مقدمه PCIe 6.0

سازمان PCI-SIG با اعلام تکمیل فرآیند، انتشار رسمی استاندارد مشخصات PCIe 6.0 نسخه ۱.۰ را اعلام کرد.

با ادامه‌ی این روند، سرعت پهنای باند همچنان دو برابر می‌شود و در x16 به 128 گیگابایت بر ثانیه (یک‌طرفه) می‌رسد و از آنجایی که فناوری PCIe امکان جریان داده‌ی دوطرفه‌ی فول داپلکس را فراهم می‌کند، کل توان عملیاتی دوطرفه 256 گیگابایت بر ثانیه است. طبق برنامه، نمونه‌های تجاری 12 تا 18 ماه پس از انتشار استاندارد، که حدود سال 2023 است، ابتدا باید روی پلتفرم سرور باشند. PCIe 6.0 در بهترین حالت تا پایان سال با پهنای باند 256 گیگابایت بر ثانیه عرضه خواهد شد.

برگردیم به خود فناوری، PCIe 6.0 بزرگترین تغییر در تاریخ تقریباً 20 ساله PCIe محسوب می‌شود. صادقانه بگویم، PCIe 4.0/5.0 یک تغییر جزئی از 3.0 است، مانند رمزگذاری 128b/130b مبتنی بر NRZ (Non-Return-to-Zero).

PCIe 6.0 به سیگنالینگ AM پالس PAM4، کدگذاری 1B-1B تغییر یافته است، یک سیگنال واحد می‌تواند چهار حالت کدگذاری (00/01/10/11) داشته باشد، دو برابر حالت قبلی، که امکان فرکانس تا 30 گیگاهرتز را فراهم می‌کند. با این حال، از آنجا که سیگنال PAM4 شکننده‌تر از NRZ است، به مکانیزم تصحیح خطای رو به جلو FEC مجهز شده است تا خطاهای سیگنال را در لینک اصلاح کرده و یکپارچگی داده‌ها را تضمین کند.

علاوه بر PAM4 و FEC، آخرین فناوری اصلی در PCIe 6.0 استفاده از کدگذاری FLIT (واحد کنترل جریان) در سطح منطقی است. در واقع، PAM4، FLIT یک فناوری جدید نیست، در اترنت فوق پرسرعت 200G+ مدت‌هاست که استفاده می‌شود، که PAM4 در تبلیغ گسترده شکست خورد، دلیل آن هزینه بسیار بالای لایه فیزیکی است.

علاوه بر این، PCIe 6.0 با نسخه‌های قبلی سازگار است.

PCIe 6.0 طبق سنت، پهنای باند ورودی/خروجی را دو برابر کرده و به 64GT/s می‌رساند، که این افزایش پهنای باند به پهنای باند یک‌طرفه PCIe 6.0X1 واقعی با سرعت 8 گیگابایت بر ثانیه، پهنای باند یک‌طرفه PCIe 6.0×16 با سرعت 128 گیگابایت بر ثانیه و پهنای باند دوطرفه PCIe 6.0×16 با سرعت 256 گیگابایت بر ثانیه اعمال می‌شود. SSDهای PCIe 4.0 x4 که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای انجام این کار فقط به PCIe 6.0 x1 نیاز دارند.

PCIe 6.0 به رمزگذاری 128b/130b که در دوران PCIe 3.0 معرفی شد، ادامه خواهد داد. علاوه بر CRC اصلی، جالب است بدانید که پروتکل کانال جدید از رمزگذاری PAM-4 که ​​در اترنت و GDDR6x استفاده می‌شود نیز پشتیبانی می‌کند و جایگزین PCIe 5.0 NRZ می‌شود. داده‌های بیشتری را می‌توان در یک کانال واحد در همان مدت زمان بسته‌بندی کرد، همچنین از یک مکانیسم تصحیح خطای داده با تأخیر کم که به عنوان تصحیح خطای رو به جلو (FEC) شناخته می‌شود، برای افزایش پهنای باند عملی و قابل اعتماد استفاده می‌شود.

بسیاری از افراد ممکن است این سوال را بپرسند که پهنای باند PCIe 3.0 اغلب تمام نمی‌شود، PCIe 6.0 به چه دردی می‌خورد؟ با توجه به افزایش برنامه‌های کاربردی نیازمند داده، از جمله هوش مصنوعی، کانال‌های IO با سرعت انتقال سریع‌تر به طور فزاینده‌ای به تقاضای مشتریان در بازار حرفه‌ای تبدیل می‌شوند و پهنای باند بالای فناوری PCIe 6.0 می‌تواند عملکرد محصولاتی را که به پهنای باند IO بالا از جمله شتاب‌دهنده‌ها، یادگیری ماشین و برنامه‌های HPC نیاز دارند، به طور کامل آزاد کند. PCI-SIG همچنین امیدوار است از صنعت رو به رشد خودرو که نقطه داغی برای نیمه‌هادی‌ها است، بهره‌مند شود و گروه PCI-Special Interest یک گروه کاری جدید فناوری PCIe تشکیل داده است تا بر چگونگی افزایش پذیرش فناوری PCIe در صنعت خودرو تمرکز کند، زیرا افزایش تقاضای اکوسیستم برای پهنای باند مشهود است. با این حال، از آنجایی که ریزپردازنده، پردازنده گرافیکی، دستگاه IO و ذخیره‌سازی داده می‌توانند به کانال داده متصل شوند، رایانه شخصی برای به دست آوردن پشتیبانی از رابط PCIe 6.0، تولیدکنندگان مادربرد باید در چیدمان کابلی که بتواند سیگنال‌های پرسرعت را مدیریت کند، بسیار دقت کنند و تولیدکنندگان چیپست نیز باید تمهیدات مربوطه را انجام دهند. سخنگوی اینتل از اعلام زمان اضافه شدن پشتیبانی از PCIe 6.0 به دستگاه‌ها خودداری کرد، اما تأیید کرد که پردازنده‌های Alder Lake و Sapphire Rapids و Ponte Vecchio مخصوص مصرف‌کننده از PCIe 5.0 پشتیبانی خواهند کرد. انویدیا نیز از اعلام زمان معرفی PCIe 6.0 خودداری کرد. با این حال، BlueField-3 Dpus برای مراکز داده از قبل از PCIe 5.0 پشتیبانی می‌کند. مشخصات PCIe فقط عملکرد، عملکرد و پارامترهایی را که باید در لایه فیزیکی پیاده‌سازی شوند، مشخص می‌کند، اما نحوه پیاده‌سازی آنها را مشخص نمی‌کند. به عبارت دیگر، تولیدکنندگان می‌توانند ساختار لایه فیزیکی PCIe را مطابق با نیازهای خود و شرایط واقعی طراحی کنند تا از عملکرد آن اطمینان حاصل شود! تولیدکنندگان کابل می‌توانند فضای بیشتری را در اختیار داشته باشند!