Sissejuhatus PCIe 5.0 spetsifikatsioonidesse

• Sissejuhatus PCIe 5.0 spetsifikatsioonidesse

PCIe 4.0 spetsifikatsioon valmis 2017. aastal, kuid tarbijaplatvormid ei toetanud seda enne AMD 7nm Rydragon 3000 seeriat ja varem kasutasid PCIe 4.0 tehnoloogiat ainult sellised tooted nagu superarvutid, ettevõtteklassi kiire salvestusruum ja võrguseadmed.Kuigi PCIe 4.0 tehnoloogiat pole veel laialdaselt rakendatud, on PCI-SIG organisatsioon pikka aega arendanud kiiremat PCIe 5.0, signaali kiirus on praeguselt 16GT/s kahekordistunud 32GT/s-ni, ribalaius võib ulatuda 128GB/ s ja versiooni 0.9/1.0 spetsifikatsioon on valmis.PCIe 6.0 standardteksti versioon v0.7 on liikmetele saadetud ja standardi arendamine käib.PCIe 6.0 kontaktsagedust on suurendatud 64 GT/s-ni, mis on 8 korda suurem kui PCIe 3.0 puhul, ja ribalaius x16 kanalites võib olla suurem kui 256 GB/s.Teisisõnu, praeguse PCIe 3.0 x8 kiiruse saavutamiseks on vaja ainult ühte PCIe 6.0 kanalit.Mis puutub versioonisse 0.7, siis PCIe 6.0 on saavutanud enamiku algselt välja kuulutatud funktsioonidest, kuid energiatarve paraneb veelgid ja standard on äsja kasutusele võtnud L0p toitekonfiguratsiooni käigu.Loomulikult saab PCIe 6.0 pärast väljakuulutamist 2021. aastal kaubanduslikult saadaval olla kõige varem 2023. või 2024. aastal.Näiteks PCIe 5.0 kiideti heaks 2019. aastal ja alles nüüd on rakendusjuhtumeid

Võrreldes eelmiste standardsete spetsifikatsioonidega, tulid PCIe 4.0 spetsifikatsioonid suhteliselt hilja.PCIe 3.0 spetsifikatsioonid tutvustati 2010. aastal, 7 aastat pärast PCIe 4.0 kasutuselevõttu, seega võib PCIe 4.0 spetsifikatsioonide eluiga olla lühike.Eelkõige on mõned müüjad hakanud projekteerima PCIe 5.0 PHY füüsilise kihi seadmeid.

PCI-SIG organisatsioon eeldab, et need kaks standardit eksisteerivad mõnda aega koos ja PCIe 5.0 kasutatakse peamiselt suure jõudlusega seadmete jaoks, millel on suuremad läbilaskevõime nõuded, nagu AI jaoks mõeldud Gpus, võrguseadmed jne, mis tähendab, et PCIe 5.0 on tõenäolisemalt andmekeskuse, võrgu ja HPC keskkondades.Väiksema ribalaiuse nõudega seadmed, näiteks lauaarvutid, saavad kasutada PCIe 4.0.

PCIe 5.0 puhul on signaali kiirust suurendatud PCIe 4.0 16GT/s-lt 32GT/s-le, kasutades endiselt 128/130 kodeeringut, ja x16 ribalaiust on suurendatud 64GB/s-lt 128GB/s-le.

Lisaks ribalaiuse kahekordistamisele toob PCIe 5.0 kaasa muid muudatusi, muutes elektrilist disaini, et parandada signaali terviklikkust, tagasiühilduvust PCIe-ga ja palju muud.Lisaks on PCIe 5.0 loodud uute standarditega, mis vähendavad latentsust ja signaali sumbumist pikkadel vahemaadel.

PCI-SIG organisatsioon loodab spetsifikatsiooni 1.0 versiooni valmis saada käesoleva aasta esimeses kvartalis, kuid nad võivad välja töötada standardeid, kuid nad ei saa kontrollida, millal lõppseade turule tuuakse, ning eeldatavasti on esimene PCIe 5.0 seadmed debüteerivad sel aastal ja 2020. aastal ilmub rohkem tooteid. Vajadus suuremate kiiruste järele ajendas aga standardkere määratlema järgmise põlvkonna PCI Expressi.PCIe 5.0 eesmärk on tõsta standardi kiirust võimalikult lühikese ajaga.Seetõttu on PCIe 5.0 loodud lihtsalt kiiruse suurendamiseks PCIe 4.0 standardile ilma muude oluliste uute funktsioonideta.

Näiteks PCIe 5.0 ei toeta PAM 4 signaale ja sisaldab ainult uusi funktsioone, mis on vajalikud selleks, et PCIe standard toetaks 32 GT/s võimalikult lühikese aja jooksul.

Riistvara väljakutsed

PCI Express 5.0 toega toote ettevalmistamise peamine väljakutse on seotud kanali pikkusega.Mida kiirem on signaali kiirus, seda kõrgem on PC-plaadi kaudu edastatava signaali kandesagedus.Kaht tüüpi füüsilised kahjustused piiravad seda, mil määral insenerid saavad PCIe signaale levitada:

· 1. Kanali sumbumine

· 2. Peegeldused, mis tekivad kanalis impedantsi katkestuste tõttu kontaktides, pistikutes, läbivates avades ja muudes struktuurides.

PCIe 5.0 spetsifikatsioon kasutab -36 dB sumbumisega kanaleid sagedusel 16 GHz.Sagedus 16 GHz tähistab Nyquisti sagedust 32 GT/s digitaalsignaalide jaoks.Näiteks kui PCIe5.0 signaal käivitub, võib selle tüüpiline tipp-tipppinge olla 800 mV.Pärast soovitatud -36dB kanali läbimist kaob aga igasugune sarnasus avatud silmaga.PCIe5.0 signaal läbib süsteemi kanalit ja seda saab vastuvõtja täpselt tõlgendada ainult saatjapõhise võrdsustamise (de-akcentuating) ja vastuvõtja võrdsustuse (CTLE ja DFE kombinatsioon) rakendamisega.PCIe 5.0 signaali minimaalne eeldatav silmade kõrgus on 10 mV (järelekvaliseerimine).Isegi peaaegu täiusliku madala värinaga saatja puhul vähendab kanali märkimisväärne sumbumine signaali amplituudi nii kaugele, et silma taastamiseks saab sulgeda mis tahes muud tüüpi peegeldumisest ja läbirääkimisest põhjustatud signaalikahjustused.