PCI Express正筹备升级至32G 原创

至顶网服务器频道 06月08日 新闻消息（文/编译）：

铜缆互连机制将迎来新的历史性升级，最早将于2019年推出的第五代PCI Express将实现每秒32 G传输能力。PCI特别兴趣小组在本届年会上公布了此项计划，并表示这套方案将彻底终结原本的第四代每秒16 GT性能规格。

这一消息标志着此项当前得到广泛使用的计算机互连技术将迎来显著提速——事实上，随着近年来PC市场发展速度的放缓，该互连性能水平一直处于停滞状态。与此同时，以CCIX、GenZ以及OpenCAPI为代表的其它多种开放互连方案亦在快速兴起当中。

第五代PCIe将采用128-/130-bit编码，能够在16条每秒4 GB通道当中提供高达128 GB每秒的传输速率。预计其将为高端GPU、机器学习加速器以及以太网与Infiniband卡提供速率达每秒400 Gb的传输链接。

PCI特别兴趣小组的成员们已经为该项性能规范构建起一套0.3主干版本。值得一提的是，该小组此前还曾负责对第四代标准的0.9版本进行最终审查。

这项32 G规范的出现可谓顺应时代要求，特别是考虑到数据中心正不断推动互连体系向每秒56 Gb的传输速率进军。

PCI特别兴趣小组负责人Al Yanes解释称，“我们能够立足行业中的现有标准建立大量PHY。第四代规范中的很多原有工作成果都将继续适用，这也降低了第五代规范的实现难度。我们的电子工作小组对于当前性能数字以及进度时间表抱有充分的信心。”

工程师们尚未确定新的规范是否会给互连体系的覆盖面带来限制，或者要求使用比FR4成本更高的板片材料。不过他们已经肯定的是，这项新标准将能够实现对该小组在过去25年中陆续开发的各项规格的向下兼容。

在经历了慵懒的2010年到2017年之后，PCI特别兴趣小组目前正加快路线图的发展工作。（图片来源：PCI特别兴趣小组）

IBM公司研究员Brad McCredie表示，第五代PCIe代表着行业正在想办法满足快速I/O基础之上的高速工作需求，而这亦成为摩尔定律实现成本日益高企之后最为可行的性能提升途径。这位经验丰富的微处理器工程师目前正致力于开发Power 9，而这款处理器将在今年晚些时候成为第一种采用第四代PCIe的商用CPU。

目前，业界“仍然以七年之前折第三代PCIe作为首选方案……我们有必要迈出通往第四代规范的步伐。我们需要利用这些高性能总线以实现各加速器之间的通信，同时借此实现成本削减。”

他同时补充称，“我认为第四代PCIe在行业内的全部普及可能要到2019年。不过如果PCI特别兴趣小组继续积极推进，我们将能够在2020年迎来第五代PCIe的版本。”

McCredie拒绝对铜缆互连机制的消亡时间作出预测。但他明确表示，希望第四代连接器仍能实现每秒32 GT传输速率，这意味着第五代之后的铜缆PCIe规范仍有实现可能。

他解释称，“这一切类似于2005年时的Power 6，当时我们就以为这已经是最后一代方案了。然而I/O工程师们一次又一次提出更高要求，我们也一次又一次将性能推向新的水平。”

与此同时，McCredie指出IBM公司亦身为CCIX等替代性开放互连组织的成员。“我们正在对各类开放附加功能进行评估。”

尽管16G规范的完成周期比预期更长，但已经有多家企业正在将其引入自身产品。其中有十几家已经开始立足设备进行第四代PCIe规范测试。

Cadence、PLDA以及Synopsy等厂商已经在去年的PCI特别兴趣小组会议上展示了PCIe 4.0物理层、控制器、交换机以及其它IP块。其还同时亮出了采用PCIe 4.0的100 Gb每秒Infiniband交换机芯片、相关单板以及背板等。

在今年的会议上，Cadence与Synopsys公司将推动第四代IP迈向更多市场，其中包括汽车制造行业。Keysight与Teledyne Lecroy公司将展示第四代测试工具，NEC公司则将公布一款用于将PCIe套件与以太网之间加以桥接的新型芯片。

就其本身而言，IBM与Mellanox以及Xilinx等合作伙伴计划于今年晚些时候推出Power 9，其将支持第四代PCIe网卡及加速卡。根据与会者们的预测，未来还将有更多厂商以IBM Open Power倡议参与者的身份制造各类Power 9系统方案。

McCredie表示，“第四代PCIe总线速度很快，但并没有给我们带来太多意外——因为我们自己的机型完全能够与之对接。”

PCI Express性能发展变革历程。

IBM公司预计PCIe总线及其自有OpenCAPI互连机制将能够承载各类网卡、存储卡以及加速器。有趣的是，McCredie亦相当看好英特尔3D XPoint存储器作为存储级内存介质的发展潜力，这意味着其很可能凭借OpenCAPI的同步访问能力转化为DRAM与闪存之间的新型存储层。

他解释称，“我认为3D XPoint是一项极具颠覆性的技术，其速度表现绝对足以实现同步访问……但我对3D XPoint技术所使用的DIMM插槽则不敢苟同。”

不过在OpenCAPI上使用3D XPoint目前还停留在概念层面，他解释称，“相关想法还只是说说而已。”

OpenCAPI的传输带宽峰值为每秒150 GB，高于第四代PCIe的每秒128 GB。IBM公司希望凭借这一优势为其Power 9处理器吸引到更多合作伙伴。

另外，IBM公司也一直在不断发展的中国电子行业内培养合作伙伴。其已经发布一项路线图，其中囊括了Power 9主力设计以及未来三年的Power 10设计思路。

McCredie指出，IBM公司最近公布的5纳米纳米片晶体管工艺为其未来的工作铺平了道路。他表示，“现在Power 11已经拥有了实现所必需的制程技术。”