معرفی PCIe 7
مادربردها از طریق رابط‌های مختلفی مانند SATA، U.2، USB و HDMI امکان اتصال انواع قطعات و لوازم جانبی به کامپیوترها و سرورها را فراهم می‌کنند. در میان این رابط‌ها، PCI Express یکی از مهم‌ترین آن‌ها است، زیرا پهنای باند بالایی را برای کارت‌های گرافیک قدرتمند جهت اجرای بازی‌های مورد علاقه فراهم می‌کند و همچنین به حافظه‌های فلش اجازه می‌دهند با بالاترین سرعت ممکن اطلاعات را مبادله کنند. در حقیقت، PCIe در سایر تجهیزات جانبی نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله کارت‌های ضبط تصویر، SSDها، کارت‌های شبکه، هاب‌های USB و کارت‌های صدا. برای همگام شدن با سرعت روزافزون سخت‌افزارهای جدید، PCI-SIG طی دهه‌ها استاندارد PCIe را بهبود بخشیده است و PCIe نسل 7 قرار است سریع‌ترین نسخه این رابط تا به امروز باشد. بنابراین، ما لیستی از تمام بهبودهای برنامه‌ریزی شده برای استاندارد آینده PCIe 7.0 را گردآوری کرده‌ایم که انتظار داریم در سال‌های آتی شاهد استفاده گسترده آن‌ها باشید.
نگاهی به گذشته
همان‌گونه که اشاره کردیم، PCI Express (PCIe) تقریبا دو دهه به عنوان رابط کلیدی و اصلی در دنیای صنعت به کار گرفته شده است. PCIe 6.0 پهنای باند و بهره‌وری انرژی را نسبت به PCIe 5.0 (32 گیگابیت بر ثانیه) دو برابر می‌کند و در عین حال سعی دارد به نیاز صنعت مبنی بر دستیابی به یک رابط پرسرعت با تاخیر کم پاسخ دهد. فناوری PCIe 6.0 یک رابط مقرون به صرفه و قابل توسعه برای بازارهای داده‌محور مانند مراکز داده، هوش مصنوعی/یادگیری ماشین، محاسبات پرکارکرد، خودرو، اینترنت اشیاء و نظامی/هوافضا است که قادر است نرخ تبادل اطلاعات میان واحدهای مختلف سخت‌افزاری را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. به طوری که شکاف زمانی میان دریافت و ارسال اطلاعات از سوی پردازنده و حافظه اصلی با رسانه‌های ذخیره‌سازی جانبی را کمتر از قبل می‌کند. این استاندارد یکسری ویژگی‌های فنی شاخص دارد که آن‌را متمایز از PCIe 5.0 کرده است. ویژگی‌های کلیدی و شاخص استاندارد فوق را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:
نرخ انتقال خام داده‌هایی برابر با 64 گیگابیت بر ثانیه و تا 256 گیگابایت بر ثانیه از طریق پیکربندی x16 را امکان‌پذیر می‌کند.
مدولاسیون دامنه پالسی با 4 سطح (PAM4) را همراه با بهره‌برداری از PAM4 فراهم می‌کند.
از مکانیزم تصحیح خطای FEC و بررسی افزونگی دوره‌ای (CRC) به منظور کاهش نرخ خطای بیتی مرتبط با سیگنالینگ PAM4 استفاده می‌کند.
کدگذاری مبتنی بر واحد کنترل جریان را ارائه می‌کند که از مدولاسیون PAM4 پشتیبانی می‌کند و همراه با FEC و CRC پهنای باند را دوبرابر می‌کند.
همچنین، از طریق چیدمان به‌روز شده در حالت فلیت، قابلیت‌های اضافی ارائه کرده و روند انجام محاسبات را ساده‌تری می‌کند.
با نسل‌های قبلی فناوری PCIe سازگار است.
PCIe 7.0 چیست؟
PCIe 7.0 که در سال 2022 معرفی شد، جدیدترین عضو خانواده رابط پرسرعت Peripheral Component Interconnect Express است که قصد دارد سرعت انتقال داده‌های این رابط برق‌آسا را به سطح بعدی برساند. به عنوان جانشین استاندارد PCIe نسل ششم که هنوز منتشر نشده است، PCIe نسل 7 در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و PCI-SIG هنوز مشخصات رسمی آن را نهایی نکرده است.
با این وجود، بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط این کنسرسیوم، PCIe 7.0 با حفظ ویژگی‌های نسل قبلی، کارایی را بهبود بخشیده و تاخیر را کم خواهد کرد. درست شبیه به دیگر اعضای سری PCIe، این استاندارد نیز با سخت‌افزارهای قدیمی‌تر سازگار خواهد بود.
ویژگی‌های PCIe 7.0 چیست؟
افزایش سرعت انتقال داده‌ها و پهنای باند حیرت‌انگیز
دو برابر شدن پهنای باند و سرعت انتقال داده‌ها در هر نسل از PCIe یکی از ویژگی‌هایی است. دو ویژگی کاربردی که PCI-SIG سعی کرده است در تمامی نسل‌های ارائه شده از این خانواده آن‌را مورد لحاظ قرار دهد. بنابراین، PCIe نسل 7 نیز دنباله‌رو همین مسیر است و پهنای باند دیوانه‌وار 512 گیگابایت بر ثانیه در پیکربندی x16 را ارائه می‌دهد. همچنین، سرعت انتقال داده‌ها نیز از 64 GT/s به 128 GT/s افزایش یافته است.
PCIe نسل‌های | پهنای باند | نرخ انتقال | فرکانس |
PCIe 4.0 (x16) | 64 GB/s | 16 GT/s | 8GHz |
PCIe 5.0 (x16) | 128 GB/s | 32 GT/s | 16GHz |
PCIe 6.0 (x16) | 256 GB/s | 64 GT/s | 16GHz |
PCIe 7.0 (x16) | 512 GB/s | 128 GT/s | ?? (Perhaps 32GHz) |
شایان ذکر است که در جدول مشخصات رسمی، هیچ اشاره‌ای به فرکانس عملیاتی PCIe 7.0 نشده است. با این‌حال، همان‌گونه که از جدول بالا مشاهده می‌کنید تا PCIe نسل 5، فرکانس سومین متریک بود که در هر نسل دو برابر می‌شد. با این حال، PCIe 6.0 فرکانس یکسانی با نسل قبلی خود داشت، اگرچه از یک روش سیگنالینگ جدید هوشمندانه برای دستیابی به پهنای باند و سرعت انتقال بالاتر استفاده کرد. دلیل این است که گزارش شده است که دو برابر شدن فرکانس از 16 گیگاهرتز به 32 گیگاهرتز منجر به افزایش نمایی بروز خطاها می‌شود. بنابراین، جالب خواهد بود که ببینیم تیم PCI-SIG چه اقدامات جدیدی برای افزایش پهنای باند و سرعت انتقال داده‌ها بدون به خطر انداختن پایداری سیستم انجام خواهد داد.
PAM4 یا مدولاسیون دامنه پالس چهار سطحی، یک مکانیسم سیگنالینگ جدید است که در PCIe 6.0 پیاده‌سازی شده و تعداد بیت‌های منتقل شده در هر سیکل ساعت را دو برابر می‌کند. پیش از این، تمام انواع PCIe از دو سطح ولتاژ، 0 و 1، برای ارسال یک بیت داده در هر دوره سیگنال استفاده می‌کردند. با این حال، PAM4 از چهار سطح ولتاژ مختلف استفاده می‌کند: 00، 01، 10 و 11، که در نتیجه ظرفیت انتقال آن را به دو بیت اطلاعات در هر سیکل ساعت افزایش می‌دهد. طبق آخرین پیش‌نویس PCIe 7.0، PAM4 در استاندارد آینده بازخواهد گشت.
PCIe 7.0 چه زمانی وارد بازار می‌شود؟
از آنجایی که PCIe 7.0 هنوز در حال توسعه است، اطلاعات زیادی درباره این استاندارد در دسترس نیست. با فرض اینکه برآوردهای PCI-SIG دقیق باشد و مشخصات نهایی در سال 2025 منتشر شود، در آینده نزدیک شاهد دستگاه‌هایی با این رابط جدید نخواهیم بود. برای شروع، PCIe 6.0 هنوز به طور رسمی عرضه نشده است. علاوه بر این، با وجود انتشار پنج سال پیش، هنوز هیچ کارت گرافیک مصرف‌کننده‌ای از انویدیا، ای‌ام‌دی یا اینتل از سرعت‌های فوق‌العاده PCIe نسل 5 استفاده نکرده است. با توجه به ادعاهای PCI-SIG مبنی بر عرضه تجهیزات جانبی PCIe نسل 7 تا سال 2027، مدتی طول خواهد کشید تا این استاندارد پیشرفته در بازار مصرف‌کننده محبوبیت گسترده‌ای پیدا کند.
