Plăcile de bază PCIe 4.0 încep abia acum să fie livrate clienților, dar asta nu încetinește dezvoltarea acestui standard crucial pentru conexiuni periferice. PCIe 6.0 este deja pe masă, cu îmbunătățiri concrete față de standardul actual de ultimă oră.
Deoarece PCIe devine fundamental în computerele de toate formele și dimensiunile, merită să vorbim despre ce este PCIe, pentru ce este folosit și despre ce va oferi noul PCIe 6.0 în viitor.
Noțiunile de bază ale PCIe
PCIe este prescurtarea de la Peripheral Component Interconnect Express. Unii dintre cititorii noștri care sunt în preajma computerelor de ceva vreme s-ar putea să-și amintească vechiul standard PCI, dar PCIe este la standardul PCI original, așa cum un avion de luptă este la un avion de hârtie.
PCIe este atât un protocol, cât și un standard de conexiune hardware fizică. Cel mai comun standard de conectare hardware PCIe este slotul de expansiune al plăcii de bază. Conectați cardurile de expansiune la aceste sloturi, iar comunicarea are loc prin pinii de conectare. Cu toate acestea, este posibil să trimiteți semnale de protocol PCIe prin alte tipuri de conexiuni.
SSD-urile NVME care utilizează conectorul M.2 pot folosi PCIe, iar acest lucru nu pare să fie diferit de computer de un SSD conectat printr-un slot PCIe standard. Standardele Thunderbolt 3 și 4 acceptă și trimiterea de semnale PCIe printr-un cablu. Acesta este modul în care sunt posibile eGPU-uri (plăci grafice externe).
Dispozitivele PCIe trimit date în serie, dar pe mai multe benzi paralele. Un slot PCIe x16 pe placa de bază a unui computer poate găzdui șaisprezece canale de date simultan. PCIe oferă, de asemenea, sloturi x8, x4 și x1. În general, plăcile grafice folosesc slotul x16 deoarece au nevoie de cât mai multă lățime de bandă. În timp ce sloturile mai lente sunt de obicei mai scurte din punct de vedere fizic, este obișnuit ca lungimea x16, în afară de cea principală, să fie x8.
Plăcile PCIe oferă compatibilitate inversă și compatibilitate încrucișată, astfel încât să puteți introduce o cartelă x4 în orice slot PCIe care îl va găzdui fizic. Doar că vei irosi toate benzile PCIe pe care placa x4 nu o folosește. Același lucru este valabil și pentru utilizarea unei plăci PCIe 5.0 într-un slot 4.0, de exemplu. Va funcționa, dar va fi limitat la cel mai mic numitor comun.
Cine decide standardul PCIe?
.Standardul PCI Express este proiectat și aprobat de către Grupul de interes special PCI (PCI-SIG), un consorțiu cu membri din industria electronică și computerizată cu un interes personal în tehnologie.
PCI-SIG a fost fondat în 1992 ca un grup însărcinat să ajute producătorii de computere să implementeze corect standardul Intel PCI. Astăzi este o organizație nonprofit cu peste 800 de membri.
Placa PCI-SIG are AMD, ARM, Dell, IBM, Intel, Nvidia, Qualcomm și alți membri. S-ar putea să recunoașteți aceste nume ca producători importanți de dispozitive de calcul și, având un standard comun, munca le face mult mai ușoară, ca să nu mai vorbim de viața clienților lor!
La ce este folosit PCIe?
Am menționat deja cardurile de expansiune și SSD-urile mai sus, așa că probabil că aveți o idee generală despre utilizările PCIe.
Standardul PCIe conectează aproape orice dispozitiv periferic extern pe care ți-l poți imagina. Oferă o lățime de bandă mult mai mare decât USB, mai ales când se uită la mai multe benzi. PCIe oferă, de asemenea, o cale directă către CPU, făcându-l perfect pentru aplicații de mare viteză, cu latență redusă.
GPU-urile moderne folosesc șaisprezece benzi de lățime de bandă PCIe pentru a-și maximiza performanța, dar nu orice periferic are nevoie de atât de multă lățime de bandă. Cele mai recente SSD-uri PCIe 4.0 folosesc „doar” patru benzi, dar asta este suficient pentru a scoate din apă standardul SATA. În timp ce SATA ajunge la 600 MB/s, unitățile PCIe 4.0 de ultimă generație se pot deplasa cu mai mult de 7000 MB/s.
Plăcile de extensie PCIe găzduiesc, de asemenea, plăci de sunet, plăci de captură video, adaptor Ethernet de 10 Gb, plăci WiFi 6, Fulger sau controlere USB și multe altele. Perifericele care sunt integrate în placa de bază a computerului utilizează, de asemenea, PCI Express. Doar că cablajul este permanent și nu sub formă de fantă.
Cum se îmbunătățește PCIe 6.0 față de PCIe 5.0?
Îmbunătățirea titlului este de obicei un salt mare în rata de date cu fiecare revizuire PCIe. Aceasta este cantitatea de informații care poate fi mutată în autobuz în fiecare secundă.
În acel departament, PCIe 6.0 nu dezamăgește. Acesta dublează complet rata de transfer de date deja extraordinară a PCIe 5.0 de la 32 Gigatransfers pe secundă (GT/s) la 64 GT/s pe bandă. În timp ce PCIe 5.0 ar putea schimba 63 de gigaocteți pe secundă (GB/s), 6.0 poate muta până la 128 GB/s. Aceasta este printr-o conexiune x16, cu mai multe conexiuni minore care se reduc. Înseamnă că un slot x8 PCIe 6.0 are acum la fel de multă performanță ca un slot x16 5.0..
Acest lucru creează mult spațiu liber pentru viitoarele GPU-uri și soluții de stocare ultra-rapide. Ca să nu mai vorbim de posibilitățile incredibile pentru dispozitivele externe conectate prin PCIe sau carduri de expansiune care oferă Thunderbolt și USB 4.
Funcții noi în PCI Express 6.0
Nu a fost ușor să faci un salt de performanță atât de monumental într-o singură generație. Pentru a atinge aceste cifre, inginerii PCI-SIG au trebuit să dezvolte câteva moduri noi inovatoare de a muta electronii.
Semnalizare PAM4
Destul de posibil, cea mai semnificativă schimbare cu PCIe 6.0 în comparație cu generațiile anterioare ale interfeței este modul în care sunt codificate datele.
PCI Express 6.0 utilizează PAM4, care este prescurtarea de la Modularea amplitudinii pulsului cu patru niveluri.Dacă știți ceva despre formele de undă electrice, veți ști că „amplitudinea” undei este cât de departe creasta valului este de la linia de bază.
Codarea mai veche NRZ (non-return to-zero) PCIe avea doar două niveluri de amplitudine per impuls în timpul unui ciclu de ceas. PCIe 6 dublează acest lucru la patru, crescând cantitatea de date codificate cu fiecare ciclu.
Redirecționarea erorilor (FEC)
În timp ce metoda de codificare PAM4 oferă o creștere semnificativă a vitezelor, oferă și o creștere semnificativă a erorilor de biți. Cu alte cuvinte, cineva ajunge la destinație în loc de zero și invers.
Pentru a combate acest lucru, PCIe 6.0 are o nouă funcție Forward Error Correction, care verifică pentru a se asigura că datele ajung unde ar trebui să ajungă fără a fi corupte, cu ajutorul unei implementări robuste CRC (Cyclic Redundancy Check).
Un pericol de a adăuga mai mulți pași de corectare a erorilor în conductă este că veți adăuga mai multă latență. Latența suplimentară a fost o preocupare din ce în ce mai mare cu diferite componente de computer de mare viteză. Deși pot transfera din ce în ce mai multe date, au nevoie de mai mult timp pentru a reacționa la o solicitare de date, ceea ce poate cauza probleme proprii.
FEC a fost proiectat pentru a viza adăugarea de nu mai mult de două nanosecunde de latență în comparație cu versiunile anterioare de PCIe, ceea ce reprezintă o mică latență suplimentară pe care niciun om nu o poate detecta.
Modul FLIT
Modul FLIT a fost o altă măsură introdusă pentru a îmbunătăți corectarea erorilor în PCIe 6.0. Acesta organizează datele în unități de dimensiune uniformă, folosind o unitate dedicată de control al fluxului de bord. Acest lucru este necesar pentru a verifica pachetele pentru erori, deoarece puteți aplica un algoritm fiecărui pachet de date și puteți verifica dacă pachetul dă în continuare rezultatul când ajunge la celălalt capăt al conductei..
Chestia este că se dovedește că modul FLIT aduce și câștiguri semnificative de eficiență în alte locuri. Ajută la o latență mai mică, face utilizarea lățimii de bandă mai eficientă și permite PCIe 6.0 să elimine o mare parte din supraîncărcarea de codificare de la versiunile anterioare. Deci, deși PAM4 adaugă până la 2 ns de latență, modul FLIT economisește latența în alte zone.
Mod L0p
O caracteristică interesantă a PCIe 6.0 este modul L0p. Acest mod reduce numărul de benzi pe care un periferic le utilizează pentru a trimite și a primi date. Așadar, dacă laptopul tău funcționează pe baterie și GPU-ul nu are nevoie de 16 benzi pentru a-și face treaba actuală, se va reduce la utilizarea doar a numărului de benzi de care are nevoie, economisind energie electrică prin creșterea eficienței energetice.
Ar trebui să așteptați PCIe 6.0?
Dacă vă gândiți să cumpărați sau să construiți un computer nou în curând, ar trebui să așteptați ca plăcile de bază PCIe 6.0 să apară mai întâi? Este întotdeauna tentant să încerci să construiești un computer pentru viitor. Ce se întâmplă dacă apare un nou GPU sau SSD care are nevoie de PCIe 6.0 pentru a-și atinge potențialul maxim?
Răspunsul scurt la această întrebare este că nu trebuie să vă faceți griji că așteptați PCIe 6.0. La momentul redactării acestui articol, plăcile de bază PCIe 5.0 abia au început să se lanseze pentru consumatori, iar chiar și cele mai avansate GPU-uri actuale nu au deloc nevoie de PCIe 5.0.
În repere compararea cardurilor emblematice precum RTX 3080 sau RTX 3090 care rulează pe PCIe 3.0 și 4.0, diferența de performanță a fost undeva între nimic și 3%. Da, așa e. Abia acum atingem limitele PCIe 3.0 și asta doar cu cele mai scumpe GPU-uri de pe planetă. Nu vă transpirați - cel puțin nu pentru câțiva ani.
Rețineți că PCI-SIG și-a publicat specificația finală PCIe pentru versiunea 6.0 doar pe hârtie. Deși specificația finală nu se va schimba, va trece ceva timp până când vom vedea mult hardware care o acceptă, cel puțin în spațiul consumatorilor.
PCIe 6.0 beneficiază astăzi centrele de date
Asta nu înseamnă că PCIe 6.0 nu este deja benefic pentru cineva. În centrele de date gigantice, ne bazăm cu toții pe servicii bazate pe cloud, fiecare bit suplimentar de lățime de bandă este prețios. În interiorul acestor rafturi de computere, veți găsi sisteme cu zeci sau sute de nuclee CPU și matrice de stocare SSD de mare viteză. Îmbunătățirile aduse lățimii de bandă PCIe vor ajuta imediat la reducerea presiunii de pe acele conducte de date încordate..
Având atât de mult mai multă lățime de bandă înseamnă că AI și aplicațiile de învățare automată ar putea analiza mai multe date în mai puțin timp. Aceasta implică faptul că aplicațiile HPC (High-Performance Computing) care efectuează lucrări complexe în știință, inginerie și fizică își pot lărgi orizonturile.
Chiar și sistemele IoT (Internetul lucrurilor) care trimit un flux de date către centrele de date pentru a le procesa în timp real vor beneficia masiv de lățimea de bandă suplimentară.
Ce vine după PCI Express 6.0?
Tehnologia PCIe va exista pentru o lungă perioadă de timp, cu excepția cazului în care cineva inventează o tehnologie de interconectare periferică care este radical mai bună. Companii precum Intel, AMD și Apple fac lucruri interesante cu tehnologiile aferente dintre cipurile din pachetele lor de procesoare. Cu procesoarele precum Ryzen de la AMD și Alder Lake de la Intel pline până la branhii cu nuclee CPU, trebuie să mute o cantitate enormă de date. Suntem siguri că PCI-SIG poate învăța câteva lucruri din ceea ce se întâmplă în interiorul acestor procesoare.
.