Разработчики микросхем заинтересованы в интерфейсе PCI Express четвертого поколения, кторый поможет повысить производительность настольного компъютерного оборудования.

Стандарт PCI Express четвертого поколения не будет готов ещё довольно долго, но разработчики микросхем испытывают интерес к нему уже сейчас. Судя по всему, как только стандарт PCI Express 4.0 будет полностью ратифицирован, огромное количество устройств станут использовать его, чтобы получить дополнительную пропускную способность. Но будут ли готовы лидеры рынка, отвечающие за разработку ключевых элементов вычислительных платформ?

Шина PCI Express третьего поколения (PCI Express 3.0, PCIe 3.0) обеспечивает пиковую скорость передачи данных в 1 ГТ/с (гигатрансфер в секунду) на линию в каждую сторону, что весьма немало. Считается, что один разъём PCIe 3.0 x16, используемый для графических карт, обеспечивает пропускную способность около 16 Гбайт/с в каждую сторону. Подобного уровня производительности достаточно для применения графических адаптеров в составе игровых ПК, но этого может быть мало при использовании вычислительных ускорителей в суперкомпьютерах. Кроме того, следующие поколения твердотельных накопителей (solid-state drives, SSDs) на базе новых видов NAND флеш-памяти, а также 3D XPoint, могут потребовать гораздо больше пропускной способности.

Как следствие, новым устройствам понадобится PCI Express 4.0, который увеличит пропускную способность до 2 ГТ/с на линию в каждую сторону. Таким образом, разъём PCI Express 4.0 x16 увеличит пропускную способность до 32 Гбайт/с в каждую сторону.

Разъем шины данных PCI Express 3.0

Ранее сообщалось, что организация PCI SIG, отвечающая за разработку PCI Express, планировала представить черновую спецификацию PCIe 4.0 версии 0.9 в этом году. Однако в настоящее время спецификация PCI Express 4.0 существует в виде черновика версии 0.5 (PCIe 4.0 draft 0.5). Несмотря на это, многие разработчики микросхем уже интересуются средствами проверки (верификации) реализаций PCIe 4.0, сообщил Боб Салим (Bob Salem), представитель компании Cadence.

"Всё больше и больше инженеров, которые проявляют интерес, или уже разрабатывают системы или интегральные схемы с PCIe 4.0, разочарованы, что стандарт PCIe 4.0 пока не в версии 0.9, а всё ещё в версии 0.5", — написал господин Салим в блоге компании. "Cadence готов к PCIe 4.0, мы отслеживали и реализовывали изменения в наших решениях PCI Express 4.0. Тем не менее, даже версия стандарта 0.5 не остановила первопроходцев".

В настоящее время компания Cadence, которая планирует предложить своим клиентам как физические блоки интерфейса PCIe 4.0, так и решения для верификации частных реализаций интерфейса, вынуждена постоянно вносить изменения в свои решения. Другие компании сталкиваются с аналогичными проблемами. Как следствие, в данный момент нет даже набора инструментов для тестирования PCI Express 4.0.

Сегодня разработчики микросхем не могут интегрировать соответствующий интерфейс в те чипы, что сейчас находятся на стадии проектирования, но которые выйдут на рынок через год или полтора. Тем не менее, как только создатели CPU, GPU, SSD, контроллеров и других микросхем, а также компании вроде Cadence получат в своё распоряжение черновую версию 0.9 стандарта PCI Express 4.0, они смогут быть уверены, что их реализация интерфейса будет очень близка к финальной.

Основными желающими побыстрее реализовать PCI Express 4.0 являются компании, занятые созданием решений для центров обработки данных и мобильных устройств. Однако, учитывая тот факт, что согласно неофициальным данным, платформа Intel Xeon Purley на базе процессоров Intel Skylake-EP/EX не будет поддерживать PCIe 4.0, не совсем ясно, какие преимущества от поддержки данной технологии могут получить микросхемы от третьих компаний. Кроме того, до сих пор непонятно, будут ли процессоры Intel для клиентских систем поддерживать PCIe 4.0 в 2017 г.

  Ускорители (сопроцессоры ) суперкомьютерных вычислений очень нуждаются в дополнительной пропускной способности

Ожидается, что финальная версия спецификации PCI Express 4.0 будет готова в первой половине 2017 года. Принимая во внимание серьёзный интерес к технологии от разработчиков микросхем уже сейчас, есть вероятность, что формальная ратификация стандарта совпадёт по времени с появлением соответствующего аппаратного обеспечения на рынке.

PCI Express 4.0 будет использовать новый разъем, но спецификация будет обратно совместима механически и электрически с PCI Express 3.0, что означает, что будет возможно использовать сегодняшние устройства в системах с шиной PCIe 4.0. Тем не менее, карты PCIe 4.0 не будут работать с разъёмами PCIe 3.0. Это не очень хорошая новость для разработчиков графических процессоров (поскольку они окажутся в ситуации похожей на ту, что произошла при переходе с AGP на PCIe), но отличная новость для создателей платформ и ПК.

Примечательно, что едва ли кто-то из разработчиков микросхем использует шину PCI Express 3.1, разработка которой была завершена в конце 2014 года и которая оптимизирует энергопотребление и производительность. По всей видимости, улучшения по сравнению со стандартом версии 3.0 оказались минимальными.