▷ Pci Express 4.0: alles was wir bisher wissen

Anfang des Jahres hat das PCI-SIG-Standardkonsortium die PCI Express 4.0-Spezifikation in Version 1.0 ratifiziert und veröffentlicht. Dies ist die Vollversion von PCIe 4.0 und folgt auf die Veröffentlichung der Revisionsspezifikation vom 0.9. Juni letzten Jahres. In diesem Artikel werden wir alles analysieren, was bisher über PCI Express 4.0 bekannt ist.

Inhaltsverzeichnis

PCI Express 4.0 verdoppelt die Bandbreite der aktuellen 3.0-Spezifikation

PCI Express ist derzeit der Hochgeschwindigkeitsbus, der von fast allen Hochleistungskomponenten in Computern verwendet wird. Beide Grafikkarten, NVMe-SSDs, Netzwerkkarten und viele andere Geräte sind über diese fortschrittliche Schnittstelle verbunden, weshalb sie von großer Bedeutung sind. PCI Express 4.0 verdoppelt die Bandbreite von 8 GT / s pro Spur von PCIe 3.0 und bietet somit eine Übertragungsrate von 16 GT / s pro Spur, was erhebliche Leistungs-E / A-Vorteile bietet, die für die Speicher- und Hochgeschwindigkeitsnetzwerk sowie Anwendungen für künstliche Intelligenz. Gleichzeitig konzentrierte sich PCI-SIG auf das zweite Quartal 2019, um die endgültige PCIe 5.0-Spezifikation zu veröffentlichen, sodass PCIe 4.0 nicht so langlebig sein wird wie PCIe 3.0.

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PCI-SIG hat zuvor eine vierjährige Trittfrequenz für PCIe 1.0 (2003), PCIe 2.0 (2006) und PCIe 3.0 (2010) beibehalten. In Bezug auf die Verzögerung von sieben Jahren stellte PCI-SIG fest, dass PCIe 3.0 vor den Entwicklungen und steigenden Anforderungen von AI-, PCIe NVMe- und 3D XPoint-Computer-Workloads und für einige Zeit genügend Bandbreite bereitstellte Netzwerkgeschwindigkeiten, insbesondere da 10 GbE für Verbraucher immer zugänglicher werden.

PCI Express 4.0 behält die Abwärtskompatibilität bei, und NVMe-SSDs werden von seinen Vorteilen stark profitieren

Für die Berechnung von GPUs hatten PCIe 3.0-Bandbreitenbeschränkungen Nvidia bereits dazu veranlasst, seine proprietäre NVLink-Verbindung zu entwickeln. Infolgedessen versucht die PCI-SIG mit PCI Express 4.0 und darüber hinaus, zu einer normaleren Trittfrequenz zurückzukehren, insbesondere da sie jetzt einige der wichtigsten technischen Hürden gelöst hat, um schnellere Übertragungsraten durch den PCIe 4.0-Standard zu ermöglichen. Der andere Aspekt ist die Art der Organisation. PCI-SIG hat fast 800 Mitgliedsunternehmen, von denen jährlich ein Verwaltungsrat gewählt wird. Für den Zeitraum 2017-2018 gehören dem Vorstand Mitglieder von AMD, Intel und Nvidia an. Durch die Entwicklung und Pflege offener PCI-Spezifikationen arbeiten die Mitglieder in technischen Komitees und Arbeitsgruppen zusammen und reichen Änderungen an den Spezifikationen ein und überprüfen sie. Einige der jüngsten PCI-GIS-Arbeiten werden in diesem Prozess optimiert.

Sobald die Spezifikationen fertiggestellt sind, müssen die Mitglieder die Interoperabilitäts- und Konformitätstests in einem der vielen PCI-GIS-Konformitätsworkshops das ganze Jahr über bestehen, damit das Produkt in die Liste von aufgenommen wird Integratoren, mit denen OEMs und Systemintegratoren Hardware auswählen. Für PCIe 4.0 bot PCI-SIG zum ersten Mal Compliance-Workshops vor der Veröffentlichung an, wobei die vorherige Version 0.9 verwendet wurde, jedoch nur auf einer vorläufigen Ebene des „FYI-Tests“. Für den Rest des Jahres wird PCI-SIG FYI PCIe 4.0-Tests in Compliance-Workshops anbieten. PCIe 4.0 ist derzeit nicht im offiziellen Compliance-Programm oder in der Integrator-Liste aufgeführt.

Wie in früheren PCIe-Iterationen bietet PCIe 4.0 Abwärtskompatibilität, und PCIe 1.x-, 2.x- und 3.x-Karten entsprechen den PCIe 4.0-Steckplätzen und funktionieren normal. PCIe 4.0 behält auch die 128b / 130b-Codierung von PCIe 3.0 bei, die weiterhin in PCIe 5.0 verwendet wird. Unter den anderen Verbesserungen sind verschiedene Funktionen für Designer und Entwickler relevanter als für Endbenutzer. Mit zunehmender Datenrate nimmt die Leistungsschwankung zu und die Signalintegrität nimmt ab.

Höhere Leistung

In diesem Sinne bietet PCIe 4.0 einen Spurabstand auf dem PHY-Empfänger, wobei der PCIe-Controller die Informationen zum elektrischen Rand von jeder PCIe-Spur erhält, um die Variationstoleranz zu messen. PCIe 4.0 verfügt außerdem über erweiterte Labels und Credits, Funktionen, die zusammenarbeiten, um die Latenz zu maskieren und die volle Bandbreitensättigung zu fördern. Weitere Verbesserungen sind eine verringerte Gesamtsystemlatenz, E / A-Virtualisierung und Plattformintegration sowie eine zusätzliche Skalierbarkeit von Bandbreite und Bandbreite sowie eine verbesserte Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Kapazitätsfähigkeit. Service (RAS).

Während Gaming-Grafikkarten für Verbraucher das sichtbarste PCIe-Gerät sind, ist es unwahrscheinlich, dass der zusätzliche Overhead der PCIe-Bandbreite die Spieleleistung zumindest sofort beeinträchtigt. Angesichts der begrenzten verfügbaren PCIe-Bandbreite bei den meisten Consumer-CPUs wird dies jedoch auch erheblich dazu beitragen, den Druck zu verringern, den die Kombination von GPUs, einer NVMe-SSD und 10GigE-Netzwerken auf dem Computer haben kann System-E / A-Bandbreite. Relevant kann auch eine höhere Leistung der Sekundärstecker sein.

Bei PCIe 4.0-Anbieterlösungen entwickeln oder bieten Synopsys und Cadence unter anderem PHY- und 16 GT / s-Treiber, Validierungstools und viele andere Anwendungen an. Das IBM POWER9 verfügt über PCIe 4.0-Verbindungen und das Intel Falcon Mesa FPGA 10nm unterstützt PCIe 4.0 als integrierten IP-Block über EMIB. In der Zwischenzeit bietet AMD mit seinen neuen Radeon Instinct MI50 und MI60 PCIe 4.0-Unterstützung. Navi und Zen 2 werden voraussichtlich auch PCI Express 4.0 unterstützen.

In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Funktionen der verschiedenen Versionen von PCI Express zusammengefasst:

Version	Einführung	Transfer auf der Fahrspur	Bandbreite
× 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	Erwartet in 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

Damit ist unser Artikel zum PCI Express 4.0-Protokoll abgeschlossen. Wir hoffen, dass er Ihnen dabei geholfen hat, die Bedeutung dieser neuen Version der heute am häufigsten verwendeten Hochgeschwindigkeitsschnittstelle besser zu verstehen.

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