Introdución a PCIe 6.0

A organización PCI-SIG anunciou o lanzamento oficial do estándar de especificación PCIe 6.0 v1.0, declarando a súa finalización.

Continuando coa convención, a velocidade do ancho de banda continúa a duplicarse, ata 128 GB/s (unidireccional) en x16, e dado que a tecnoloxía PCIe permite o fluxo de datos bidireccional full-duplex, o rendemento total bidireccional é de 256 GB/s. Segundo o plan, haberá exemplos comerciais de 12 a 18 meses despois da publicación do estándar, que é arredor de 2023, que deberían estar primeiro na plataforma de servidor. PCIe 6.0 chegará a finais de ano como moi pronto, cun ancho de banda de 256 GB/s.

Voltando á tecnoloxía en si, PCIe 6.0 considérase o maior cambio nos case 20 anos de historia de PCIe. Para ser francos, PCIe 4.0/5.0 é unha modificación menor de 3.0, como a codificación 128b/130b baseada en NRZ (Non-Return-to-Zero).

PCIe 6.0 cambiou á sinalización AM de pulsos PAM4, codificación 1B-1B, un só sinal pode ter catro estados de codificación (00/01/10/11), o dobre que o anterior, o que permite unha frecuencia de ata 30 GHz. Non obstante, debido a que o sinal PAM4 é máis fráxil que o NRZ, está equipado cun mecanismo de corrección de erros de avance FEC para corrixir os erros de sinal na ligazón e garantir a integridade dos datos.

Ademais de PAM4 e FEC, a última tecnoloxía importante en PCIe 6.0 é o uso da codificación FLIT (Flow Control Unit) a nivel lóxico. De feito, PAM4, FLIT non é unha tecnoloxía nova, xa que se leva aplicando Ethernet de ultra alta velocidade de 200G+, e PAM4 non conseguiu promocionala a grande escala porque o custo da capa física é demasiado elevado.

Ademais, PCIe 6.0 segue sendo compatible con versións anteriores.

PCIe 6.0 continúa duplicando o ancho de banda de E/S a 64 GT/s segundo a tradición, o que se aplica ao ancho de banda unidireccional real de PCIe 6.0X1 de 8 GB/s, ao ancho de banda unidireccional de PCIe 6.0×16 de 128 GB/s e ao ancho de banda bidireccional de PCIe 6.0×16 de 256 GB/s. Os SSD PCIe 4.0 x4, que se usan amplamente hoxe en día, só necesitarán PCIe 6.0 x1 para facelo.

PCIe 6.0 continuará a codificación 128b/130b introducida na era de PCIe 3.0. Ademais do CRC orixinal, é interesante notar que o novo protocolo de canle tamén admite a codificación PAM-4 utilizada en Ethernet e GDDR6x, substituíndo a PCIe 5.0 NRZ. Pódense empaquetar máis datos nunha soa canle no mesmo período de tempo, así como un mecanismo de corrección de erros de datos de baixa latencia coñecido como corrección de erros de avance (FEC) para facer que o aumento do ancho de banda sexa viable e fiable.

Moita xente pode preguntarse se o ancho de banda de PCIe 3.0 a miúdo non se usa, pero para que serve o PCIe 6.0? Debido ao aumento das aplicacións que requiren moitos datos, incluída a intelixencia artificial, os canais de E/S con velocidades de transmisión máis rápidas son cada vez máis demandados polos clientes no mercado profesional, e o alto ancho de banda da tecnoloxía PCIe 6.0 pode liberar totalmente o rendemento dos produtos que requiren un alto ancho de banda de E/S, incluídos os aceleradores, a aprendizaxe automática e as aplicacións HPC. PCI-SIG tamén espera beneficiarse da crecente industria do automóbil, que é un punto álxido para os semicondutores, e o Grupo de Interese Especial de PCI formou un novo grupo de traballo de tecnoloxía PCIe para centrarse en como aumentar a adopción da tecnoloxía PCIe na industria do automóbil, xa que é evidente a maior demanda de ancho de banda do ecosistema. Non obstante, como o microprocesador, a GPU, o dispositivo de E/S e o almacenamento de datos poden conectarse ao canal de datos, o PC obtén o soporte da interface PCIe 6.0, os fabricantes de placas base deben ter moito coidado á hora de colocar o cable que poida manexar sinais de alta velocidade, e os fabricantes de chipsets tamén deben facer os preparativos pertinentes. Un portavoz de Intel non quixo dicir cando se engadirá a compatibilidade con PCIe 6.0 aos dispositivos, pero confirmou que os dispositivos de consumo Alder Lake e os Sapphire Rapids e Ponte Vecchio do lado do servidor admitirán PCIe 5.0. NVIDIA tampouco quixo dicir cando se introducirá PCIe 6.0. Non obstante, os Dpus BlueField-3 para centros de datos xa admiten PCIe 5.0; a especificación PCIe só especifica as funcións, o rendemento e os parámetros que deben implementarse na capa física, pero non especifica como implementalos. Noutras palabras, os fabricantes poden deseñar a estrutura da capa física de PCIe segundo as súas propias necesidades e condicións reais para garantir a funcionalidade! Os fabricantes de cables poden xogar máis espazo!