¿Qué es PCIe 6?.0 y como es diferente?

PCIe 4.0 Las placas base solo están comenzando a enviar a los clientes, pero eso no está ralentizando el desarrollo de este estándar crucial de conexiones periféricas. PCIe 6.0 ya está sobre la mesa, con mejoras concretas sobre el estándar de vanguardia actual.

Dado que PCIe se está volviendo fundamental en las computadoras de todas las formas y tamaños, vale la pena hablar sobre qué es PCIe, para qué se usa y para qué se usa el nuevo PCIe 6.0 se ofrecerá en el futuro.

PCIe es un protocolo y un estándar de conexión de hardware físico. El estándar de conexión de hardware PCIe más común es la ranura de expansión de la placa base. Conectas tarjetas de expansión a estas ranuras, y la comunicación ocurre sobre los pines de conexión. Sin embargo, es posible enviar señales de protocolo PCIe sobre otros tipos de conexiones.

NVME SSD usando el M.2 El conector puede usar PCIe, y esto no parece diferente a la computadora desde un SSD conectado a través de una ranura PCIe estándar. Los estándares Thunderbolt 3 y 4 también admiten el envío de señales PCIe sobre un cable. Así es como son posibles EGPU (tarjetas gráficas externas).

Los dispositivos PCIe envían datos de manera en serie, pero a través de múltiples carriles paralelos. Una ranura PCIe X16 en la placa base de una computadora puede acomodar dieciséis canales de datos a la vez. PCIe también ofrece ranuras x8, x4 y x1. En general, las tarjetas gráficas usan la ranura X16 porque necesitan la mayor cantidad de ancho de banda posible. Si bien las ranuras más lentas suelen ser físicamente más cortas, es común que la longitud x16 además de la primaria sea x8.

Las tarjetas PCIe ofrecen compatibilidad hacia atrás y compatibilidad cruzada, por lo que puede pegar una tarjeta X4 en cualquier ranura PCIe que lo acomode físicamente. Es solo que desperdiciarás los carriles PCIe que la tarjeta X4 no usa. Lo mismo ocurre con un PCIe 5.0 tarjeta en, por ejemplo, un 4.0 ranura. Funcionará pero se limitará al denominador común más bajo.

Quien decide sobre el estándar PCIe?

El estándar PCI Express está diseñado y aprobado por el PCI Special Interest Group (PCI-SIG), un consorcio con miembros de la industria electrónica e informática con un interés personal en la tecnología.

PCI-SIG se fundó en 1992 como un grupo encargado de ayudar a los fabricantes de computadoras a implementar correctamente el estándar Intel PCI. Hoy es una organización sin fines de lucro con más de 800 miembros.

La Junta PCI-SIG tiene AMD, Arm, Dell, IBM, Intel, Nvidia, Qualcomm y más miembros. Puede reconocer estos nombres como principales fabricantes de dispositivos informáticos, y tener un estándar compartido hace que su trabajo sea mucho más fácil, sin mencionar la vida de sus clientes!

¿Para qué se usa PCIe??

Ya hemos mencionado tarjetas de expansión y SSD anteriores, por lo que probablemente tenga una idea general de los usos de PCIe.

El estándar PCIe conecta casi cualquier dispositivo periférico externo que pueda imaginar. Ofrece un ancho de banda mucho más ancho que USB, especialmente cuando se mira múltiples carriles. PCIe también proporciona una ruta directa a la CPU, lo que lo hace perfecto para aplicaciones de alta velocidad y baja latencia.

Las GPU modernas usan dieciséis carriles de ancho de banda PCIe para maximizar su rendimiento, pero no todas las necesidades periféricas de tanto ancho de banda. El último PCIe 4.0 SSD usan "solo" cuatro carriles, pero eso es suficiente para sacar el estándar SATA despejado del agua. Mientras que SATA se remonta a 600 MB/s, PCIe 4 de gama alta.0 unidades pueden mover más de 7000 MB/s.

Las tarjetas de expansión PCIe también acomodan tarjetas de sonido, tarjetas de captura de video, adaptador Ethernet de 10 GB, tarjetas WiFi 6, controladores de rayo o USB, y más. Los periféricos que se integran en la placa base de su computadora también usan PCI Express. Es solo que el cableado es permanente y no en forma de ranura.

¿Cómo es PCIe 6?.0 Mejorar en PCIe 5.0?

La mejora del titular suele ser un gran salto en la velocidad de datos con cada revisión de PCIe. Esa es la cantidad de información que se puede mover a través del autobús cada segundo.

En ese departamento, PCIe 6.0 no decepciona. Duplica completamente la tasa de transferencia de datos ya tremenda de PCIe 5.0 de 32 gigatransfiers por segundo (gt/s) a 64 gt/s por carril. Mientras que PCIe 5.0 podría cambiar 63 gigabytes por segundo (GB/s), 6.0 puede moverse hasta 128 GB/s. Eso es más de una conexión X16, con más conexiones menores escalando hacia abajo. Significa un X8 PCIe 6.0 Slot ahora tiene tanto rendimiento como un X16 5.0 ranura.

Esto crea mucho espacio para las GPU y soluciones de almacenamiento ultra rápidas. Sin mencionar un alcance increíble para dispositivos externos conectados a través de PCIe o tarjetas de expansión que ofrecen Thunderbolt y USB 4.

Nuevas características en PCI Express 6.0

Hacer un salto de rendimiento tan monumental en una sola generación no fue fácil. Para lograr estos números, los ingenieros PCI-SIG tuvieron que desarrollar algunas nuevas formas innovadoras de mover electrones.

Señalización de PAM4

Posiblemente, el cambio más significativo con PCIe 6.0 en comparación con las generaciones anteriores de la interfaz es cómo se codifican los datos.

PCI Express 6.0 usa Pam4, que es abreviatura de Modulación de amplitud de pulso con cuatro niveles. Si sabe algo sobre las formas de onda eléctricas, sabrá que la "amplitud" de la onda es qué tan lejos está la cresta de la onda de la línea de base.

La codificación PCIe NRZ (no retorno a cero) anterior solo tenía dos niveles de amplitud por pulso durante un ciclo de reloj. PCIe 6 duplica eso a cuatro, aumentando la cantidad de datos codificados con cada ciclo.

Corrección de errores de reenvío (FEC)

Si bien el método de codificación PAM4 proporciona un impulso significativo a las velocidades, también proporciona un gran impulso a los errores de bits. En otras palabras, uno llega a su destino en lugar de un cero, y viceversa.

Para combatir esto, PCIe 6.0 tiene una nueva función de corrección de errores de reenvío, que verifica para asegurarse de que los datos lleguen a donde debe ir sin densos, con la ayuda de una implementación robusta de CRC (verificación de redundancia cíclica).

Un peligro de agregar más pasos de corrección de errores en la tubería es que agregará más latencia. La latencia adicional ha sido una preocupación creciente con varios componentes de la computadora de alta velocidad. Aunque pueden cambiar más y más datos, tardan más en reaccionar a una solicitud de datos, lo que puede causar problemas propios.

FEC ha sido diseñado para apuntar a la adición de no más de dos nanosegundos de latencia en comparación con las versiones anteriores de PCIe, que es un poco de latencia adicional que ningún humano puede detectar.

Modo de flita

El modo Flit fue otra medida introducida para mejorar la corrección de errores en PCIe 6.0. Organiza los datos en unidades de tamaño uniforme utilizando una unidad de control de flujo a bordo dedicada. Esto es necesario para verificar los paquetes para obtener errores, ya que puede aplicar un algoritmo a cada paquete de datos y verificar si el paquete aún da el resultado cuando llega al otro extremo de la tubería.

La cuestión es que resulta que el modo Flit también trae ganancias de eficiencia significativas en otros lugares. Ayuda a reducir la latencia, hace que el uso del ancho de banda sea más eficiente y permite que PCIe 6.0 Obtenga gran parte de la codificación de versiones anteriores. Entonces, aunque PAM4 suma hasta 2ns de latencia, el modo Flit guarda la latencia en otras áreas.

Modo L0P

Una característica interesante en PCIe 6.0 es el modo L0P. Este modo reduce el número de carriles que un usos periféricos usa para enviar y recibir datos. Entonces, si su computadora portátil se ejecuta con energía de la batería y la GPU no necesita 16 carriles para hacer su trabajo actual, disminuirá solo para usar la cantidad de carriles que necesita, ahorrando la electricidad al aumentar la eficiencia energética.

¿Deberías esperar a PCIe 6?.0?

Si está pensando en comprar o construir una computadora nueva pronto, debe esperar a PCIe 6.0 placas base para salir primero? Siempre es tentador intentar construir una computadora a prueba de futuro. ¿Qué pasa si sale una nueva GPU o SSD que necesita PCIe 6?.0 para alcanzar su máximo potencial?

La respuesta corta a esta pregunta es que no tiene que preocuparse por esperar a PCIe 6.0. Al momento de escribir, PCIe 5.0 Las placas base solo han comenzado a implementarse con los consumidores, e incluso las GPU actuales más de alta gama no están cerca de necesitar PCIe 5.0.

En puntos de referencia que comparan tarjetas insignia como el RTX 3080 o RTX 3090 que se ejecuta en PCIe 3.0 y 4.0, la diferencia en el rendimiento fue en algún lugar entre nada y 3%.  Si, eso es correcto. Solo ahora estamos llegando a los límites de PCIe 3.0, y eso es solo con las GPU más caras del planeta. No te preocupes, al menos, no por unos años. 

Recuerde que PCI-SIG solo ha publicado su especificación PCIe final para la versión 6.0 en papel. Si bien la especificación final no cambiará, pasará algún tiempo antes de que veamos mucho hardware que lo admita, al menos en el espacio del consumidor.

PCIe 6.0 Centros de datos de beneficios hoy

Eso no quiere decir PCIe 6.0 no es beneficioso para alguien ya. En los centros de datos gigantes, todos confiamos en servicios basados ​​en la nube, cada bits adicional de ancho de banda es precioso. Dentro de esos estantes de las computadoras, encontrará sistemas con docenas o cientos de núcleos de CPU y matrices de almacenamiento SSD de alta velocidad. Las mejoras en el ancho de banda de PCIe ayudarán inmediatamente a quitarse la presión de esas tuberías de datos de esfuerzo.

Tener mucho más ancho de banda significa que las aplicaciones de AI y el aprendizaje automático podrían analizar más datos en menos tiempo. Implica que las aplicaciones HPC (computación de alto rendimiento) que realizan un trabajo complejo en ciencia, ingeniería y física pueden ampliar sus horizontes.

Incluso los sistemas IoT (Internet de las cosas) que envían una avalancha de datos a los centros de datos para procesar en tiempo real se beneficiarán masivamente del ancho de banda adicional.

Lo que viene después de PCI Express 6.0?

La tecnología PCIe estará presente durante mucho tiempo a menos que alguien invente una tecnología de interconexión periférica que sea radicalmente mejor. Empresas como Intel, AMD y Apple están haciendo cosas emocionantes con las tecnologías relacionadas entre chips dentro de sus paquetes de procesadores. Con CPU como Ryzen de AMD y el lago Alder de Intel relleno a las agallas con núcleos de CPU, necesitan mover una gran cantidad de datos. Estamos seguros de que el PCI-SIG puede aprender algunas cosas de lo que está sucediendo dentro de estos procesadores.