Стандарт интерфейса PCI Express 5.0


Новый стандарт на базе PCIe 5.0 ещё больше ускорит связь между CPU и GPU. Он основан на интерфейсе PCI Express 5.0, предназначенном для подключения серверных компонентов. Новый стандарт будет поддерживать пропускную способность между вычислительными элементами до 128 Гбайт/с на 16 линиях. При этом будет использоваться экономное кодирование 128b/130b, реализованное еще в PCI Express 3.0.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Что такое PCI Express 5.0

Схематически подключение можно изобразить следующим образом:

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

CXL имеет 3 метода интерфейса.

  1. Первый — режим ввода-вывода для передачи команд и обновления статусов устройств.
  2. Второй — протокол памяти для разделения RAM между хостом и ускорителем.
  3. Третий — интерфейс, который обеспечит когерентность памяти.

Шина PCIe 5.0 специально разработана для решения задач, которые требуют максимальной пропускной способности — работы с графическими процессорами, сетевыми технологиями, системами с высокой нагрузкой. Особенно технология оптимизирована под GPU, FPGA, ASIC и другие ускорители.

Процессоры с поддержкой PCIe 5.0

Частота до 5 ГГц, 5-нм техпроцесс и PCIe 5.0: первые данные о процессоре AMD Ryzen на архитектуре Zen 4. Чипы серии Ryzen 7000 поступят в продажу во второй половине 2022 года.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Десктопные чипы на архитектуре Zen 4 будут производиться с применением 5-нм техпроцесса. Сами процессоры будут оснащаться пластиной для распределения тепла.

Процессоры серии Ryzen 7000 получат поддержку интерфейса PCIe 5.0 и стандарта оперативной памяти DDR5. Чипы следующего поколения будут оснащаться сокетом AM5 типа LGA 1718 с контактными площадками, что упростит их установку на материнскую плату.

Спецификации PCIe 5.0 предусматривают обратную совместимость с устройствами предыдущих поколений, вплоть до версии 1.0. Несмотря на это, монтажный разъём был улучшен, хотя и не потерял обратной совместимости. Улучшена механическая прочность разъёма, внесены некоторые изменения в сигнальную структуру интерфейса для обеспечения целостности сигнала и снижение влияния помех.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Флэш-контроллеры с PCI Express 5.0

Одним из первых флэш-контроллеров, поддерживающих PCI Express 5.0, является Marvell Bravera SC5. Это позволяет передавать данные с пропускной способностью 14 ГБ / с по 4-строчной шине PCI Express 5.0, что означает удвоение пропускной способности по отношению к тому же количеству линий при PCI Express 4.0, но не означает насыщения шины, поскольку они могут достигать 16 ГБ / с и 7 ГБ / с соответственно.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Следует учитывать, что флэш-контроллер работает так же как интерфейсы которые связывают ОЗУ или память VRAM с процессорами и графическими процессорами. Они отвечают за обработку запросов чтения и записи, сделанных процессором. А поскольку на сегодняшний день уже есть несколько ядер в CPU, очень важно чтобы во флеш-контроллере было большое количество каналов доступа. В Marvell Bravera SC5 имеет всего 16 каналов, поэтому к нему можно подключить до 16 одноканальных или 8 двухканальных микросхем NAND Flash.

Каналы – это количество микросхем памяти NVMe, с которыми контроллер флэш-памяти может общаться одновременно. Твердотельные накопители NVMe обычно имеют 2 или 4 канала, высокопроизводительные – 8 каналов, и есть особые случаи, такие как PlayStation 5 SSD с 12 каналами. Тот факт, что Marvell Bravera SC5 имеет 16 каналов, не только позволяет ему иметь большую емкость хранения, но и показывает что это контроллер, предназначенный для рынка серверов, а не для домашних ПК.

Поскольку они представляют собой линейную эволюцию по сравнению с теми, которые используют интерфейс PCIe 4.0, можем сказать что это довольно мало, но запуск внутренних твердотельных накопителей NVMe с PCIe 5.0 совпадет с развертыванием стандарта NVMe 2.0, который обеспечит серию преимуществ, выходящих за рамки увеличения скорости. Таким образом, оба фактора будут объединены, чтобы в ближайшем будущем улучшить этот тип хранилища.

Полезное:  Распиновка монтажных блоков автомобилей ВАЗ

Заметное улучшение в PCIe 5.0 это поддержка Compute Express Link или CXL. Это особенность, которая изначально будет только на серверах и упростит доступ к оборудованию. Он обеспечивает прямой доступ к твердотельному накопителю NVMe, минуя IOMMU южного моста, уменьшая задержку доступа и позволяя реализовать флэш-контроллер в самом ЦП, графическом процессоре или APU или даже использовать интерфейс PCIe CXL для прямого доступа к Модули DIMM, объединяющие чипы NVMe и DDR5 вместе.

Жесткие диски с PCIe 5.0

Компания ADATA объявляет о самых быстрых твердотельных накопителях на рынке с интерфейсом PCIe 5.0. Использование нового стандарта, который в настоящее время поддерживается только процессорами Intel, позволяет снова увеличить пропускную способность до впечатляющих значений.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Самые быстрые твердотельные накопители с интерфейсом M.2 на PCIe 3.0 обеспечивали скорость передачи 3,5 ГБ / с. PCIe 4.0 увеличил эти возможности примерно до 7 ГБ / с. Благодаря PCIe 5.0 и новым контроллерам нам удалось добиться скорости чтения данных 14 ГБ / с. Эти значения обещаны ADATA для накопителя с кодовым названием Project Nighthawk, использующего контроллер Silicon Motion SM2508. При этом скорость последовательной записи должна быть 12 ГБ / с. Привод, использующий контроллер InnoGrit IG5666, будет немного слабее и предложит скорость чтения 14 ГБ / с и скорость записи до 10 ГБ / с. Эти диски будут предлагаться объемом до 8 ТБ.

Стандарт интерфейса PCI Express 5.0

Samsung идет в несколько ином направлении, предлагая первые накопители PCIe 5.0 для бизнес-клиентов. Устройства на базе контроллера PM1743 будут выделены для серверов и станут обеспечивать скорость передачи 13 ГБ / с для чтения и 6,6 ГБ / с для последовательной записи, а также смогут выполнять 2 500 000 операций чтения и записи 250 000 операций ввода-вывода в секунду. Но у Samsung есть еще один параметр – энергоэффективность. Диски с контроллером PM1743 достигают эффективности 608 МБ / с на 1 Вт потребляемой энергии, что на 30% лучше, чем у аналогичных моделей предыдущего поколения. В серверных, где таких дисков будут сотни, это может оказаться весьма важным моментом. В настоящее время проводятся испытания, а серийное производство начнется в первом квартале 2022 года.


НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ