Ci Pci express 4.0: tudo o que sabemos até agora

No início do ano, o consórcio de padrões PCI-SIG ratificou e publicou a especificação PCI Express 4.0 na versão 1.0. Isso marca a versão completa do PCIe 4.0 e segue o lançamento da especificação de revisão de junho 0.9 no ano passado. Neste artigo, analisaremos tudo o que se sabe até agora sobre o PCI Express 4.0.

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O PCI Express 4.0 dobra a largura de banda da especificação 3.0 atual

Atualmente, o PCI Express é o barramento de alta velocidade usado por quase todos os componentes de alto desempenho em computadores. As placas gráficas, os SSDs NVMe, as placas de rede e muitos outros dispositivos são conectados por essa interface avançada, daí a sua grande importância. O PCI Express 4.0 dobra a largura de banda de 8 GT / s por pista do PCIe 3.0, oferecendo uma taxa de transferência de 16 GT / s por pista, fornecendo benefícios significativos de E / S de desempenho úteis para o armazenamento e rede de alta velocidade, bem como aplicativos de inteligência artificial. Ao mesmo tempo, o PCI-SIG se concentrou no segundo trimestre de 2019 para liberar a especificação finalizada do PCIe 5.0, para que o PCIe 4.0 não seja tão durável quanto a versão do PCIe 3.0.

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O PCI-SIG manteve anteriormente uma cadência de quatro anos para o PCIe 1.0 (2003), PCIe 2.0 (2006) e PCIe 3.0 (2010). Em relação ao atraso de sete anos, o PCI-SIG observou que o PCIe 3.0 estava fornecendo largura de banda suficiente por algum tempo, antes dos desenvolvimentos e demandas crescentes das cargas de trabalho de computação AI, PCIe NVMe e 3D XPoint, e velocidades de rede, principalmente porque 10GbE se torna cada vez mais acessível aos consumidores.

O PCI Express 4.0 mantém compatibilidade com versões anteriores, e os SSDs NVMe se beneficiarão muito com seus benefícios

Para as GPUs de computação, as limitações de largura de banda do PCIe 3.0 já haviam solicitado à Nvidia o desenvolvimento de sua interconexão proprietária NVLink. Conseqüentemente, com o PCI Express 4.0 e além, o PCI-SIG busca retornar a uma cadência mais normal, especialmente porque eles já resolveram alguns dos principais obstáculos técnicos, para permitir taxas de transferência mais rápidas através do padrão PCIe 4.0. O outro aspecto é a natureza da organização. O PCI-SIG possui quase 800 empresas membros, das quais elegem anualmente um conselho de administração; Para 2017-2018, o Conselho inclui membros da AMD, Intel e Nvidia. Ao desenvolver e manter especificações abertas do PCI, os membros colaboram em comitês técnicos e grupos de trabalho, enviando e revisando alterações nas especificações. Alguns dos trabalhos recentes do PCI-GIS estão sendo simplificados nesse processo.

Depois que as especificações são finalizadas, os membros devem fazer com que os produtos passem nos testes de interoperabilidade e conformidade em um dos muitos Workshops de conformidade com PCI-GIS ao longo do ano, para que o produto seja adicionado à Lista de Integradores, que OEMs e integradores de sistemas usam para escolher o hardware. Para o PCIe 4.0, o PCI-SIG ofereceu oficinas de conformidade de pré-lançamento pela primeira vez, usando a versão anterior 0.9, mas apenas em um nível preliminar de "Teste FYI". Durante o resto do ano, o PCI-SIG oferecerá testes FYI PCIe 4.0 em workshops de conformidade; No momento, o PCIe 4.0 não está listado no Programa Oficial de Conformidade ou na Lista do Integrador.

Como nas iterações anteriores do PCIe, o PCIe 4.0 possui compatibilidade com versões anteriores, e as placas PCIe 1.x, 2.xe 3.x estão em conformidade com os slots PCIe 4.0 e funcionam normalmente. O PCIe 4.0 também mantém a codificação 128b / 130b do PCIe 3.0, que continuará sendo usada no PCIe 5.0. Entre os outros aprimoramentos, vários recursos são mais relevantes para designers e desenvolvedores do que para usuários finais. À medida que as taxas de dados aumentam, a variação do desempenho aumenta e a integridade do sinal diminui.

Maior desempenho

Com isso em mente, o PCIe 4.0 oferece uma margem de pista no receptor PHY, onde o controlador PCIe obtém as informações de margem elétrica de cada pista PCIe para medir a tolerância à variação. O PCIe 4.0 também possui etiquetas e créditos estendidos, recursos que trabalham juntos para mascarar a latência e promover a saturação total da largura de banda. Outros aprimoramentos incluem latência geral reduzida do sistema, virtualização de E / S e integração de plataforma, além de escalabilidade adicional de largura de banda / largura de banda, bem como recursos aprimorados de confiabilidade, disponibilidade e capacidade. serviço (RAS).

Embora as placas gráficas de jogos sejam o dispositivo PCIe mais visível para os consumidores, é improvável que a sobrecarga adicional da largura de banda PCIe afete o desempenho dos jogos, pelo menos imediatamente. No entanto, dada a quantidade limitada de largura de banda PCIe disponível com a maioria das CPUs consumidoras, isso também ajudará bastante a diminuir a pressão de que a combinação de GPUs, um NVMe SSD e redes 10GigE possa estar localizada no largura de banda de E / S do sistema. O que também pode ser relevante é uma maior capacidade de energia dos conectores secundários.

Quanto às soluções de fornecedores do PCIe 4.0, a Synopsys e Cadence, entre outros, estão desenvolvendo ou oferecendo drivers PHY e 16 GT / s, ferramentas de validação e muitas outras aplicações. O IBM POWER9 possui conexões PCIe 4.0 e o Intel Falcon Mesa FPGA 10nm suporta o PCIe 4.0 como um bloco IP interno por meio do EMIB. Enquanto isso, a AMD oferece suporte ao PCIe 4.0 com seus novos Radeon Instinct MI50 e MI60. O Navi e o Zen 2 também devem suportar o PCI Express 4.0.

A tabela a seguir resume os recursos mais importantes das diferentes versões do PCI Express até o momento:

Versão	1. Introdução	Transferência por faixa	Largura de banda
× 1	× 2	× 4	× 8	× 16
1.0	2003	2, 5 GT / s	250 MB / s	0, 50 GB / s	1, 0 GB / s	2, 0 GB / s	4, 0 GB / s
2.0	2007	5, 0 GT / s	500 MB / s	1, 0 GB / s	2, 0 GB / s	4, 0 GB / s	8, 0 GB / s
3.0	2010	8.0 GT / s	984, 6 MB / s	1, 97 GB / s	3, 94 GB / s	7, 88 GB / s	15, 8 GB / s
4.0	2017	16, 0 GT / s	1969 MB / s	3, 94 GB / s	7, 88 GB / s	15, 75 GB / s	31, 5 GB / s
5.0	Esperado em Q2 2019	32, 0 GT / s	3938 MB / s	7, 88 GB / s	15, 75 GB / s	31, 51 GB / s	63, 0 GB / s

Isso conclui nosso artigo sobre o protocolo PCI Express 4.0, esperamos que tenha ajudado a entender melhor a importância dessa nova versão da interface de alta velocidade mais usada atualmente.

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