IT系统架构：PCIe6.0技术简介

2020-04-09 21:12 作者：admin

 
PCIe无疑是最为流行的传输总线标准，这几年的更新换代也十分频繁，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即将和大家见面，PCIe 6.0也正在快速推进制定中。 PCI-SIG组织最近宣布，PCIe 6.0规范已经完成了0.5版本，并提供给组织成员，PCI Express 6.0是下一代标准，将在明年(2021年)按期发布最终正式版。按照最新公布的进展来看，PCIe 6.0已经来到了v0.5版本，而接下里的v0.7版本和v0.9版本最为重要，一个是完整的草案，而另外一个最终的标准版本。PCIe每版规范的制定都要经历五个不同版本/阶段：
· 0.3版本：初步概念，提出新规范的关键特性和架构。
· 0.5版本：初始草案规范，确定新架构的所有层面，并吸收0.3版本基础上组织成员的反馈意见，并加入成员需求的新特性加的新特性。
· 0.7版本：完成版草案，新规范的方方面面都完全确定，电气规范也必须通过测试芯片完成验证。之后不会再加入新功能。
· 0.9版本：最终版草案，组织成员可以据此设计、开发自己的技术和产品。
· 1.0版本：最终正式版，公开发布。
事实上，0.5版本发布之后，厂商们已经可以开始设计测试芯片，为后续工作提前做好准备。据悉，为了保证PCIe 6.0的通用性，其仍然向后兼容之前的5个版本，而新的标准将让有效带宽翻倍，达到了256 GB/s(一个x16插槽就能达到128GB/s)。为了实现有效带宽翻倍，PCI-SIG在PCIe 6.0中实现PAM 4(脉冲幅度调制)信令，而不是NRZ编码方案，并且还使用低延迟前向纠错(FEC)附加机制。另外，PCIe 6.0的工作频率为64 GHz，而PCIe 4.0和PCIe3.0的工作频率分别为16 GHz和8 GHz。尽管升级速度加快，但是每一代PCIe规范的变化都相当大，尤其是带宽每次都翻一番，并兼容所有前代规范。PCIe 6.0也不例外，向下兼容PCIe 5.0/4.0/3.0/2.0/1.0的同时，数据率或者说I/O带宽会再次加倍来到64GT/s，PCIe6.0 x1单向实际带宽8GB/s，PCIe 6.0 x16单向带宽128GB/s、双向带宽256GB/s。 PCIe 6.0将延续PCIe 3.0时代引入的128b/130b编码方式，但加入全新的脉冲幅度调制PAM4，取代PCIe 5.0 NRZ，可以在单个通道、同样时间内封包更多数据，以及低延迟前向纠错(FEC)和相关机制，以改进带宽效率。必须要说明的是，目前PCIe 3.0仍然是流行的，而PCIe 4.0硬件才陆续开始上市，所以PCIe 6.0规范2021年完成后，相关的硬件产品最快也要2022年才能见到了，所以路还是很漫长的。在PCIe4.0的支持方面，AMD走在了Intel前面，在7nm锐龙3000系列、7nm Vega20核心上率先支持PCIe 4.0技术。日前AMD官方介绍了PCIe 4.0技术的优势，他们给出了三个技术优点：
· 速度更快，x16双向带宽达到了32GB/s，是PCIe 3.0的两倍。
· 向下兼容，PCIe 4.0也能兼容PCIe 3.0设备。
· 更多连接，PCIe 4.0带宽高，1条顶2条，可以连接更多设备而不需要担心性能下降。
PCI-SIG组织正式发布了PCIe 4.0规范(版本号v1.0)强调，多卡直连以及AI参与的高吞吐计算中，PCI-E 4.0的高带宽和高传输将发挥作用。AMD下一代的EPYC服务器芯片也支持PCIe 4.0(设计了128个通道)，将使用最高64物理核心，三级缓存达到256MB。PCIe的速度越来越快不仅对于工控领域重要非常，对于我们普通消费者也是意义重大。PCIe4.0或将推动NVMe协议的固态硬盘的降价，因为通道数变少，意味着新SSD可以做的更小，成本更低。同时，该规范还可以促进10/25/100GE网络互联技术的发展。然而，PCIe 5.0和PCIe 6.0的主流应用聚焦AI和机器学习，主要服务于Intel、AMD和英伟达。今年的PCI-SIG开发者大会可能将于6月初举行，届时会有超过25家组织成员对PCIe 6.0规范进行面对面讨论，更多细节也会对外公布。
 
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