Technologie PCI Express 6.0 je hotová. 2× vyšší rychlost díky PAM4, ale kompatibilita zůstane

13

PCI-SIG už dokončil technologii PCI Express 6.0. Toto rozhraní bude mít dvakrát vyšší rychlost než PCIe 5.0 a je čtyřikrát rychlejší než PCIe 4.0. NVMe SSD budou mít propustnost až 32 GB/s, grafické karty na PCIe 6.0 ×16 dokonce 128 GB/s. V počítačích bychom toto mohli mít za nějaké dva roky.

Až za měsíc vyjdou procesory Alder Lake, přijde s nimi do PC poprvé také PCI Express 5.0. Toto propojení používaného grafikami, SSD, ale mnoha dalšími rozšiřujícími kartami a řadiči ale už brzo bude mít ještě rychlejší verzi PCI Express 6.0. Konsorcium PCI-SIG, které technologii vyvíjí, totiž nyní uzavřelo technickou část specifikace a vydalo draft verze 0.9. To znamená, že PCIe 6.0 je hotový a může začít příprava hardwaru.

PCI Express 6.0 přinese opět zdvojnásobení rychlosti jedné linky PCIe proti předchozí generaci, což znamená ten teprve přicházející PCI Express 5.0, který zatím nemáme. Proti PCI Expressu 4.0, který máme na platformách AMD X570 a B550 (a WRX80/TRX40 s Threadrippery) a Intel Z590/Z490, bude tato příští generace už rovnou čtyřikrát rychlejší (a osmkrát rychlejší proti PCIe 3.0).

Zatímco PCIe 4.0 má teoretickou přenosovou rychlost 2 GB/s na jednu linku, PCI Express 6.0 to zvýší na rovnou 8 GB/s, což zní skoro neuvěřitelně, když nedávno mělo čtyřlinkové rozhraní PCIe 3.0 ×4 u SSD propustnost 4 GB/s. Ale to je holt škálování rychlosti na dvojnásobek v každé generaci. S technologií PCIe 6.0 budou sloty ×16 pro grafickou kartu mít propustnost 128 GB/s (a to obousměrně), sloty PCIe 6.0 ×4 používané například pro SSD pak 32 GB/s.

Slajd z prezentrace k PCI Express 6.0 Zdroj: PCI-SIG

A tento PCI Express 6.0 byl nyní dokončen. Není to ještě oficiální uzavření specifikace ve verzi 1.0 a oznámení hotového standardu. Nyní ale PCIe 6.0 dospělo do verze specifikace 0.9, která je již z technického hlediska hotová a uzavřená. Mezi draftem 0.9 a hotovou specifikací 1.0 už bude docházet jenom ve vyjasňování formulací ve specifikacích a dokumentaci a budou vyvíjené testovací a certifikační nástroje. Ale samotná technologie už měněná nebude, z pohledu jejího návrhu je 0.9 finální verze, takže v tuto chvíli je už PCIe 6.0 dokončená věc.

Firmy tedy mohou již proti specifikaci 0.9 vyvíjet své čipy a pokud mají nyní v ruce již prototypy, které zvládají bez nějakých nekompatibilit plně tuto verzi specifikace, mají vlastně již hotové zařízení podporující PCI Express 6.0 – už jen zbývá to otestovat a ověřit a poté certifikovat. Protože ale certifikace ještě není připravená a teprve se budou vyvíjet ověřovací postupy a metodika, zatím tyto prototypy není možné za zařízení podporující PCIe 6.0 oficiálně označit. Na jejich uvedení na trh pod touto značkou se tedy asi ještě bude čekat.

Dvojnásobná rychlost díky PAM4, možná vyšší cena a spotřeba čipů

Po technické stránce bude PCI Express 6.0 docela zajímavý. Navenek totiž vše bude vypadat stejně, ale výrazně se změní elektrický signál. Místo běžné modulace NRZ bude použitá pulzně amplitudová modulace PAM4, kdy v jednom „tiku“ přenosu signálu jsou přenesené dva bity místo jednoho. Díky tomu, že signál rozlišuje čtyři různé úrovně, je to tedy jako MLC záznam proti SLC záznamu u NAND. PAM4 jinak je také jádrem technologie pamětí GDDR6X.

Schéma signalizace NRZ a PAM-4 Zdroj: Intel, via: AnandTech

Zdvojnásobení rychlosti by bez tohoto zlepšováku bylo s měděnými vodiči mnohem obtížnější – dokonce se dříve zvažovalo, že by PCIe přešlo na optiku, což by logicky byla velká komplikace. PAM4 si ale vystačí se zhruba stejnou taktovací frekvencí signálu. Je jen třeba, aby byly vodiče schopné zachovat dostatečně nízké rušení k tomu, aby se daly bezpečně odlišovat ony čtyři úrovně signálu.

Ale přes tuto poměrně velkou změnu bude PCI Express 6.0 nadále kompatibilní s předchozími verzemi PCIe 1.0 až 5.0. Řadiče a rozhraní v klientských zařízeních budou tedy podporovat jak režim komunikace PAM4, tak ten starý, a při připojení dojde k automatickému nastavení vhodného režimu. Staré karty tedy budou fungovat v slotech PCIe 6.0 a naopak karty PCIe 6.0 budou fungovat ve starších slotech – rychlost ale vždy bude jen na úrovni té pomalejší strany.

Vlastnosti technologie PCI Express 6.0 Zdroj: PCI-SIG, via Tom's Hardware

Bude zde jedna nevýhoda. Řadiče a celkově komunikace po PCIe 6.0 mohou jednak asi mít vyšší spotřebu. Ale ta naroste prý méně než rychlost, takže energetická efektivita se asi může i zlepšit, pokud bychom ji počítali jako spotřebované watty potřebné pro určitou propustnost. Komunikace třeba na slotu ×16 by tak mohla s PCIe 6.0 sežrat více, než s PCIe 5.0 ×16. Ale pokud by se třeba PCIe 5.0 ×16 nahradilo za PCIe 6.0 ×8 se stejnou propustností, už by u toho efektivita mohla vyjít lepší.

Toto bude kvůli komplexitě navíc, kterou potřebuje generování a přijímání signálu PAM4 v porovnání s jednodušším NRZ. Bohužel se projeví ještě v jedné věci – řadiče podporující PCIe 6.0 a PAM4 mohou na čipu údajně zabírat významně větší místo, takže také mohou křemík o trošku prodražit. Tyto faktory tak možná opět způsobí, že ne všechna zařízení začnou hned PCIe 6.0 podporovat. Výrobci procesorů například mohou ze začátku implementovat PCIe 6.0 jenom v serverech a s uvedením této technologie do PC a notebooků otálet.

Galerie: Technologie PCI Express 6.0

Kdy hodlají Intel a AMD přijít s podporou PCIe 6.0, zatím nevíme, na žádné roadmapě se ještě tato funkce neobjevila. Stejně tak nevíme, kdy by toto rozhraní mohly začít používat GPU, nebo SSD – u těch se ostatně teprve v posledních měsících začíná hovořit o PCIe 5.0, a to hlavně předběžně. Zařízení s touto technologií by se tak asi mohla začít objevovat až od roku 2023…

Tip: Phison: SSD pro PCI Express 5.0 budou už za rok s řadičem E26, i pro desktopová PC

Zdroje: Tom’s Hardware, PCI-SIG

Technologie PCI Express 6.0 je hotová. 2× vyšší rychlost díky PAM4, ale kompatibilita zůstane
Ohodnoťte tento článek!
4.7 (94.29%) 14 hlasů

13 KOMENTÁŘE

  1. A k cemu by to melo byt dobre, vzdyt tu propustnost nedokaze zadne desktopove zarizeni vyuzit. V serverech se neorientuju, nevim, jestli by si tam na tu rychlost dokazalo neco sahnout, ale v beznych pocitacich je i rychlost PCIe5 zcela mimo potrebu zarizeni na pocitacich provozovanych.

  2. Doteraz 99% vypočtových úloh ktoré sme riešili narazili na memory bandwidth. Špecialne pri multi-gpu alebo multisocketových hw je nočna mora ladit rozloženie dat, cache a pod. len aby to čo najrychlejšie sypalo data do jadier.