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.