Co to jest PCIE 6.0 i jak się różni?

PCIE 4.0 płyt głównych dopiero teraz zaczyna wysyłać do klientów, ale to nie spowalnia rozwoju tego kluczowego standardu połączeń peryferyjnych. PCIE 6.0 jest już na stole, z konkretnymi ulepszeniami w stosunku do aktualnego najnowocześniejszego standardu.

Ponieważ PCIE staje się fundamentalne w komputerach wszystkich kształtów i rozmiarów, warto porozmawiać o tym, do czego jest używane i co nowe PCIE 6.0 będzie oferować w przyszłości.

PCIE jest zarówno protokołem, jak i fizycznym standardem połączenia sprzętowego. Najczęstszym standardem połączenia sprzętowego PCIE jest gniazdo rozszerzeń płyty głównej. Podłączasz karty rozszerzeń z tymi szczelinami, a komunikacja odbywa się nad łączącymi pinami. Możliwe jest jednak wysłanie sygnałów protokołu PCIE w innych rodzajach połączeń.

SSD NVME za pomocą M.2 złącze może używać PCIE, a nie wydaje się to nie inaczej niż komputer od SSD podłączonego przez standardowy gniazdo PCIE. Standardy Thunderbolt 3 i 4 obsługują również wysyłanie sygnałów PCIE na kabel. W ten sposób możliwe są EGPUS (zewnętrzne karty graficzne).

Urządzenia PCIE wysyłają dane w sposób szeregowy, ale na wielu równoległych pasach. Gniazdo PCIE x16 na płycie głównej komputera może pomieścić szesnaście kanałów danych jednocześnie. PCIE oferuje również szczeliny x8, x4 i x1. Ogólnie rzecz biorąc, karty graficzne używają gniazda x16, ponieważ potrzebują jak najwięcej przepustowości. Podczas gdy wolniejsze szczeliny są zwykle fizycznie krótsze, powszechne jest to, że długość x16 oprócz pierwotnej wynosiła x8.

Karty PCIE oferują kompatybilność wsteczną i kompatybilność między. Po prostu marnujesz dowolne pasy PCIE, których karta X4 nie używa. To samo dotyczy używania PCIE 5.0 karta w, na przykład 4.0 Slot. Będzie działać, ale będzie ograniczony do najniższego wspólnego mianownika.

Kto decyduje o standardu PCIE?

Standard PCI Express został zaprojektowany i zatwierdzony przez PCI Special Interest Group (PCI-SIG), konsorcjum z członkami z branży elektronicznej i komputerowej, która ma zainteresowanie technologii.

PCI-SIG został założony w 1992 roku jako grupa, której zadaniem jest pomoc prawidłowym wdrożeniu standardu Intel PCI. Dziś jest to organizacja non -profit z ponad 800 członkami.

PCI-SIG Board ma AMD, Arm, Dell, IBM, Intel, Nvidia, Qualcomm i więcej członków. Możesz rozpoznać te nazwy jako głównych producentów urządzeń komputerowych, a posiadanie wspólnego standardu ułatwia ich pracę, nie wspominając o życiu ich klientów!

Do czego służy PCIE?

Wspominaliśmy już powyżej karty rozszerzeń i dyski SSD, więc prawdopodobnie masz ogólne wyobrażenie o zastosowaniach PCIE.

Standard PCIE łączy prawie dowolne zewnętrzne urządzenie peryferyjne, które możesz sobie wyobrazić. Oferuje znacznie szerszą przepustowość niż USB, zwłaszcza gdy patrzy na wiele pasów. PCIE zapewnia również bezpośrednią ścieżkę do procesora, co czyni go idealnym do szybkich aplikacji o niskiej opóźnieniu.

Nowoczesne GPU używają szesnastu pasów przepustowości PCI. Najnowszy PCIE 4.0 SSDS używa „tylko” czterech pasów, ale to wystarczy, aby zdmuchnąć standard SATA z wody. Podczas gdy SATA wynosi 600 MB/s, wysokiej klasy PCIE 4.0 napędów może poruszyć o ponad 7000 MB/s.

Karty ekspansji PCIE pomieszają również karty dźwiękowe, karty do przechwytywania wideo, adapter 10 GB Ethernet, karty Wi -Fi 6, kontrolery Thunderbolt lub USB i więcej. Peryferyjne zintegrowane z płytą główną komputera również używają PCI Express. Po prostu okablowanie jest trwałe i nie jest w postaci gniazda.

Jak PCIE 6.0 Popraw na PCIE 5.0?

Nagłówkowa poprawa jest zwykle dużym skokiem prędkości transmisji danych z każdą wersją PCIE. To ilość informacji, które można przenosić przez autobus co sekundę.

W tym dziale PCIE 6.0 nie zawodzi. W pełni podwaja już ogromną szybkość przesyłania danych PCIE 5.0 z 32 gigatransfers na sekundę (GT/s) do 64 gt/s na pas. Podczas gdy PCIE 5.0 może przesunąć 63 gigabajty na sekundę (GB/s), 6.0 może przenieść do 128 GB/s. To ponad połączenie X16, ze zmniejszaniem się bardziej mniejszych połączeń. Oznacza to PCIE X8 6.0 Slot ma teraz tyle samo wydajności, co x16 5.0 Slot.

To tworzy mnóstwo głowy dla przyszłych procesorów GPU i ultra szybkich rozwiązań do przechowywania. Nie wspominając o niesamowitym zakresie urządzeń zewnętrznych podłączonych za pośrednictwem PCIE lub kart rozszerzających, które oferują Thunderbolt i USB 4.

Nowe funkcje w PCI Express 6.0

Wykonanie tak monumentalnego skoku w jednym pokoleniu nie było łatwe. Aby osiągnąć te liczby, inżynierowie PCI-SIG musieli opracować kilka nowych innowacyjnych sposobów przemieszczania elektronów.

Sygnalizacja PAM4

Całkiem możliwe, najważniejsza zmiana w przypadku PCIE 6.0 w porównaniu z poprzednimi generacjami interfejsu jest sposób kodowania danych.

PCI Express 6.0 używa PAM4, który jest krótki Modulacja amplitudy impulsowej z czterema poziomami. Jeśli wiesz coś o kształtach elektrycznych, będziesz wiedział, że „amplituda” fali jest to, jak daleko jest grzebień fali od linii bazowej.

Starsze kodowanie PCIE NRZ (nie-return-zero) miało tylko dwa poziomy amplitudy na impuls podczas cyklu zegara. PCIE 6 podwaja to do czterech, zwiększając ilość danych zakodowanych z każdym cyklem.

Korekta błędu do przodu (FEC)

Podczas gdy metoda kodowania PAM4 zapewnia znaczny wzrost prędkości, zapewnia również duży wzrost błędów bitowych. Innymi słowy, przybywa do celu zamiast zero i odwrotnie.

Aby to walczyć, PCIE 6.0 ma nową funkcję korekcji błędów do przodu, która sprawdza, czy dane dostają się tam, gdzie powinny pójść bez uszkodzenia, za pomocą solidnej implementacji CRC (Cyclic Redundancy Check).

Jednym niebezpieczeństwem dodania większej liczby kroków korekcji błędów do rurociągu jest to, że dodasz więcej opóźnień. Dodatkowe opóźnienie było coraz większym problemem w różnych szybkich komponentach komputerowych. Chociaż mogą przenosić coraz więcej danych, reagowanie na żądanie danych zajmuje więcej czasu, co może powodować własne problemy.

FEC został zaprojektowany w celu dodania nie więcej niż dwóch nanosekund opóźnień w porównaniu z poprzednimi wersjami PCIE, co jest odrobiną dodatkowych opóźnień, których żaden człowiek nie może wykryć.

Tryb flit

Tryb FLIT był kolejnym miarą wprowadzoną w celu poprawy korekty błędów w PCIE 6.0. Organizuje dane w jednostki o jednolitym rozmiarze za pomocą dedykowanej nabrzeżnej jednostki sterującej przepływu. Jest to konieczne, aby sprawdzić pakiety pod kątem błędów, ponieważ możesz zastosować algorytm do każdego pakietu danych i sprawdzić, czy pakiet nadal daje wynik, gdy dotrze do drugiego końca rurociągu.

Chodzi o to, że okazuje się, że tryb flit. Pomaga obniżyć opóźnienie, sprawia, że ​​użycie przepustowości jest bardziej wydajne i pozwala PCIE 6.0 Wyciągnij wiele kosztów kodowania z poprzednich wersji. Chociaż Pam4 sumuje się do 2ns opóźnienia, tryb flit.

Tryb L0P

Jedna interesująca funkcja w PCIE 6.0 to tryb L0P. Ten tryb zmniejsza liczbę pasów, których peryferyjna używa do wysyłania i odbierania danych. Więc jeśli laptop działa na zasilaniu baterii, a GPU nie potrzebuje 16-lanów do wykonania swojej obecnej pracy, spadnie tylko do używania liczby potrzeb, których potrzebuje, oszczędzając energię elektryczną poprzez zwiększenie wydajności energetycznej.

Powinieneś czekać na PCIE 6.0?

Jeśli myślisz o zakupie lub zbudowaniu nowego komputera, powinieneś poczekać na PCIE 6.0 płyt głównych, które wyjdą pierwsze? Zawsze kuszące jest zbudowanie przyszłego komputera. Co się stanie, jeśli pojawi się nowy procesor graficzny lub SSD, który potrzebuje PCIE 6.0 Aby osiągnąć pełny potencjał?

Krótka odpowiedź na to pytanie jest taka, że ​​nie musisz się martwić o oczekiwanie na PCIE 6.0. W momencie pisania PCIE 5.0 płyt głównych zaczęło się tylko wdawać się do konsumentów, a nawet najbardziej wysokiej klasy obecne procesory graficzne nie są w pobliżu potrzebujących PCIE 5.0.

W testach porównawczych porównujących flagowe karty, takie jak RTX 3080 lub RTX 3090 działające na PCIE 3.0 i 4.0, różnica w wydajności była gdzieś między niczym a 3%.  Tak to prawda. Dopiero teraz osiągamy granice PCIE 3.0, i to tylko z najdroższym procesorem graficznym na planecie. Nie poconaj się-przynajmniej nie przez kilka lat. 

Pamiętaj, że PCI-SIG opublikowało tylko swoją ostateczną specyfikację PCIE dla wersji 6.0 na papierze. Chociaż ostateczna specyfikacja się nie zmieni, minie trochę czasu, zanim zobaczymy wiele sprzętu, który go obsługuje, przynajmniej w przestrzeni konsumenckiej.

PCIE 6.0 Centra danych świadczeń dzisiaj

To nie znaczy PCIE 6.0 nie jest już dla kogoś korzystnego. W gigantycznych centrach danych wszyscy polegamy na usługach opartych na chmurze, każda dodatkowa przepustowość jest cenna. Wewnątrz tych stojaków komputerów znajdziesz systemy z dziesiątkami lub setkami rdzeni procesora i tablic szybkiej pamięci SSD. Ulepszenia przepustowości PCI.

Posiadanie o wiele więcej przepustowości oznacza, że ​​AI i aplikacje do uczenia maszynowego mogą analizować więcej danych w krótszym czasie. Oznacza to, że zastosowania HPC (wysokowydajne obliczenia), które wykonują złożone prace w nauce, inżynierii i fizyce, mogą poszerzyć swoje horyzonty.

Nawet systemy IoT (Internet of Things), które wysyłają zalew danych do centrów danych do przetworzenia w czasie rzeczywistym, będą bardzo korzystne z dodatkowej przepustowości.

Co dzieje się po PCI Express 6.0?

Technologia PCIE będzie już na długo. Firmy takie jak Intel, AMD i Apple robią ekscytujące rzeczy z powiązanymi technologiami między układami w swoich pakietach procesorów. Z procesorami, takimi jak Ryzen i Alder Lake Intela nadziewane do skrzeli z rdzeniami procesora, muszą przenieść ogromną ilość danych. Jesteśmy pewni, że PCI-SIG może nauczyć się kilku rzeczy z tego, co dzieje się w tych procesorach.