Уже шесть лет материнские платы и карты расширения поддерживают стандарт PCI Express 3.0, и до сих пор не было понятным, когда появится новая версия стандарта. На IDF Intel вместе с Synopsys показала тестовую систему с поддержкой PCI Express 4.0. Конкретного CPU Intel или материнской платы не называлось, демонстрировалась просто тестовая система.
Тестовая платформа была изготовлена LeCroy Corporation, а чип FPGA с поддержкой новой версии PCI Express - Synopsys. Добавьте к этому сетевые контроллеры Mellanox. Мы наглядно видим, как единый стандарт PCI Express 4.0 может связывать компоненты разных производителей. Пока Synopsys только начала проводить первые тесты совместимости, но по скорости уже вплотную подобралась к теоретическому максимуму.
За PCI Express 4.0 не стоит какой-либо одной компании, подобной Intel, IBM, NVIDIA или AMD, разработкой занимается консорциум многих производителей. Это заметно и по тестовой конфигурации, и по активному участию в создании стандарта многих производителей сетевого оборудования и систем хранения. Сегодня PCI Express 3.0 не является ограничивающим фактором для видеокарт, а производители, такие как Intel, IBM и NVIDIA, разрабатывают собственные стандарты скоростных интерфейсов, а именно Omni Path или NVLink. Но появление более быстрых SSD и сетевых контроллеров заставляет искать новые стандарты передачи данных между компонентами системами. Разрабатывать полностью новый стандарт вряд ли имеет смысл, поэтому был выбран путь ускорения существующего PCI Express с помощью перехода на версию 4.0.
Тестовая система PCI Express 4.0 с первой сетевой картой Mellanox (изображение: Heise.de )
Количество линий PCI Express во многих сценариях может стать ограничивающим фактором. Конечно, в настольных high-end CPU или серверных моделях доступно до 48 линий, но не стоит забывать о растущем числе дополнительных чипов, а также потребности использовать все больше линий PCI Express для быстрых контроллеров USB или SSD M.2 и U.2. Число линий PCI Express увеличить проблематично, чего нельзя сказать о скорости отдельных линий.
PCI Express 4.0 работает со скоростью 4 GT/s (гигатранзакций в секунду), что эквивалентно 1.969 Мбайт/с для одной линии. Таким образом, PCI Express 4.0 в два раза быстрее PCI Express 3.0. Если карта расширения будет подключена по полным 16 линиям, пропускная способность увеличится с 15,75 Гбайт/с до 31,51 Гбайт/с. А для M.2 SSD с четырьмя линиями – с 3,94 до 7,87 Гбайт/с.
Пока ни один из производителей не называет точного времени появления оборудования PCI Express 4.0 на рынке. Synopsys в конце года собирается лицензировать свою интеллектуальную собственность первому партнеру. На примере Mellanox видно, что на рынке появились первые чипы, но их еще предстоит валидировать. Компания разработала сетевой контроллер 100 Гбит/с с интерфейсом PCI Express 4.0.
PCI Express 5.0 уже в разработке
На рынке еще не появились финальные версии чипов PCI Express 4.0, но консорциум PCI-SIG уже начал работу над следующим стандартом 5.0. Информации пока очень мало. Судя по всему, даже PCI Express 5.0 будет опираться на медные проводники для передачи сигнала, а не на волоконно-оптические кабели. Впрочем, с повышением частоты возникает больше проблем с передачей сигнала. Скорее всего, мы получим стандарт PCI Express 5.0 с разными скоростями подключений – в зависимости от того, насколько далеко карта расширения располагается от контроллера. Консорциум PCI-SIG пока не комментирует скоростные характеристики, поэтому не совсем понятно, получим ли мы с PCI Express 5.0 с 32 GT/s или скорость будет снижена до 25 GT/s.