Вступ до PCIe 6.0

Організація PCI-SIG оголосила про офіційний випуск стандарту специфікації PCIe 6.0 версії 1.0, оголосивши про його завершення.

Продовжуючи традицію, швидкість пропускної здатності продовжує подвоюватися до 128 ГБ/с (в односпрямованому напрямку) при x16, а оскільки технологія PCIe дозволяє повнодуплексний двонаправлений потік даних, загальна двостороння пропускна здатність становить 256 ГБ/с. Згідно з планом, комерційні зразки з'являться через 12-18 місяців після публікації стандарту, що приблизно у 2023 році, і спочатку вони мають бути на серверній платформі. PCIe 6.0 з'явиться не раніше кінця року з пропускною здатністю 256 ГБ/с.

Повертаючись до самої технології, PCIe 6.0 вважається найбільшою зміною за майже 20-річну історію PCIe. Відверто кажучи, PCIe 4.0/5.0 – це незначна модифікація 3.0, така як кодування 128b/130b на основі NRZ (без повернення до нуля).

PCIe 6.0 перейшов на імпульсну AM-сигналізацію PAM4 з кодуванням 1B-1B, один сигнал може мати чотири стани кодування (00/01/10/11), що вдвічі більше, ніж попереднє, що дозволяє використовувати частоту до 30 ГГц. Однак, оскільки сигнал PAM4 є більш крихким, ніж NRZ, він оснащений механізмом прямої корекції помилок FEC для виправлення помилок сигналу в каналі та забезпечення цілісності даних.

Окрім PAM4 та FEC, останньою важливою технологією в PCIe 6.0 є використання кодування FLIT (Flow Control Unit) на логічному рівні. Фактично, PAM4, FLIT не є новою технологією, яка вже давно застосовується в надшвидкісному Ethernet 200G+, проте PAM4 не змогла отримати масового просування через занадто високу вартість фізичного рівня.

Крім того, PCIe 6.0 залишається зворотно сумісним.

PCIe 6.0 продовжує подвоювати пропускну здатність вводу/виводу до 64 ГТ/с згідно з традицією, що застосовується до фактичної односпрямованої пропускної здатності PCIe 6.0X1 8 ГБ/с, односпрямованої пропускної здатності PCIe 6.0×16 128 ГБ/с та двонаправленої пропускної здатності pcie 6.0×16 256 ГБ/с. Твердотільним накопичувачам PCIe 4.0 x4, які широко використовуються сьогодні, для цього знадобиться лише PCIe 6.0 x1.

PCIe 6.0 продовжить кодування 128b/130b, запроваджене в еру PCIe 3.0. Окрім оригінального CRC, цікаво відзначити, що новий протокол каналу також підтримує кодування PAM-4, яке використовується в Ethernet та GDDR6x, замінюючи PCIe 5.0 NRZ. Більше даних може бути упаковано в один канал за той самий проміжок часу, а також механізм корекції помилок даних з низькою затримкою, відомий як пряма корекція помилок (FEC), щоб зробити збільшення пропускної здатності можливим та надійним.

Багато хто може запитати, чи часто пропускна здатність PCIe 3.0 не використовується, тож навіщо тоді PCIe 6.0? Через зростання кількості програм, що потребують багато даних, включаючи штучний інтелект, канали вводу-виводу з вищою швидкістю передачі даних стають все більш затребуваними клієнтами на професійному ринку, а висока пропускна здатність технології PCIe 6.0 може повністю розкрити продуктивність продуктів, що потребують високої пропускної здатності вводу-виводу, включаючи прискорювачі, машинне навчання та програми високопродуктивних обчислень. PCI-SIG також сподівається отримати вигоду від зростання автомобільної промисловості, яка є гарячою точкою для напівпровідників, і PCI-Special Interest Group створила нову робочу групу з технології PCIe, щоб зосередитися на тому, як збільшити впровадження технології PCIe в автомобільній промисловості, оскільки очевидний зростаючий попит екосистеми на пропускну здатність. Однак, оскільки мікропроцесор, графічний процесор, пристрій вводу-виводу та сховище даних можуть бути підключені до каналу даних, ПК повинен отримати підтримку інтерфейсу PCIe 6.0, тому виробникам материнських плат необхідно бути особливо обережними, щоб розташувати кабель, який може обробляти високошвидкісні сигнали, а виробникам чіпсетів також необхідно провести відповідну підготовку. Речник Intel відмовився повідомити, коли підтримка PCIe 6.0 буде додана до пристроїв, але підтвердив, що споживчі Alder Lake та серверні Sapphire Rapids і Ponte Vecchio підтримуватимуть PCIe 5.0. NVIDIA також відмовилася повідомити, коли буде представлено PCIe 6.0. Однак, процесори BlueField-3 для центрів обробки даних вже підтримують PCIe 5.0; специфікація PCIe визначає лише функції, продуктивність та параметри, які необхідно реалізувати на фізичному рівні, але не уточнює, як їх реалізувати. Іншими словами, виробники можуть проектувати структуру фізичного рівня PCIe відповідно до власних потреб та фактичних умов, щоб забезпечити функціональність! Виробники кабелів можуть отримати більше місця!