معرفی استاندارد PCIe 7.0 با پهنای باند 512 گیگابایت بر ثانیه

استاندارد_PCIe_7_0_با_پهنای_باند_512_گیگابایت_بر_ثانیه_رسماً_معرفی

172 بازدید

۱۴۰۴-۰۴-۰۱

4 دقیقه

نویسنده: 0x7a657573
درباره نویسنده: من اون دیوونه‌ام که وقتی بورد روشن نمی‌شه، ذوق می‌کنم؛ یعنی یه شب تا صبح قراره با منبع تغذیه و لاجیک آنالایزر عشق کنم! آدما قهوه می‌خورن که بیدار بمونن، ولی من بیدار می‌مونم تا بفهمم این بورد چرا باهام قهر کرده! زندگی من یه لوپ بی‌نهایته بین باگ و دیباگ... با چاشنی یه کم امید و یه عالمه دیوونگی!

استاندارد مورد انتظار PCIe 7.0 سرانجام منتشر شد و جهشی عظیم در سرعت انتقال داده به ارمغان آورده است. این نسل جدید با ارائه نرخ داده 128 گیگاترنسفر بر ثانیه (GT/s)، قادر است در یک پیکربندی x16 به پهنای باند دوطرفه 512 گیگابایت بر ثانیه دست یابد. این اعداد به معنای دو برابر شدن سرعت نسبت به استاندارد PCIe 6.0 است که در سال ۲۰۲۲ با نرخ 64GT/s و پهنای باند ۲۵۶ گیگابایت بر ثانیه معرفی شده بود.

به گفته کنسرسیوم PCI-SIG، استاندارد PCIe 7.0 به طور ویژه برای پاسخگویی به نیازهای سنگین‌ترین کاربردهای پردازش داده، مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (AI/ML)، شبکه‌های اترنت 800 گیگابیتی، زیرساخت‌های ابری و محاسبات کوانتومی طراحی شده است. همزمان با این معرفی، کار بر روی نسل بعدی، یعنی PCIe 8.0، نیز آغاز شده که احتمالاً با هدف دستیابی به نرخ 256GT/s در سال ۲۰۲۸ عرضه خواهد شد.

ویژگی‌های فنی PCIe 7.0

سرعت PCIe-7.0

استاندارد PCIe 7.0 برای دستیابی به این سرعت بالا، بر پایه‌ی فناوری‌های اثبات‌شده در نسل ششم ساخته شده است. این نسخه نیز همانند PCIe 6.0 از دو تکنولوژی کلیدی بهره می‌برد:

سیگنالینگ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation with 4 levels): این روش سیگنالینگ با استفاده از چهار سطح ولتاژ به‌جای دو سطح (که در روش سنتی NRZ استفاده می‌شود)، امکان انتقال دو بیت داده در هر سیکل سیگنال را فراهم می‌کند و عملاً پهنای باند را دو برابر می‌کند.
کدگذاری مبتنی بر فلیت (Flit-based encoding): این معماری، داده‌ها را در بسته‌هایی با اندازه ثابت به نام “فلیت” سازمان‌دهی می‌کند. این روش سربار (overhead) کدگذاری را به حداقل می‌رساند و کارایی انتقال داده را، به‌خصوص در سرعت‌های بالا، به شدت افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، PCIe 7.0 با بهبودهایی در زمینه بهره‌وری انرژی همراه شده است که برای مراکز داده و سیستم‌های پردازشی بزرگ، یک مزیت حیاتی محسوب می‌شود. همچنین، این استاندارد سازگاری کامل با نسل‌های پیشین خود را حفظ کرده است، به این معنی که دستگاه‌های قدیمی‌تر همچنان می‌توانند روی اسلات‌های جدیدتر کار کنند (البته با سرعت نسل خودشان).

روند تکامل سرعت در خانواده PCI/PCIe

تاریخچه استانداردهای PCI و PCIe نشان می‌دهد که پهنای باند تقریباً هر سه سال یک‌بار دو برابر شده است. این روند از زمان معرفی اولین استاندارد PCI در سال ۱۹۹۲ با سرعت 0.13 گیگابایت بر ثانیه، تا به امروز ادامه داشته است. جدول زیر این تکامل را به خوبی نمایش می‌دهد:

PCIe 7.0۲۰۲۴128.0۵۱۲ گیگابایت بر ثانیه

نسل استانداردسال معرفینرخ داده (GT/s)پهنای باند دوطرفه (x16)

PCIe 1.0	۲۰۰۳	2.5	۸ گیگابایت بر ثانیه
PCIe 2.0	۲۰۰۷	5.0	۱۶ گیگابایت بر ثانیه
PCIe 3.0	۲۰۱۰	8.0	۳۲ گیگابایت بر ثانیه
PCIe 4.0	۲۰۱۷	16.0	۶۴ گیگابایت بر ثانیه
PCIe 5.0	۲۰۱۹	32.0	۱۲۸ گیگابایت بر ثانیه
PCIe 6.0	۲۰۲۲	64.0	۲۵۶ گیگابایت بر ثانیه

چالش‌های پیاده‌سازی و زمان‌ عرضه به بازار

با وجود معرفی رسمی یک استاندارد جدید، مسیر رسیدن آن به دست مصرف‌کنندگان نهایی طولانی است و با چالش‌هایی همراه است.

تأخیر در سخت‌افزارهای رده‌بالا و مصرفی

به طور معمول، حدود ۱۸ ماه زمان می‌برد تا یک استاندارد جدید PCIe در سخت‌افزارهای رده بالا مانند سرورها و پردازنده‌های پرچمدار به کار گرفته شود. اما فراگیر شدن آن در بازار عمومی بسیار بیشتر طول می‌کشد. برای مثال، استاندارد PCIe 5.0 در سال ۲۰۱۹ معرفی شد، اما اولین پردازنده‌هایی که از آن پشتیبانی کردند (خانواده Alder Lake-S اینتل) در سال ۲۰۲۲ عرضه شدند. حتی امروز نیز، با وجود فراگیرتر شدن PCIe 5.0، همچنان اکثر کامپیوترهای مبتنی بر x86 از استاندارد PCIe 4.0 استفاده می‌کنند که در سال ۲۰۱۷ معرفی شده بود.

نمودار پهنای باند PCI-PCIe- از سال 1992 تا 2025

فاصله طولانی تا کامپیوترهای تک‌بردی (SBC)

این تأخیر در دنیای کامپیوترهای تک‌بردی (SBCs) بسیار شدیدتر است. برای مثال:

ماژول Raspberry Pi CM4 که در اکتبر ۲۰۲۰ عرضه شد، از رابط PCIe 2.0 x1 بهره می‌برد.
اولین کامپیوترهای تک‌بردی مجهز به PCIe، احتمالاً مدل‌های مبتنی بر پردازنده‌های Rockchip RK3566/RK3568 بودند که در سال ۲۰۲۰ با پشتیبانی از PCIe 2.0 معرفی شدند.
عرضه گسترده‌تر PCIe 2.0 و 3.0 در دنیای SBCها با محصولاتی مانند بردهای مبتنی بر Rockchip RK3588 در سال ۲۰۲۲ و Raspberry Pi 5 در سال ۲۰۲۳ اتفاق افتاد.

این یعنی حدود ۱۲ تا ۱۴ سال پس از معرفی رسمی استانداردهای PCIe 2.0 و 3.0، این فناوری‌ها به دنیای کامپیوترهای تک‌بردی راه یافتند. با این حساب و با یک پیش‌بینی طنزآمیز، شاید بتوانیم منتظر Raspberry Pi 10 با پشتیبانی از PCIe 7.0 در حدود سال ۲۰۳۸ باشیم، البته اگر تا آن زمان کامپیوترهای تک‌بردی همچنان به شکل امروزی وجود داشته باشند!

برای کسب اطلاعات بیشتر و دسترسی به مستندات کامل مشخصات فنی، اعضای کنسرسیوم PCI-SIG می‌توانند به وب‌سایت این سازمان مراجعه کنند. حق عضویت سالانه برای دسترسی به این منابع 6000 دلار است.

اطلاعات

172

لینک و اشتراک