Úvod PCIe 6.0

Organizace PCI-SIG oznámila oficiální vydání specifikace PCIe 6.0 v1.0 a prohlásila její dokončení.

V souladu s konvencí se rychlost šířky pásma nadále zdvojnásobuje, a to až na 128 GB/s (jednosměrně) při x16, a protože technologie PCIe umožňuje plně duplexní obousměrný tok dat, celková obousměrná propustnost je 256 GB/s. Podle plánu by komerční exempláře měly být k dispozici 12 až 18 měsíců po zveřejnění standardu, což je přibližně v roce 2023, a to nejprve na serverové platformě. PCIe 6.0 bude k dispozici nejdříve do konce roku s šířkou pásma 256 GB/s.

Zpět k samotné technologii, PCIe 6.0 je považováno za největší změnu v téměř 20leté historii PCIe. Upřímně řečeno, PCIe 4.0/5.0 je drobnou modifikací verze 3.0, jako je kódování 128b/130b založené na NRZ (Non-Return-to-Zero).

PCIe 6.0 přepnuto na pulzní AM signalizaci PAM4 s kódováním 1B-1B, jeden signál může mít čtyři stavy kódování (00/01/10/11), což je dvojnásobek oproti předchozímu stavu, což umožňuje frekvenci až 30 GHz. Protože je však signál PAM4 křehčí než NRZ, je vybaven mechanismem dopředné korekce chyb FEC pro opravu chyb signálu v linku a zajištění integrity dat.

Kromě PAM4 a FEC je poslední významnou technologií v PCIe 6.0 použití kódování FLIT (Flow Control Unit) na logické úrovni. PAM4, FLIT ve skutečnosti není nová technologie, v ultrarychlostním Ethernetu 200G+ se používá již dlouho, ale PAM4 se nepodařilo ve velkém měřítku propagovat, protože náklady na fyzickou vrstvu jsou příliš vysoké.

PCIe 6.0 navíc zůstává zpětně kompatibilní.

PCIe 6.0 i nadále zdvojnásobuje šířku pásma I/O na 64 GT/s podle tradice, což se vztahuje na skutečnou jednosměrnou šířku pásma PCIe 6.0X1 s hodnotou 8 GB/s, jednosměrnou šířku pásma PCIe 6.0×16 s hodnotou 128 GB/s a obousměrnou šířku pásma PCIe 6.0×16 s hodnotou 256 GB/s. Disky SSD PCIe 4.0 x4, které se dnes široce používají, k tomu potřebují pouze PCIe 6.0 x1.

PCIe 6.0 bude pokračovat v kódování 128b/130b zavedeném v éře PCIe 3.0. Kromě původního CRC je zajímavé poznamenat, že nový kanálový protokol podporuje také kódování PAM-4 používané v Ethernetu a GDDR6x, které nahrazuje PCIe 5.0 NRZ. Do jednoho kanálu lze za stejnou dobu přenést více dat a také mechanismus korekce chyb dat s nízkou latencí, známý jako dopředná korekce chyb (FEC), který umožňuje a zefektivňuje zvyšování šířky pásma.

Mnoho lidí se může ptát, zda je šířka pásma PCIe 3.0 často nevyužita, k čemu je PCIe 6.0? Vzhledem k nárůstu datově náročných aplikací, včetně umělé inteligence, se I/O kanály s rychlejšími přenosovými rychlostmi stávají stále žádanějšími zákazníky na profesionálním trhu a vysoká šířka pásma technologie PCIe 6.0 může plně uvolnit výkon produktů vyžadujících vysokou šířku pásma I/O, včetně akcelerátorů, strojového učení a HPC aplikací. PCI-SIG také doufá, že bude těžit z rostoucího automobilového průmyslu, který je těžištěm polovodičů, a PCI-Special Interest Group vytvořila novou pracovní skupinu pro technologii PCIe, která se zaměří na to, jak zvýšit přijetí technologie PCIe v automobilovém průmyslu, protože rostoucí poptávka ekosystému po šířce pásma je evidentní. Vzhledem k tomu, že mikroprocesor, GPU, I/O zařízení a úložiště dat lze připojit k datovému kanálu, musí PC, aby získal podporu rozhraní PCIe 6.0, dbát zvýšené opatrnosti při výběru kabelů, které zvládnou vysokorychlostní signály, a výrobci čipových sad musí také provést příslušné přípravy. Mluvčí Intelu odmítl sdělit, kdy bude do zařízení přidána podpora PCIe 6.0, ale potvrdil, že spotřebitelské procesory Alder Lake a serverové procesory Sapphire Rapids a Ponte Vecchio budou podporovat PCIe 5.0. NVIDIA také odmítla sdělit, kdy bude PCIe 6.0 představeno. Procesory BlueField-3 pro datová centra však již podporují PCIe 5.0. Specifikace PCIe specifikuje pouze funkce, výkon a parametry, které je třeba implementovat na fyzické vrstvě, ale nespecifikuje, jak je implementovat. Jinými slovy, výrobci si mohou navrhnout strukturu fyzické vrstvy PCIe podle vlastních potřeb a skutečných podmínek, aby zajistili funkčnost! Výrobci kabelů si tak mohou ušetřit místo!