PCI Express (PCIe) 的進行式

關鍵字 :PCI Express PCIe

PCI Express (PCIe) 的進行式

後疫情時代來臨 ,已經改變了全世界的生活及工作模式,例如:在線遠端遙控處理公務,參與例行性會議 .. 等等事務變得不可或缺.
進而衍生的” 雲 “伺服器[SERVER] 角色愈來愈重要.提到伺服器,則相關的資料傳輸及儲存就得靠PCIe 高速介面來完成. 在此來先了解一下PCIe.

 

  • PCIe 演進史

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) 簡稱 PCI-E ; 官方 PCIe

是一種高速串行通信介面, 可被應用於晶片組的連接,亦可應用於圖形運算處理器的連接. 除此之外, PCIe裝置可支援熱插拔(Hot swapping/ Hot plugging)應用.

            2001年 Intel 提出,原名為3GIO, 目的取代舊有PCI , PCI-X ,AGP.

            2002  年Intel-AWG 將此3GIO 1.0的規範轉給PCI-SIG 進行稽核並正式公布為[PCI Express]

           2006 年 PCIe Spec 2.0

           2009 年 PCIe Spec 3.0

           2017 年 PCIe Spec 4.0

           2019 年 PCIe Spec 5.0

           2021 年 PCIe Spec 6.0

 

  • PCI Express 版本比較表

Version

Introduced

Line

code

Transfer

Rate

GT/S

Throughput (BW)

X1 MB/S

X2

GB/S

X4

GB/S

X8

GB/S

X16

GB/S

1.0

2003

8b/10b

2.5

250

0.5

1.0

2.0

4.0

2.0

2006

8b/10b

5.0

500

1.0

2.0

4.0

8.0

3.0

2009

128b/130b

8.0

984.6

1.97

3.94

7.88

15.75

4.0

2017

128b/130b

16.0

1969

3.94

7.88

15.75

31.51

5.0

2019

NRZ 128b/130b

32.0

3938

7.88

15.75

31.51

63.02

6.0

2021

PAM4 & FEC 128b/130b

64.0

7877

15.75

31.51

63.02

126.03

 

  • 相關應用名稱

Line code :不同的PCIe版本有不同的編碼方式

 

8b/10b:  將一組8位元的資料分成兩組 , 一組3位元 ; 另一組 5位元 , 經過編碼後形成一組4位元, 一組6位元, 加總成10位元傳送. 接收端解碼時,再將10位元的資料轉換得8位元的資料.編碼效率80%.

 

128b/130b: 128 位元的資料傳輸, 搭載2 位元的冗餘編碼, 所以它的編碼效率達98.46%.

 

Transfer Rate GT/s : 單通道傳輸速率. Giga transfer per second (千兆傳輸/秒) 亦即每秒的傳輸次數.

 

  • PCI e 使用頻寬(BW) 的計算方式

BW= Transfer rate x line code x Lane count

Example of PCIe 1.0

Transfer rate =2.5 GT/S; line code =8b/10b=0.8; Lane count = x1

BW=2.5x (8/10) x1=2 Gb/S =0.25 GB/S =250MB/S

 

Example of PCI e 5.0

Transfer rate=32 GT/S; line code =128b/130b; Lane count =x1

BW=32x (128/130) x1=31.5 Gb/S =3938 MB/S

 

If Lane count =x16 on PCI e 5.0

BW= 3938 MB/S x16=63.02GB/S

 

 

  • PCI Express 的未來

PCIe高效率的頻寬傳輸日漸成熟, 雖然在PCIe 3沉潛了近8年才定義了PCIe 4 但是PCI-SIG 隨即公開 PCIe 5 &6 新規格.


由此可見PCIe 高速且高效的傳輸的角色將愈來用重要.

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