Bevezetés a PCIe 5.0 specifikációiba

• Bevezetés a PCIe 5.0 specifikációiba

A PCIe 4.0 specifikáció 2017-ben készült el, de az AMD 7 nm-es Rydragon 3000-es sorozatáig nem támogatták a fogyasztói platformok, korábban pedig csak olyan termékek alkalmaztak PCIe 4.0 technológiát, mint a szuperszámítástechnika, a vállalati szintű nagysebességű tárolók és a hálózati eszközök.Bár a PCIe 4.0 technológiát még nem alkalmazták széles körben, a PCI-SIG szervezet már régóta fejleszt egy gyorsabb PCIe 5.0-t, a jelsebesség a jelenlegi 16GT/s-ról megduplázódott 32GT/s-ra, a sávszélesség elérheti a 128GB/ s, és a 0.9/1.0 verzió specifikációja elkészült.A PCIe 6.0 szabvány szövegének v0.7-es verzióját elküldtük a tagoknak, és a szabvány fejlesztése jó úton halad.A PCIe 6.0 pin-sebessége 64 GT/s-ra nőtt, ami 8-szorosa a PCIe 3.0-énak, az x16-os csatornák sávszélessége pedig meghaladhatja a 256 GB/s-ot.Más szavakkal, a PCIe 3.0 x8 jelenlegi sebességéhez csak egy PCIe 6.0 csatorna szükséges.Ami a v0.7-et illeti, a PCIe 6.0 elérte az eredetileg bejelentett funkciók többségét, de az energiafogyasztás továbbra is javuld, és a szabvány újonnan vezette be az L0p teljesítménykonfigurációs sebességváltót.Természetesen a 2021-es bejelentés után a PCIe 6.0 legkorábban 2023-ban vagy 2024-ben kerülhet kereskedelmi forgalomba.Például a PCIe 5.0-t 2019-ben hagyták jóvá, és csak most vannak alkalmazási esetek

A korábbi szabványos specifikációkhoz képest a PCIe 4.0 specifikációi viszonylag későn jelentek meg.A PCIe 3.0 specifikációit 2010-ben vezették be, 7 évvel a PCIe 4.0 bevezetése után, így a PCIe 4.0 specifikációk élettartama rövid lehet.Egyes gyártók különösen PCIe 5.0 PHY fizikai rétegű eszközök tervezésébe kezdtek.

A PCI-SIG szervezet arra számít, hogy a két szabvány egy ideig együtt fog létezni, és a PCIe 5.0-t főként a nagyobb teljesítményigényű, nagy teljesítményű eszközökhöz használják, mint például a Gpus for AI, hálózati eszközök stb., ami azt jelenti, hogy a PCIe 5.0 nagyobb valószínűséggel jelennek meg adatközpontban, hálózati és HPC környezetben.A kisebb sávszélességigényű eszközök, például az asztali számítógépek, használhatják a PCIe 4.0-t.

A PCIe 5.0 esetében a PCIe 4.0 16 GT/s-ról 32 GT/s-ra nőtt, továbbra is 128/130 kódolás mellett, az x16 sávszélesség pedig 64 GB/s-ról 128 GB/s-ra nőtt.

A sávszélesség megduplázódása mellett a PCIe 5.0 más változásokat is hoz, megváltoztatja az elektromos tervezést a jel integritásának javítása, a PCIe-vel való visszafelé kompatibilitás és egyebek érdekében.Ezenkívül a PCIe 5.0 új szabványokkal lett kialakítva, amelyek csökkentik a késleltetést és a jelgyengülést nagy távolságokon.

A PCI-SIG szervezet a specifikáció 1.0-s verziójának várhatóan még idén elkészül az első negyedévben, de szabványokat tudnak fejleszteni, de nem tudják szabályozni, hogy mikor kerül piacra a terminál, illetve várhatóan az első PCIe 5.0 Az eszközök idén debütálnak, és 2020-ban több termék is megjelenik. A nagyobb sebesség iránti igény azonban arra késztette a szabványos testet, hogy meghatározza a PCI Express következő generációját.A PCIe 5.0 célja, hogy a lehető legrövidebb időn belül növelje a szabvány sebességét.Ezért a PCIe 5.0-t úgy tervezték, hogy a sebességet egyszerűen a PCIe 4.0 szabványhoz növelje, minden további jelentős újdonság nélkül.

Például a PCIe 5.0 nem támogatja a PAM 4 jeleket, és csak azokat az új szolgáltatásokat tartalmazza, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a PCIe szabvány a lehető legrövidebb időn belül támogassa a 32 GT/s sebességet.

Hardveres kihívások

A PCI Express 5.0 támogatására szolgáló termék előkészítésének fő kihívása a csatorna hosszához kapcsolódik.Minél gyorsabb a jel sebessége, annál nagyobb a PC-kártyán keresztül továbbított jel vivőfrekvenciája.Kétféle fizikai sérülés korlátozza a mérnökök PCIe jelek terjesztésének mértékét:

· 1. Csatorna csillapítása

· 2. A csatornában a tüskékben, csatlakozókban, átmenő lyukakban és egyéb szerkezetekben előforduló impedancia szakadások miatt fellépő visszaverődések.

A PCIe 5.0 specifikáció -36 dB csillapítású csatornákat használ 16 GHz-en.A 16 GHz-es frekvencia a 32 GT/s digitális jelek Nyquist frekvenciáját jelenti.Például amikor a PCIe5.0 jel elindul, tipikus csúcstól csúcsig 800 mV feszültsége lehet.Az ajánlott -36 dB-es csatornán való áthaladás után azonban minden nyitott szemhez való hasonlóság elveszik.Csak adó alapú kiegyenlítés (de-akcentuating) és vevőkiegyenlítés (CTLE és DFE kombinációja) alkalmazásával képes a PCIe5.0 jel áthaladni a rendszercsatornán, és a vevő pontosan értelmezni tudja.A PCIe 5.0 jel minimális elvárt szemmagassága 10 mV (utókiegyenlítés).A csatorna jelentős csillapítása még egy közel tökéletes alacsony jitterű adó esetén is olyan mértékben csökkenti a jel amplitúdóját, hogy a visszaverődés és az áthallás által okozott bármilyen más jelkárosodást be lehessen zárni a szem helyreállítása érdekében.