Specyfikacja PCIe 6.0 i 7.0. Zapewnią duży wzrost przepustowości

Standard PCI-Express 6.0 oficjalnie sfinalizowany

Ponad 2,5 roku minęło, odkąd stowarzyszenie PCI-SIG (PCI Special Interest Group) podzieliło się ze światem finalną specyfikacją standardu PCI-Express 5.0. Mimo to dopiero w 2021 roku pojawiły się pierwsze konsumenckie produkty z obsługą tego interfejsu, a mianowicie procesory Intel Alder Lake-S czy płyty główne Z690. Na horyzoncie czają się też pierwsze dyski SSD PCIe 5.0. Pierwsi producenci już pochwalili się możliwościami nowych nośników, ale to dopiero początek.

Nie przeszkodziło to jednak organizacji PCI-SIG w ogłoszeniu nowego standardu, który, jak łatwo się domyślić, planuje się z dużym wyprzedzeniem. Mowa naturalnie o PCI-Express 6.0, które przyniesie szereg znaczących zmian. PCI-SIG zaprezentowało finalną specyfikację magistrali (1.0), zapowiadając dwukrotny wzrost przepustowości względem PCIe 5.0.

Czym przede wszystkim wyróżnia się nowy standard?

Nowości w PCIe 6.0

PCIe 6.0 zapewnia jeszcze wyższy transfer danych. Szybkość transmisji zwiększyła się do 64 GT/s (gigatransfer na sekundę), co jest również dwukrotnością tego, co osiąga PCIe 5.0 (przy dwa razy wyższej efektywności energetycznej). Maksymalna (dwukierunkowa) przepustowość dla magistrali PCI-Express 6.0 x16 wzrosła ze 128 GB/s do 256 GB/s względem poprzedniego standardu. W przypadku pozostałych linii również mowa o dwa razy wyższych wartościach.

PCI-Express 6.0 wprowadza więcej istotnych zmian – być może największe od początku istnienia interfejsu PCI-Express, czyli od 2003 roku. PCI-SIG porzuciło technologię sygnalizacji NRZ (ang. Non-Return-to-Zero) na rzecz bardziej zaawansowanego PAM4 (ang. Pulse-Amplitude Modulation 4). To drugie rozwiązanie pozwala upakować większą dawkę bitów w tym samym czasie. Była to konieczna zmiana, by uzyskać podwojoną przepustowość.

Wzrost współczynnika błędów na bit, który wynika z zastosowania czteropoziomowej modulacji amplitudy impulsów, łagodzą: korekcja błędów FEC (ang. Forward Error Correction) i cykliczna kontrola nadmiarowa CRC (ang. Cyclic Redundancy Check). Warto też wspomnieć, że PCI-Express 6.0 wykorzystuje kodowanie oparte na jednostce kontroli przepływu (Flit) z obsługą PAM4. Zastosowanie tych rozwiązań pozwoliło nie tylko zwiększyć znacząco przepustowość, ale także utrzymać niskie opóźnienia.

Co ważne, PCIe 6.0 zachowuje wsteczną kompatybilność ze wszystkimi poprzednimi standardami. Oznacza to, że do tego złącza bez problemu podłączysz urządzenie ze starszym interfejsem.

Porównanie specyfikacji PCI-Express

PCI-SIG regularnie zwiększa wraz z każdą wersją PCI-Express przepustowość. Jak PCIe 6.0 wypada na tle starszych magistrali? Zobacz porównanie.

PCI-Express 1.0 (2003) – specyfikacja

Kodowanie: 8b/10b
Maksymalny transfer danych: 2,5 GT/s
Przepustowość PCIe 1.0 x1: 500 MB/s
Przepustowość PCIe 1.0 x2: 1 GB/s
Przepustowość PCIe 1.0 x4: 2 GB/s
Przepustowość PCIe 1.0 x8: 4 GB/s
Przepustowość PCIe 1.0 x16: 8 GB/s

PCI-Express 2.0 (2007) – specyfikacja

Kodowanie: 8b/10b
Maksymalny transfer danych: 5 GT/s
Przepustowość PCIe 2.0 x1: 1 GB/s
Przepustowość PCIe 2.0 x2: 2 GB/s
Przepustowość PCIe 2.0 x4: 4 GB/s
Przepustowość PCIe 2.0 x8: 8 GB/s
Przepustowość PCIe 2.0 x16: 16 GB/s

PCI-Express 3.0 (2010) – specyfikacja

Kodowanie: 128b/130b
Maksymalny transfer danych: 8 GT/s
Przepustowość PCIe 3.0 x1: 2 GB/s
Przepustowość PCIe 3.0 x2: 4 GB/s
Przepustowość PCIe 3.0 x4: 8 GB/s
Przepustowość PCIe 3.0 x8: 16 GB/s
Przepustowość PCIe 3.0 x16: 32 GB/s

PCI-Express 4.0 (2017) – specyfikacja

Kodowanie: 128b/130b
Maksymalny transfer danych: 16 GT/s
Przepustowość PCIe 4.0 x1: 4 GB/s
Przepustowość PCIe 4.0 x2: 8 GB/s
Przepustowość PCIe 4.0 x4: 16 GB/s
Przepustowość PCIe 4.0 x8: 32 GB/s
Przepustowość PCIe 4.0 x16: 64 GB/s

PCI-Express 5.0 (2019) – specyfikacja

Kodowanie: 128b/130b
Maksymalny transfer danych: 32 GT/s
Przepustowość PCIe 5.0 x1: 8 GB/s
Przepustowość PCIe 5.0 x2: 16 GB/s
Przepustowość PCIe 5.0 x4: 32 GB/s
Przepustowość PCIe 5.0 x8: 64 GB/s
Przepustowość PCIe 5.0 x16: 128 GB/s

PCI-Express 6.0 (2022) – specyfikacja

Kodowanie: 1b/1b (tryb Flit)
Maksymalny transfer danych: 64 GT/s
Przepustowość PCIe 6.0 x1: 16 GB/s
Przepustowość PCIe 6.0 x2: 32 GB/s
Przepustowość PCIe 6.0 x4: 64 GB/s
Przepustowość PCIe 6.0 x8: 128 GB/s
Przepustowość PCIe 6.0 x16: 256 GB/s

PCI-Express 7.0 (2025) – specyfikacja

Kodowanie: 1b/1b (tryb Flit)
Maksymalny transfer danych: 128 GT/s
Przepustowość PCIe 7.0 x1: 32 GB/s
Przepustowość PCIe 7.0 x2: 64 GB/s
Przepustowość PCIe 7.0 x4: 128 GB/s
Przepustowość PCIe 7.0 x8: 256 GB/s
Przepustowość PCIe 7.0 x16: 512 GB/s

PCIe 6.0 to pieśń przyszłości dla kart graficznych i dysków SSD

Według przewidywań ekspertów pierwszy komercyjny sprzęt, który wykorzysta interfejs PCI-Express 6.0, zawita na rynek najwcześniej za 12-18 miesięcy, czyli w bliżej nieokreślonym okresie 2023 roku. Najpierw można spodziewać się wykorzystania nowego interfejsu na rynku profesjonalnym, który skorzysta mocno na podwyższonej przepustowości.

PCI-SIG podkreśliło, że PCIe 6.0 jest efektywnym kosztowo i skalowalnym rozwiązaniem dla firm zajmujących się przetwarzaniem danych na masową skalę, które wykorzystują sztuczną inteligencję (AI – Artificial Intelligence) i uczenie maszynowe (ML – Machine Learning). Nie dotyczy to tylko centrów danych i HPC, ale obejmuje też rynki IoT, motoryzacyjne czy nawet militarne.

Na konsumenckie produkty z obsługą tego standardu przyjdzie nam poczekać jeszcze dłużej. Zapewne – tak jak w przypadku PCIe 5.0 – około trzy lata. W końcu tegoroczne procesory (Intel Raptor Lake-S i AMD Zen 4) układy graficzne (akcelerator NVIDIA H100 oraz karty NVIDIA Lovelace i AMD RDNA 3) mają korzystać z PCIe 5.0. Pod koniec 2022 roku zaczną też ukazywać się dyski SSD z interfejsem PCI-Express 5.0.

PCIe 6.0? Znamy już wstępną specyfikację PCIe 7.0!

Dopiero co poznaliśmy oficjalną i finalną specyfikację PCIe 6.0, a organizacja PCI-SIG podzieliła się już tym, czego możemy (wstępnie) oczekiwać po przyszłościowym standardzie – PCI-Express 7.0. To będzie dwukrotny wzrost przepustowości względem PCIe 6.0 i czterokrotny względem PCIe 5.0.

Podobnie jak PCI-Express 6.0, tak i nowszy interfejs skorzysta z sygnalizacji PAM4, dzięki której możliwe jest osiągnięcie tak dużych przepustowości. O jakich wartościach mowa w przypadku PCIe 7.0? Dwukierunkowa przepustowość w przypadku 16 linii PCI-Express 7.0 wyniesie 512 GB/s. Robi wrażenie! W planach jest także m.in. usprawnienie efektywności energetycznej oraz osiągnięcie jak najniższych opóźnień.

Na pełną specyfikację interfejsu PCIe 7.0 , który zachowa pełną kompatybilność wsteczną, przyjdzie nam jeszcze poczekać. Ma być ona gotowa w 2025 roku. Oznacza to, że pierwsze urządzenia (np. nośniki półprzewodnikowe), które wykorzystają ten standard powinny pojawić się na rynku około 2028 roku.

Źródło: VideoCardz, AnandTech, PCI-SIG

Zobacz dyski PCIe 4.0 w x-komie

Poznaj ofertę kart graficznych w x-komie

Odkryj płyty główne w x-komie