Знайомство зі специфікаціями PCIe 5.0

• Знайомство зі специфікаціями PCIe 5.0

Специфікація PCIe 4.0 була завершена в 2017 році, але вона не підтримувалася споживчими платформами до 7-нм серії Rydragon 3000 від AMD, і раніше лише такі продукти, як суперкомп’ютери, високошвидкісні накопичувачі корпоративного класу та мережеві пристрої використовували технологію PCIe 4.0.Хоча технологія PCIe 4.0 ще не застосовувалася у великих масштабах, організація PCI-SIG вже давно розробляє швидший PCIe 5.0, швидкість сигналу подвоїлася з поточних 16GT/s до 32GT/s, пропускна здатність може досягати 128GB/ s, а специфікація версії 0.9/1.0 була завершена.Текст стандарту PCIe 6.0 версії v0.7 було надіслано членам, і розробка стандарту триває.Швидкість контактів PCIe 6.0 була збільшена до 64 GT/s, що у 8 разів перевищує швидкість PCIe 3.0, а пропускна здатність каналів x16 може перевищувати 256 ГБ/с.Іншими словами, для досягнення поточної швидкості PCIe 3.0 x8 потрібен лише один канал PCIe 6.0.Що стосується версії 0.7, PCIe 6.0 реалізував більшість функцій, які були спочатку оголошені, але енергоспоживання ще покращилосяd, і стандарт нещодавно представив механізм конфігурації живлення L0p.Звичайно, після анонсу в 2021 році PCIe 6.0 може бути комерційно доступним не раніше 2023 або 2024.Наприклад, PCIe 5.0 був схвалений у 2019 році, і лише зараз з’явилися випадки застосування

У порівнянні з попередніми стандартними специфікаціями, специфікації PCIe 4.0 з’явилися відносно пізно.Специфікації PCIe 3.0 були представлені в 2010 році, через 7 років після появи PCIe 4.0, тому термін служби специфікацій PCIe 4.0 може бути коротким.Зокрема, деякі постачальники почали розробляти пристрої фізичного рівня PCIe 5.0 PHY.

Організація PCI-SIG очікує, що ці два стандарти співіснуватимуть деякий час, а PCIe 5.0 в основному використовується для високопродуктивних пристроїв із вищими вимогами до пропускної здатності, таких як Gpus для AI, мережевих пристроїв тощо, що означає, що PCIe 5.0 з більшою ймовірністю з’явиться в центрах обробки даних, мережах і середовищах HPC.Пристрої з меншими вимогами до пропускної здатності, наприклад настільні ПК, можуть використовувати PCIe 4.0.

Для PCIe 5.0 швидкість сигналу було збільшено з 16GT/s PCIe 4.0 до 32GT/s, як і раніше використовується кодування 128/130, а пропускну здатність x16 збільшено з 64 ГБ/с до 128 ГБ/с.

Окрім подвоєння пропускної здатності, PCIe 5.0 вносить інші зміни, змінюючи електричну конструкцію для покращення цілісності сигналу, зворотної сумісності з PCIe тощо.Крім того, PCIe 5.0 розроблено з урахуванням нових стандартів, які зменшують затримку та ослаблення сигналу на великих відстанях.

Організація PCI-SIG очікує завершити версію 1.0 специфікації в першому кварталі цього року, але вони можуть розробляти стандарти, але вони не можуть контролювати, коли термінальний пристрій буде представлено на ринку, і очікується, що перший PCIe 5.0 Пристрої дебютують цього року, а в 2020 році з’явиться більше продуктів. Однак потреба у вищих швидкостях спонукала стандартний корпус визначити наступне покоління PCI Express.Мета PCIe 5.0 - збільшити швидкість стандарту в найкоротші терміни.Таким чином, PCIe 5.0 призначений для простого підвищення швидкості до стандарту PCIe 4.0 без будь-яких інших істотних нових функцій.

Наприклад, PCIe 5.0 не підтримує сигнали PAM 4 і включає лише нові функції, необхідні для того, щоб стандарт PCIe підтримував 32 GT/s у найкоротші терміни.

Апаратні проблеми

Основна проблема під час підготовки продукту для підтримки PCI Express 5.0 буде пов’язана з довжиною каналу.Чим вище швидкість сигналу, тим вище несуча частота сигналу, що передається через плату ПК.Два типи фізичних пошкоджень обмежують ступінь, до якого інженери можуть поширювати сигнали PCIe:

· 1. Загасання каналу

· 2. Відображення, які виникають у каналі через розриви імпедансу в контактах, з'єднувачах, наскрізних отворах та інших структурах.

Специфікація PCIe 5.0 використовує канали з ослабленням -36 дБ на 16 ГГц.Частота 16 ГГц відповідає частоті Найквіста для цифрових сигналів 32 ГТ/с.Наприклад, коли починається сигнал PCIe5.0, він може мати типову напругу від піку до піку 800 мВ.Однак після проходження рекомендованого каналу -36 дБ будь-яка схожість з відкритим оком втрачається.Лише шляхом застосування вирівнювання на основі передавача (деакцентування) і вирівнювання приймача (поєднання CTLE і DFE) сигнал PCIe5.0 може проходити через системний канал і точно інтерпретуватися приймачем.Мінімальна очікувана висота сигналу PCIe 5.0 становить 10 мВ (після вирівнювання).Навіть із майже ідеальним передавачем із низьким джиттером значне ослаблення каналу зменшує амплітуду сигналу до точки, коли будь-який інший тип пошкодження сигналу, викликаного відображенням і перехресними перешкодами, може бути закритий для відновлення зору.