IT系統(tǒng)架構(gòu)：PCIe6.0技術(shù)簡介

2020-04-09 21:12 作者：admin

 
PCIe無疑是最為流行的傳輸總線標準，這幾年的更新?lián)Q代也十分頻繁，目前PCIe 3.0是最普及的版本，PCIe 4.0也正在快速崛起，PCIe 5.0即將和大家見面，PCIe 6.0也正在快速推進制定中。 PCI-SIG組織最近宣布，PCIe 6.0規(guī)范已經(jīng)完成了0.5版本，并提供給組織成員，PCI Express 6.0是下一代標準，將在明年(2021年)按期發(fā)布最終正式版。按照最新公布的進展來看，PCIe 6.0已經(jīng)來到了v0.5版本，而接下里的v0.7版本和v0.9版本最為重要，一個是完整的草案，而另外一個最終的標準版本。PCIe每版規(guī)范的制定都要經(jīng)歷五個不同版本/階段：
· 0.3版本：初步概念，提出新規(guī)范的關(guān)鍵特性和架構(gòu)。
· 0.5版本：初始草案規(guī)范，確定新架構(gòu)的所有層面，并吸收0.3版本基礎上組織成員的反饋意見，并加入成員需求的新特性加的新特性。
· 0.7版本：完成版草案，新規(guī)范的方方面面都完全確定，電氣規(guī)范也必須通過測試芯片完成驗證。之后不會再加入新功能。
· 0.9版本：最終版草案，組織成員可以據(jù)此設計、開發(fā)自己的技術(shù)和產(chǎn)品。
· 1.0版本：最終正式版，公開發(fā)布。
事實上，0.5版本發(fā)布之后，廠商們已經(jīng)可以開始設計測試芯片，為后續(xù)工作提前做好準備。據(jù)悉，為了保證PCIe 6.0的通用性，其仍然向后兼容之前的5個版本，而新的標準將讓有效帶寬翻倍，達到了256 GB/s(一個x16插槽就能達到128GB/s)。為了實現(xiàn)有效帶寬翻倍，PCI-SIG在PCIe 6.0中實現(xiàn)PAM 4(脈沖幅度調(diào)制)信令，而不是NRZ編碼方案，并且還使用低延遲前向糾錯(FEC)附加機制。另外，PCIe 6.0的工作頻率為64 GHz，而PCIe 4.0和PCIe3.0的工作頻率分別為16 GHz和8 GHz。盡管升級速度加快，但是每一代PCIe規(guī)范的變化都相當大，尤其是帶寬每次都翻一番，并兼容所有前代規(guī)范。PCIe 6.0也不例外，向下兼容PCIe 5.0/4.0/3.0/2.0/1.0的同時，數(shù)據(jù)率或者說I/O帶寬會再次加倍來到64GT/s，PCIe6.0 x1單向?qū)嶋H帶寬8GB/s，PCIe 6.0 x16單向帶寬128GB/s、雙向帶寬256GB/s。 PCIe 6.0將延續(xù)PCIe 3.0時代引入的128b/130b編碼方式，但加入全新的脈沖幅度調(diào)制PAM4，取代PCIe 5.0 NRZ，可以在單個通道、同樣時間內(nèi)封包更多數(shù)據(jù)，以及低延遲前向糾錯(FEC)和相關(guān)機制，以改進帶寬效率。必須要說明的是，目前PCIe 3.0仍然是流行的，而PCIe 4.0硬件才陸續(xù)開始上市，所以PCIe 6.0規(guī)范2021年完成后，相關(guān)的硬件產(chǎn)品最快也要2022年才能見到了，所以路還是很漫長的。在PCIe4.0的支持方面，AMD走在了Intel前面，在7nm銳龍3000系列、7nm Vega20核心上率先支持PCIe 4.0技術(shù)。日前AMD官方介紹了PCIe 4.0技術(shù)的優(yōu)勢，他們給出了三個技術(shù)優(yōu)點：
· 速度更快，x16雙向帶寬達到了32GB/s，是PCIe 3.0的兩倍。
· 向下兼容，PCIe 4.0也能兼容PCIe 3.0設備。
· 更多連接，PCIe 4.0帶寬高，1條頂2條，可以連接更多設備而不需要擔心性能下降。
PCI-SIG組織正式發(fā)布了PCIe 4.0規(guī)范(版本號v1.0)強調(diào)，多卡直連以及AI參與的高吞吐計算中，PCI-E 4.0的高帶寬和高傳輸將發(fā)揮作用。AMD下一代的EPYC服務器芯片也支持PCIe 4.0(設計了128個通道)，將使用最高64物理核心，三級緩存達到256MB。PCIe的速度越來越快不僅對于工控領(lǐng)域重要非常，對于我們普通消費者也是意義重大。PCIe4.0或?qū)⑼苿覰VMe協(xié)議的固態(tài)硬盤的降價，因為通道數(shù)變少，意味著新SSD可以做的更小，成本更低。同時，該規(guī)范還可以促進10/25/100GE網(wǎng)絡互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展。然而，PCIe 5.0和PCIe 6.0的主流應用聚焦AI和機器學習，主要服務于Intel、AMD和英偉達。今年的PCI-SIG開發(fā)者大會可能將于6月初舉行，屆時會有超過25家組織成員對PCIe 6.0規(guī)范進行面對面討論，更多細節(jié)也會對外公布。
 
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