Новости про PCI-Express 6.0 и стандарты

Как и ожидалось изначально, PCIe 6.0 предложит удвоение скорости передачи данных, что крайне важно для сфер с интенсивным обменом данными, таких как High Performance Computing (HPC), центров обработки данных, edge-систем, систем искусственного интеллекта и машинного обучения, автомобилях и интернете вещей, а так в военной сфере.

Ключевые изменения в спецификации PCIe 6.0:

• Удвоение пропускной способности до 64 ГТ/с. При использовании 16 линий можно добиться скорости передачи данных в 256 ГБ/с.
• Низкие задержки. Для этого используется кодирование на базе контроля потока с фиксированным размером блока, который позволяет проводить простое сигналирование и надёжную проверку точности при прямой коррекции ошибок с импульсной амплитудной модуляцией на 4 уровнях (PAM4) без влияния на задержки.
• Обратная совместимость. Стандарт совместим со всеми предыдущими поколениями PCIe, что сокращает вложения при апгрейде.

Для лучшего понимания возможностей новой версии шины PCI-SIG опубликовала соответствующие образовательные ресурсы.

Несмотря на то, что на рынке пока нет материнских плат и процессоров с PCIe 5.0 (но будут уже через месяц), производители компьютерной техники уже могут начать реализацию следующей версии шины в своих продуктах. Более никаких значимых изменений в спецификацию внесено не будет, ну кроме как в случае выявления серьёзной проблемы.

Версия 6 станет первой среди всех поколений шины PCIe, где будет использован метод кодирования PAM-4, который применяется, в частности, в памяти GDDR6. Благодаря этому за один такт можно будет переслать вдвое больше данных чем в PCIe 5.0, то есть 64 ГТ/с. Ещё одной ключевой функцией стала поддержка FEC, или прямой коррекции ошибок с низкими задержками, что позволит сохранить целостность данных.

Стандарт PCIe 6.0 будет обратно совместим со всеми действующими версиями шины.

Финальная спецификация шины PCIe 6.0 вряд ли будет утверждена в этом году, однако по первоначальному плану все работы должны были быть окончены в 2021 году.

Решение получат компании, интегрированные с её дизайном. Изготавливаться продукт будет по новой 5 нм технологии. Компания Synopsys, используя DesignWare для шины PCIe 6.0, предложит заказчикам новый контроллер, физический интерфейс и верификацию средств интеллектуальной собственности.

В новой шине скорость связи составляет 64 Гб/с на контакт, что в 8 раз больше, чем в PCIe 3.0. При этом стандарт не только увеличит скорость, но и позволит снизить энергопотребление при передаче между чипами и картами расширения.

Совсем недавно мы перешли на стандарт PCIe 4.0. Вначале нам его обеспечила AMD, а недавно и Intel с выпуском Rocket Lake-S. Шина PCIe 5.0 пока недоступна потребителям, однако это не остановило Synopsys, решение которой пригодится в высокопроизводительных вычислениях, ИИ и крупных сетевых хранилищах.

Новая шина обеспечит удвоение скорости, по сравнению с PCIe 5.0, а в сравнении с PCIe 4.0 прирост будет четырёхкратным. Современным видеокартам хватает 8 линий PCIe 3.0, но при использовании 6-й версии шины, скорость вырастет в 8 раз, а значит, количество линий можно будет сократить до одной.

В настоящее время стандарт PCIe 6.0 соответствует большинству требований по конструкции. Исключением является питание, однако новый режим энергопотребления L0p должен решить эту проблему.

Кроме увеличения скорости и снижения энергопотребления новый стандарт обеспечивает новую форму коррекции ошибок Forward Error Correction (FEC), которая повысит надёжность и увеличит скорость передачи данных. Эта система коррекции, наряду с сигналами PAM4 и обеспечит PCIe 6.0 удвоение пропускной способности.

Шина нацелена на соответствие нуждам широкого спектра вычислительных устройств, от потребительских и промышленных компьютеров, до систем искусственного интеллекта, облачных вычислений и облачных накопителей.

Все предыдущие поколения PCI-e получали удвоение пропускной способности. Эта тенденция сохранится и в будущем, а потому PCI-e 6.0 получит скорость в 64 ГТ/с на каждую линию.

Как видно на графике, передача данных будет осуществляться на скорости в 8 ГБ/с для каждой линии. Это значит, что полноценный 16-линейный слот позволит передавать данные на скорости в 128 ГБ/с. Если эта спецификация будет принята для потребительских компьютеров, это может означать конец эпохи полноразмерных слотов PCI-e для видеокарт, ведь их возможности будут избыточны. К примеру, уже сейчас видеокарта AMD Radeon RX 5500 XT благодаря шине PCIe 4.0 использует лишь 8 линий связи.

Как и в прошлые разы, шина PCIe 6.0 обеспечит удвоение скорости передачи, по отношению к PCIe 5.0, или «учетверение» по сравнению с PCIe 4.0. Таким образом, лишь одна линия PCIe 6.0 будет эквивалента по скорости нынешнему слоту х8 PCIe 3.0.

Разработчики планируют ратифицировать новый стандарт в 2021 году.

Главные функция PCIe 6.0 таковы:

• Обеспечение скорости передачи данных в 64 ГТ/с и до 256 ГБ/с в конфигурации х16.
• Использование PAM-4 (Pulse Amplitude Modulation — импульсной амплитудной модуляции на 4-х уровнях), кодирование и улучшение нынешней 56G PAM-4.
• Включение прямой коррекции ошибок (Forward Error Correction — FEC) с низкими задержками с дополнительными механизмами повышения эффективности пропускной способности.
• Обеспечение обратной совместимости со всеми прошлыми поколениями технологии PCIe.

Таким образом, новый стандарт обещает невероятные скорости и специальные решения, призванные эту скорость обеспечить. Это, конечно, радует, но не сильно ли быстро протекает эволюция шины?