مقدمة لمواصفات PCIe 5.0

• مقدمة لمواصفات PCIe 5.0

تم الانتهاء من مواصفات PCIe 4.0 في عام 2017، ولكن لم يتم دعمها من قبل المنصات الاستهلاكية حتى سلسلة AMD's 7nm Rydragon 3000، وكانت المنتجات سابقًا فقط مثل الحوسبة الفائقة والتخزين عالي السرعة على مستوى المؤسسات وأجهزة الشبكة تستخدم تقنية PCIe 4.0.على الرغم من أن تقنية PCIe 4.0 لم يتم تطبيقها بعد على نطاق واسع، إلا أن مؤسسة PCI-SIG تعمل منذ فترة طويلة على تطوير PCIe 5.0 أسرع، وقد تضاعف معدل الإشارة من 16GT/s الحالي إلى 32GT/s، ويمكن أن يصل عرض النطاق الترددي إلى 128GB/s. s، وتم الانتهاء من مواصفات الإصدار 0.9/1.0.تم إرسال الإصدار v0.7 من النص القياسي لـ PCIe 6.0 إلى الأعضاء، ويسير تطوير المعيار على الطريق الصحيح.تمت زيادة معدل الدبوس لـ PCIe 6.0 إلى 64 GT/s، وهو ما يعادل 8 أضعاف معدل PCIe 3.0، ويمكن أن يكون عرض النطاق الترددي في قنوات x16 أكبر من 256 جيجابايت/ثانية.بمعنى آخر، تتطلب السرعة الحالية لـ PCIe 3.0 x8 قناة PCIe 6.0 واحدة فقط لتحقيقها.وفيما يتعلق بالإصدار 0.7، فقد حقق PCIe 6.0 معظم الميزات التي تم الإعلان عنها في الأصل، ولكن استهلاك الطاقة لا يزال في تحسن أكبرd، وقد قدم المعيار حديثًا معدات تكوين الطاقة L0p.وبطبيعة الحال، بعد الإعلان في عام 2021، يمكن أن يكون PCIe 6.0 متاحًا تجاريًا في عام 2023 أو 2024 على أقرب تقدير.على سبيل المثال، تمت الموافقة على PCIe 5.0 في عام 2019، والآن فقط هناك حالات تطبيق

وبالمقارنة مع المواصفات القياسية السابقة، فإن مواصفات PCIe 4.0 جاءت متأخرة نسبياً.تم تقديم مواصفات PCIe 3.0 في عام 2010، أي بعد 7 سنوات من طرح PCIe 4.0، لذا قد يكون عمر مواصفات PCIe 4.0 قصيرًا.على وجه الخصوص، بدأ بعض البائعين في تصميم أجهزة الطبقة المادية PCIe 5.0 PHY.

وتتوقع منظمة PCI-SIG أن يتعايش المعياران لبعض الوقت، ويستخدم PCIe 5.0 بشكل أساسي للأجهزة عالية الأداء ذات متطلبات إنتاجية أعلى، مثل Gpus للذكاء الاصطناعي وأجهزة الشبكة وما إلى ذلك، مما يعني أن PCIe 5.0 هو من المرجح أن تظهر في بيئات مراكز البيانات والشبكات والحوسبة عالية الأداء (HPC).يمكن للأجهزة ذات متطلبات النطاق الترددي الأقل، مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية، استخدام PCIe 4.0.

بالنسبة لـ PCIe 5.0، تمت زيادة معدل الإشارة من PCIe 4.0's 16GT/s إلى 32GT/s، مع الاستمرار في استخدام تشفير 128/130، وتمت زيادة عرض النطاق الترددي x16 من 64 جيجابايت/ثانية إلى 128 جيجابايت/ثانية.

بالإضافة إلى مضاعفة عرض النطاق الترددي، يجلب PCIe 5.0 تغييرات أخرى، وتغيير التصميم الكهربائي لتحسين سلامة الإشارة، والتوافق مع الإصدارات السابقة مع PCIe، والمزيد.بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم PCIe 5.0 بمعايير جديدة تقلل من زمن الوصول وتوهين الإشارة عبر المسافات الطويلة.

تتوقع منظمة PCI-SIG إكمال الإصدار 1.0 من المواصفات في الربع الأول من هذا العام، لكن يمكنهم تطوير المعايير، لكنهم لا يستطيعون التحكم في وقت طرح الجهاز الطرفي في السوق، ومن المتوقع أن يتم طرح أول PCIe 5.0 ستظهر الأجهزة لأول مرة هذا العام، وستظهر المزيد من المنتجات في عام 2020. ومع ذلك، دفعت الحاجة إلى سرعات أعلى الهيئة القياسية إلى تحديد الجيل التالي من PCI Express.الهدف من PCIe 5.0 هو زيادة سرعة المعيار في أقصر وقت ممكن.لذلك، تم تصميم PCIe 5.0 لزيادة السرعة إلى معيار PCIe 4.0 دون أي ميزات جديدة مهمة أخرى.

على سبيل المثال، لا يدعم PCIe 5.0 إشارات PAM 4 ويتضمن فقط الميزات الجديدة اللازمة لتمكين معيار PCIe من دعم 32 GT/s في أقصر وقت ممكن.

تحديات الأجهزة

سيكون التحدي الرئيسي في إعداد منتج لدعم PCI Express 5.0 مرتبطًا بطول القناة.كلما كان معدل الإشارة أسرع، زاد تردد الناقل للإشارة المرسلة عبر لوحة الكمبيوتر.هناك نوعان من الأضرار المادية التي تحد من مدى قدرة المهندسين على نشر إشارات PCIe:

· 1. توهين القناة

· 2. الانعكاسات التي تحدث في القناة بسبب انقطاع المعاوقة في الأطراف والموصلات والفتحات والهياكل الأخرى.

تستخدم مواصفات PCIe 5.0 قنوات ذات توهين -36 ديسيبل عند 16 جيجا هرتز.يمثل التردد 16 جيجا هرتز تردد Nyquist للإشارات الرقمية 32 GT/s.على سبيل المثال، عندما تبدأ إشارة PCIe5.0، قد يكون لها جهد نموذجي من الذروة إلى الذروة يبلغ 800 مللي فولت.ومع ذلك، بعد المرور عبر قناة -36 ديسيبل الموصى بها، يتم فقدان أي تشابه مع العين المفتوحة.فقط من خلال تطبيق المعادلة المعتمدة على جهاز الإرسال (إزالة التركيز) ومعادلة جهاز الاستقبال (مزيج من CTLE وDFE) يمكن لإشارة PCIe5.0 المرور عبر قناة النظام وتفسيرها بدقة بواسطة جهاز الاستقبال.الحد الأدنى المتوقع لارتفاع العين لإشارة PCIe 5.0 هو 10 مللي فولت (بعد المعادلة).حتى مع وجود جهاز إرسال منخفض الارتعاش شبه مثالي، فإن التوهين الكبير للقناة يقلل من سعة الإشارة إلى النقطة التي يمكن فيها إغلاق أي نوع آخر من تلف الإشارة الناجم عن الانعكاس والتداخل لاستعادة العين.