- Úvod do specifikací PCIe 5.0
Specifikace PCIe 4.0 byla dokončena v roce 2017, ale spotřebitelské platformy ji nepodporovaly až do 7nm řady Rydragon 3000 od AMD a dříve technologii PCIe 4.0 používaly pouze produkty jako superpočítače, vysokorychlostní úložiště podnikové třídy a síťová zařízení. Ačkoli technologie PCIe 4.0 dosud nebyla aplikována ve velkém měřítku, organizace PCI-SIG již dlouho vyvíjí rychlejší PCIe 5.0, rychlost signálu se zdvojnásobila ze současných 16 GT/s na 32 GT/s, šířka pásma může dosáhnout 128 GB/s a byla dokončena specifikace verze 0.9/1.0. Členům byl zaslán text standardu PCIe 6.0 verze 0.7 a vývoj standardu je na dobré cestě. Rychlost přenosu dat mezi pinovými kanály PCIe 6.0 se zvýšila na 64 GT/s, což je 8krát více než u PCIe 3.0, a šířka pásma v kanálech x16 může být větší než 256 GB/s. Jinými slovy, současná rychlost PCIe 3.0 x8 vyžaduje k dosažení pouze jeden kanál PCIe 6.0. Co se týče verze 0.7, PCIe 6.0 dosáhlo většiny původně oznámených funkcí, ale spotřeba energie se ještě více zlepšila.d a standard nově zavedl konfiguraci napájení L0p. Samozřejmě, po oznámení v roce 2021 by PCIe 6.0 mohlo být komerčně dostupné nejdříve v roce 2023 nebo 2024. Například PCIe 5.0 bylo schváleno v roce 2019 a teprve nyní existují případy použití.
Ve srovnání s předchozími standardními specifikacemi přišly specifikace PCIe 4.0 relativně pozdě. Specifikace PCIe 3.0 byly představeny v roce 2010, 7 let po zavedení PCIe 4.0, takže životnost specifikací PCIe 4.0 může být krátká. Zejména někteří dodavatelé začali navrhovat zařízení fyzické vrstvy PCIe 5.0 PHY.
Organizace PCI-SIG očekává, že tyto dva standardy budou nějakou dobu koexistovat, a PCIe 5.0 se používá hlavně pro vysoce výkonná zařízení s vyššími požadavky na propustnost, jako jsou grafické procesory pro umělou inteligenci, síťová zařízení atd., což znamená, že PCIe 5.0 se s větší pravděpodobností objeví v datových centrech, sítích a HPC prostředích. Zařízení s menšími požadavky na propustnost, jako jsou stolní počítače, mohou používat PCIe 4.0.
Pro PCIe 5.0 byla přenosová rychlost signálu zvýšena z 16 GT/s u PCIe 4.0 na 32 GT/s, stále s kódováním 128/130, a šířka pásma x16 byla zvýšena z 64 GB/s na 128 GB/s.
Kromě zdvojnásobení šířky pásma přináší PCIe 5.0 i další změny, jako je změna elektrického provedení pro zlepšení integrity signálu, zpětná kompatibilita s PCIe a další. Kromě toho byl PCIe 5.0 navržen s novými standardy, které snižují latenci a útlum signálu na velké vzdálenosti.
Organizace PCI-SIG očekává dokončení verze 1.0 specifikace v prvním čtvrtletí letošního roku. Může sice vyvíjet standardy, ale nemůže kontrolovat, kdy bude koncové zařízení uvedeno na trh. Očekává se, že první zařízení PCIe 5.0 budou debutovat letos a další produkty se objeví v roce 2020. Potřeba vyšších rychlostí však vedla standardizační orgán k definování nové generace PCI Express. Cílem PCIe 5.0 je co nejrychleji zvýšit rychlost standardu. Proto je PCIe 5.0 navržen tak, aby jednoduše zvýšil rychlost na standard PCIe 4.0 bez jakýchkoli dalších významných nových funkcí.
Například PCIe 5.0 nepodporuje signály PAM 4 a obsahuje pouze nové funkce potřebné k tomu, aby standard PCIe mohl co nejkratší dobu podporovat 32 GT/s.
Hardwarové výzvy
Hlavní výzvou při přípravě produktu pro podporu PCI Express 5.0 bude délka kanálu. Čím vyšší je rychlost přenosu signálu, tím vyšší je nosná frekvence signálu přenášeného deskou plošných spojů. Dva typy fyzického poškození omezují rozsah, v jakém mohou inženýři šířit signály PCIe:
· 1. Útlum kanálu
· 2. Odrazy, ke kterým dochází v kanálu v důsledku nespojitostí impedance v pinech, konektorech, průchozích otvorech a dalších strukturách.
Specifikace PCIe 5.0 používá kanály s útlumem -36dB na frekvenci 16 GHz. Frekvence 16 GHz představuje Nyquistovu frekvenci pro digitální signály s rychlostí 32 GT/s. Například při spuštění signálu PCIe5.0 může mít typické napětí mezi špičkami 800 mV. Po průchodu doporučeným kanálem -36dB se však jakákoli podobnost s otevřeným okem ztrácí. Pouze aplikací ekvalizace na základě vysílače (deakcentace) a ekvalizace přijímače (kombinace CTLE a DFE) může signál PCIe5.0 projít systémovým kanálem a být přijímačem přesně interpretován. Minimální očekávaná výška oka signálu PCIe 5.0 je 10 mV (post-ekvalizace). I s téměř dokonalým vysílačem s nízkým jitterem výrazný útlum kanálu snižuje amplitudu signálu do bodu, kdy lze jakýkoli jiný typ poškození signálu způsobeného odrazem a přeslechem uzavřít, aby se obnovilo ekvalizace.
Čas zveřejnění: 6. července 2023
