

Za PCIe 5.0 je bila hitrost signala povečana s 16GT/s PCIe 4.0 na 32GT/s, še vedno z uporabo kodiranja 128/130, pasovna širina x16 pa je bila povečana s 64 GB/s na 128 GB/s.

Poleg podvojitve pasovne širine prinaša PCIe 5.0 še druge spremembe, spreminjanje električne zasnove za izboljšanje integritete signala, združljivost s PCIe nazaj in več.Poleg tega je bil PCIe 5.0 zasnovan z novimi standardi, ki zmanjšujejo zakasnitev in oslabitev signala na dolge razdalje.

Organizacija PCI-SIG pričakuje, da bo različico specifikacije 1.0 dokončala v prvem četrtletju letos, vendar lahko razvijejo standarde, vendar ne morejo nadzorovati, kdaj bo terminalska naprava predstavljena na trgu, in pričakuje se, da bo prvi PCIe 5.0 Naprave bodo predstavljene letos, več izdelkov pa se bo pojavilo leta 2020. Vendar je potreba po višjih hitrostih spodbudila standardno telo, da opredeli naslednjo generacijo PCI Express.Cilj PCIe 5.0 je povečati hitrost standarda v najkrajšem možnem času.Zato je PCIe 5.0 zasnovan tako, da preprosto poveča hitrost na standard PCIe 4.0 brez drugih pomembnih novih funkcij.

Na primer, PCIe 5.0 ne podpira signalov PAM 4 in vključuje samo nove funkcije, ki so potrebne za omogočanje standarda PCIe za podporo 32 GT/s v najkrajšem možnem času.

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 PC ploščo.Dve vrsti fizičnih poškodb omejujeta obseg, do katerega lahko inženirji širijo signale PCIe:

· 1. Slabljenje kanala

· 2. Odboji, ki nastanejo v kanalu zaradi prekinitev impedance v zatičih, konektorjih, skoznjih luknjah in drugih strukturah.

Specifikacija PCIe 5.0 uporablja kanale z dušenjem -36 dB pri 16 GHz.Frekvenca 16 GHz predstavlja Nyquistovo frekvenco za digitalne signale 32 GT/s.Na primer, ko se signal PCIe5.0 začne, ima lahko tipična napetost od vrha do vrha 800 mV.Vendar pa se po prehodu skozi priporočeni kanal -36 dB izgubi vsaka podobnost z odprtim očesom.Samo z uporabo izenačevanja na podlagi oddajnika (de-accentuation) in izenačevanja sprejemnika (kombinacija CTLE in DFE) lahko signal PCIe5.0 preide skozi sistemski kanal in ga sprejemnik natančno interpretira.Najmanjša pričakovana višina oči signala PCIe 5.0 je 10 mV (naknadna izenačitev).Celo pri skoraj popolnem oddajniku z nizkim tresenjem znatno oslabitev kanala zmanjša amplitudo signala do točke, ko je mogoče zapreti katero koli drugo vrsto poškodbe signala, ki jo povzročita odboj in preslušavanje, da se obnovi oko.