Увод у PCIe 5.0 спецификације

• Увод у PCIe 5.0 спецификације

Спецификација PCIe 4.0 је завршена 2017. године, али је потрошачке платформе нису подржавале све до AMD-ове 7nm Rydragon 3000 серије, а раније су само производи попут суперрачунара, брзог складиштења података пословне класе и мрежних уређаја користили PCIe 4.0 технологију. Иако PCIe 4.0 технологија још увек није примењена у великим размерама, организација PCI-SIG већ дуго развија бржи PCIe 5.0, брзина сигнала је удвостручена са тренутних 16GT/s на 32GT/s, пропусни опсег може достићи 128GB/s, а спецификација верзије 0.9/1.0 је завршена. Верзија v0.7 текста стандарда PCIe 6.0 је послата члановима, а развој стандарда је у току. Брзина пинова PCIe 6.0 је повећана на 64 GT/s, што је 8 пута више од PCIe 3.0, а пропусни опсег у x16 каналима може бити већи од 256GB/s. Другим речима, тренутна брзина PCIe 3.0 x8 захтева само један PCIe 6.0 канал да би се постигла. Што се тиче v0.7, PCIe 6.0 је постигао већину првобитно најављених карактеристика, али је потрошња енергије и даље побољшана.д, а стандард је недавно увео L0p конфигурацију напајања. Наравно, након најаве 2021. године, PCIe 6.0 може бити комерцијално доступан најраније 2023. или 2024. године. На пример, PCIe 5.0 је одобрен 2019. године, и тек сада постоје случајеви примене.

У поређењу са претходним стандардним спецификацијама, спецификације PCIe 4.0 су стигле релативно касно. Спецификације PCIe 3.0 су представљене 2010. године, 7 година након увођења PCIe 4.0, тако да век трајања спецификација PCIe 4.0 може бити кратак. Конкретно, неки произвођачи су почели да дизајнирају уређаје физичког слоја PCIe 5.0 PHY.

Организација PCI-SIG очекује да ће ова два стандарда коегзистирати неко време, а PCIe 5.0 се углавном користи за уређаје високих перформанси са већим захтевима за пропусним опсегом, као што су GPU-ови за вештачку интелигенцију, мрежни уређаји и тако даље, што значи да је вероватније да ће се PCIe 5.0 појавити у дата центрима, мрежама и HPC окружењима. Уређаји са мањим захтевима за пропусним опсегом, као што су десктоп рачунари, могу користити PCIe 4.0.

За PCIe 5.0, брзина сигнала је повећана са 16GT/s код PCIe 4.0 на 32GT/s, уз и даље коришћење 128/130 кодирања, а x16 пропусни опсег је повећан са 64GB/s на 128GB/s.

Поред удвостручавања пропусног опсега, PCIe 5.0 доноси и друге промене, мењајући електрични дизајн ради побољшања интегритета сигнала, компатибилност са PCIe и још много тога. Поред тога, PCIe 5.0 је дизајниран са новим стандардима који смањују латенцију и слабљење сигнала на великим удаљеностима.

Организација PCI-SIG очекује да ће завршити верзију 1.0 спецификације у првом кварталу ове године, али могу да развију стандарде, али не могу да контролишу када ће терминални уређај бити представљен на тржишту, и очекује се да ће први PCIe 5.0 уређаји дебитовати ове године, а више производа ће се појавити 2020. године. Међутим, потреба за већим брзинама подстакла је тело за стандардизацију да дефинише следећу генерацију PCI Express-а. Циљ PCIe 5.0 је да повећа брзину стандарда у најкраћем могућем року. Стога је PCIe 5.0 дизајниран да једноставно повећа брзину на PCIe 4.0 стандард без икаквих других значајних нових функција.

На пример, PCIe 5.0 не подржава PAM 4 сигнале и укључује само нове функције потребне да би PCIe стандард могао да подржи 32 GT/s у најкраћем могућем року.

Хардверски изазови

Главни изазов у припреми производа који подржава PCI Express 5.0 биће повезан са дужином канала. Што је брзина сигнала већа, то је већа носећа фреквенција сигнала који се преноси кроз штампану плочу. Две врсте физичких оштећења ограничавају степен до ког инжењери могу да пропагирају PCIe сигнале:

· 1. Слабљење канала

· 2. Рефлексије које се јављају у каналу због дисконтинуитета импедансе у пиновима, конекторима, пролазним рупама и другим структурама.

Спецификација PCIe 5.0 користи канале са слабљењем од -36dB на 16 GHz. Фреквенција од 16 GHz представља Никвистову фреквенцију за дигиталне сигнале од 32 GT/s. На пример, када PCIe5.0 сигнал почне, може имати типичан напон од врха до врха од 800 mV. Међутим, након проласка кроз препоручени канал од -36dB, губи се свака сличност са отвореним оком. Само применом изједначавања на бази предајника (деакцентовање) и изједначавања пријемника (комбинација CTLE и DFE) PCIe5.0 сигнал може проћи кроз системски канал и бити тачно интерпретиран од стране пријемника. Минимална очекивана висина ока PCIe 5.0 сигнала је 10mV (након изједначавања). Чак и са скоро савршеним предајником са ниским подрхтавањем, значајно слабљење канала смањује амплитуду сигнала до тачке где се било која друга врста оштећења сигнала изазвана рефлексијом и преслушкивањем може затворити да би се око вратило.