PCIe 4.0- moderkort börjar först nu skickas till kunder, men det saktar inte ner utvecklingen av denna avgörande standard för perifera anslutningar. PCIe 6.0 är redan på bordet, med konkreta förbättringar jämfört med den nuvarande banbrytande standarden.

Eftersom PCIe håller^(PCIe) på att bli grundläggande i datorer av alla former och storlekar är det värt att prata om vad PCIe är, vad den används till och vad den nya PCIe 6.0 kommer att erbjuda i framtiden.

Grunderna i PCIe

PCIe är en förkortning för Peripheral Component Interconnect Express . Vissa av våra läsare som har varit runt datorer ett tag minns kanske den gamla PCI - standarden, men PCIe är enligt den ursprungliga PCI -standarden som ett stridsflygplan är för ett pappersflygplan.

PCIe är både ett protokoll och en fysisk hårdvaruanslutningsstandard. Den vanligaste PCIe- hårdvaruanslutningsstandarden är moderkortets expansionskortplats. Du ansluter expansionskort till dessa kortplatser och kommunikation sker över anslutningsstiften. Det är dock möjligt att skicka PCIe- protokollsignaler över andra typer av anslutningar.

NVME SSD:er som använder M.2 -kontakten kan använda PCIe , och detta verkar inte skilja sig från datorn från en SSD ansluten via en vanlig PCIe -plats. Thunderbolt 3- och 4-standarderna stöder även sändning av PCIe-^(PCIe) signaler över en kabel. Så här är eGPU:er^(eGPUs) (externa grafikkort) möjliga.

PCIe- enheter skickar data på ett seriellt sätt men över flera parallella körfält. En x16 PCIe -kortplats på en dators moderkort kan rymma sexton datakanaler samtidigt. PCIe erbjuder också x8-, x4- och x1-platser. I allmänhet använder grafikkort x16-platsen eftersom de behöver så mycket bandbredd som möjligt. Medan långsammare slots vanligtvis är fysiskt kortare, är det vanligt att x16-längden förutom den primära är x8.

PCIe- kort erbjuder bakåtkompatibilitet och korskompatibilitet, så du kan sticka ett x4-kort i vilken PCIe -kortplats som helst som fysiskt rymmer det. Det är bara det att du kommer att slösa bort alla PCIe- banor som x4-kortet inte använder. Detsamma gäller att använda ett PCIe 5.0 -kort i till exempel en 4.0-plats. Det kommer att fungera men begränsas till den minsta gemensamma nämnaren.

Vem bestämmer om PCIe-standarden?

PCI Express^{(PCI Express)} - standarden är designad och godkänd av PCI Special Interest Group ( PCI-SIG ), ett konsortium med medlemmar från elektronik- och datorindustrin med ett egenintresse i tekniken.

PCI-SIG grundades 1992 som en grupp med uppgift att hjälpa datortillverkare att implementera Intel PCI- standarden korrekt. Idag är det en ideell organisation med över 800 medlemmar.

PCI -SIG-^(PCI-SIG) kortet har AMD , ARM , Dell , IBM , Intel , Nvidia , Qualcomm och fler medlemmar. Du kanske känner igen dessa namn som stora tillverkare av datorenheter, och att ha en delad standard gör deras arbete mycket lättare, för att inte tala om deras kunders liv!

Vad används PCIe till?

Vi har redan nämnt expansionskort och SSD:^(SSDs) er ovan, så du har förmodligen en allmän uppfattning om PCIes användningsområden.

PCIe -^(PCIe) standarden ansluter nästan vilken extern kringutrustning du kan tänka dig. Den erbjuder en mycket bredare bandbredd än USB , särskilt när man tittar på flera körfält. PCIe ger också en direkt väg till processorn^(CPU) , vilket gör den perfekt för höghastighetsapplikationer med låg latens.

Moderna GPU:er^{(Modern GPUs)} använder sexton banor med  PCIe- bandbredd för att maximera sin prestanda, men inte alla kringutrustning behöver så mycket bandbredd. De senaste PCIe 4.0 SSD^(SSDs) :erna använder "bara" fyra banor, men det räcker för att blåsa SATA - standarden ur vattnet. Medan SATA toppar på 600 MB/s , kan avancerade PCIe 4.0 - enheter röra sig mer än 7000 MB/s .

PCIe- expansionskort rymmer även ljudkort^{(sound cards)} , videoinspelningskort, 10 Gb Ethernet- adapter, WiFi 6 - kort,  Thunderbolt- eller USB- kontroller och mer. Kringutrustning som är integrerad i din dators moderkort använder också PCI Express . Det är bara det att ledningarna är permanenta och inte i form av en slits.

Hur förbättras ^(Improve)PCIe 6.0^{(Does PCIe 6.0)} på PCIe 5.0 ?

Rubrikförbättringen är vanligtvis ett stort steg i datahastigheten med varje PCIe- revision. Det är mängden information som kan flyttas över bussen varje sekund.

På den avdelningen gör PCIe 6.0 ingen besviken. Den fördubblar helt den redan enorma dataöverföringshastigheten för PCIe 5.0 från 32 Gigaöverföringar per sekund ( GT/s ) till 64 GT/s per körfält. Medan PCIe 5.0^{(Whereas PCIe 5.0)} skulle kunna flytta 63 Gigabyte^(Gigabytes) per sekund ( GB/s ), kan 6.0 flyttas upp till 128 GB/s . Det är över en x16-anslutning, med fler mindre anslutningar som skalas ner. Det betyder att en x8 PCIe 6.0 -slot nu har lika mycket prestanda som en x16 5.0-slot.

Detta skapar gott om utrymme för framtida GPU^(GPUs) :er och ultrasnabba lagringslösningar. För att inte tala om det otroliga utrymmet för externa enheter anslutna via PCIe eller expansionskort som erbjuder Thunderbolt och USB 4 .

Nya funktioner i PCI Express 6.0

Att göra ett så monumentalt prestationssprång på en enda generation var inte lätt. För att uppnå dessa siffror var PCI-SIG- ingenjörerna tvungna att utveckla några innovativa nya sätt att flytta runt elektroner.

PAM4-signalering^{(PAM4 Signaling)}

^(Quite)Den mest betydande förändringen med PCIe 6.0^{(PCIe 6.0)} jämfört med tidigare generationer av gränssnittet är förmodligen hur data kodas. 

PCI Express 6.0 använder PAM4 , som är en förkortning för  Pulse Amplitude Modulation med fyra nivåer. ^{( Pulse Amplitude Modulation with four levels.)}Om du vet något om elektriska vågformer, vet du att vågens "amplitud" är hur långt vågens topp är från baslinjen.

Äldre NRZ ( Non-return-to-zero ) PCIe - kodning hade bara två amplitudnivåer per puls under en klockcykel. PCIe 6 fördubblar det till fyra, vilket ökar mängden data som kodas med varje cykel. 

Forward Error Correction (FEC)

Medan PAM4- kodningsmetoden ger en betydande ökning av hastigheterna, ger den också en stor ökning av bitfel. Med andra ord, man kommer till sin destination istället för en nolla, och vice versa.

För att bekämpa detta har PCIe 6.0 en ny Forward Error Correction -funktion, som kontrollerar att data kommer dit den ska utan att skadas, med hjälp av en robust CRC ( Cyclic Redundancy Check ) implementering.

En fara med att lägga till fler felkorrigeringssteg i pipelinen är att du lägger till mer latens. Ytterligare^(Additional) latens har blivit ett växande problem med olika höghastighetsdatorkomponenter. Även om de kan flytta mer och mer data tar de längre tid att reagera på en begäran om data, vilket kan orsaka egna problem.

FEC har utformats för att lägga till högst två nanosekunders latens jämfört med tidigare versioner av PCIe , vilket är en liten extra latens som ingen människa kan upptäcka.

FLIT-läge^{(FLIT Mode)}

FLIT - läge var en annan åtgärd som infördes för att förbättra felkorrigeringen i PCIe 6.0 . Den organiserar data i enheter av enhetlig storlek med hjälp av en dedikerad inbyggd flödeskontrollenhet. Detta är nödvändigt för att kontrollera paket för fel eftersom du kan tillämpa en algoritm på varje datapaket och kontrollera om paketet fortfarande ger resultatet när det når andra änden av pipelinen.

Saken är den att det visar sig att FLIT -läget också ger betydande effektivitetsvinster på andra ställen. Det hjälper till att minska fördröjningen, gör bandbreddsanvändningen mer effektiv och låter PCIe 6.0 göra sig av med mycket av kodningsoverheaden från tidigare versioner. Så även om PAM4 lägger till upp till 2ns latens, sparar FLIT -läget på latens i andra områden.

L0p-läge^{(L0p Mode)}

En intressant funktion i PCIe 6.0 är L0p- läge. Detta läge minskar antalet körfält som en kringutrustning använder för att skicka och ta emot data. Så om din bärbara dator körs på batteri och GPU :n inte behöver 16-banor för att göra sitt nuvarande jobb, kommer den att falla ner till att bara använda det antal banor den behöver, vilket sparar el genom att öka strömeffektiviteten.

Ska du vänta på PCIe 6.0?

Om du funderar på att köpa eller bygga en ny dator snart, bör du vänta tills PCIe 6.0-^{(PCIe 6.0)} moderkort kommer ut först? Det är alltid frestande att försöka bygga en framtidssäker dator. Vad händer om en ny GPU eller SSD kommer ut som behöver PCIe 6.0 för att nå sin fulla potential?

Det korta svaret på denna fråga är att du inte behöver oroa dig för att vänta på PCIe 6.0 . I skrivande stund har PCIe 5.0- moderkort bara börjat rullas ut till konsumenterna, och även de mest avancerade GPU^(GPUs) :erna är inte i närheten av att behöva PCIe 5.0 .

I benchmarks som jämför flaggskeppskort som RTX 3080 eller RTX 3090 som körs på PCIe 3.0 och 4.0, var skillnaden i prestanda någonstans mellan ingenting och 3%. Ja det stämmer. Vi når först nu gränserna för PCIe 3.0 , och det är bara med de dyraste GPU^(GPUs) :erna på planeten. Svettas inte - åtminstone inte på några år. 

Kom ihåg^(Remember) att PCI-SIG endast har publicerat sin slutliga PCIe- specifikation för version 6.0 på papper. Även om den slutliga specifikationen inte kommer att ändras, kommer det att dröja innan vi ser mycket hårdvara som stöder det, åtminstone i konsumentutrymmet.

PCIe 6.0 gynnar^{(Benefits Data)} datacenter idag

Det betyder inte att PCIe 6.0 inte redan är fördelaktigt för någon. I de gigantiska datacenterna förlitar vi oss alla på molnbaserade tjänster, varje extra bit av bandbredd är värdefull. Inuti dessa rack av datorer hittar du system med dussintals eller hundratals CPU- kärnor och arrayer av höghastighets SSD - lagring. Förbättringarna i PCIe- bandbredden kommer omedelbart att hjälpa till att ta bort trycket från dessa ansträngande datarör.

Att ha så mycket mer bandbredd innebär att AI- och maskininlärningsapplikationer kan analysera mer data på kortare tid. Det innebär att HPC -tillämpningar ( High-Performance Computing ) som gör komplexa arbeten inom vetenskap, teknik och fysik kan vidga sina vyer.

Även IoT -system ( Internet of Things ) som skickar en flod av data till datacenter för att bearbeta i realtid kommer att dra stor nytta av den extra bandbredden.

Vad kommer efter PCI Express 6.0?

PCIe- teknik kommer att finnas kvar länge om inte någon uppfinner en perifer sammankopplingsteknik som är radikalt bättre. Företag som Intel , AMD och Apple gör spännande saker med den relaterade teknologin mellan kretsar i sina processorpaket. Med processorer^(CPUs) som AMD :s Ryzen och Intels^(Intel) Alder Lake^{(Alder Lake)} fyllda till gälarna med CPU- kärnor, behöver de flytta en enorm mängd data. Vi är säkra på att PCI-SIG kan lära sig några saker av vad som händer inuti dessa processorer.

What Is PCIe 6.0 and How Is It Different?

PCIe 4.0 motherboards are only now starting to ship to cuѕtomers, but that’s not slowing down the developmеnt of this crucial periрheral connectіons standard. PCIe 6.0 is already on the table, with concrete improvements over the current cutting-edge standard.

Since PCIe is becoming fundamental in computers of all shapes and sizes, it’s worth talking about what PCIe is, what it’s used for, and what the new PCIe 6.0 will offer in the future.

The Basics of PCIe

PCIe is short for Peripheral Component Interconnect Express. Some of our readers who’ve been around computers for a while might remember the old PCI standard, but PCIe is to the original PCI standard as a fighter jet is to a paper airplane.

PCIe is both a protocol and a physical hardware connection standard. The most common PCIe hardware connection standard is the motherboard expansion slot. You connect expansion cards to these slots, and communication happens over the connecting pins. However, it’s possible to send PCIe protocol signals over other types of connections.

NVME SSDs using the M.2 connector can use PCIe, and this seems no different to the computer from an SSD connected through a standard PCIe slot. The Thunderbolt 3 and 4 standards also support sending PCIe signals over a cable. This is how eGPUs (external graphics cards) are possible.

PCIe devices send data in a serial fashion but across multiple, parallel lanes. An x16 PCIe slot on a computer’s motherboard can accommodate sixteen data channels at once. PCIe also offers x8, x4, and x1 slots. In general, graphics cards use the x16 slot because they need as much bandwidth as possible. While slower slots are usually physically shorter, it’s common for x16-length besides the primary one to be x8.

PCIe cards offer backward compatibility and cross-compatibility, so you can stick an x4 card in any PCIe slot that will physically accommodate it. It’s just that you’ll waste any PCIe lanes the x4 card doesn’t use. The same goes for using a PCIe 5.0 card in, for example, a 4.0 slot. It will work but be limited to the lowest common denominator.

Who Decides on the PCIe Standard?

The PCI Express standard is designed and approved by the PCI Special Interest Group (PCI-SIG), a consortium with members from the electronics and computer industry with a vested interest in the technology.

PCI-SIG was founded in 1992 as a group tasked with helping computer manufacturers correctly implement the Intel PCI standard. Today it’s a nonprofit organization with over 800 members.

The PCI-SIG board has AMD, ARM, Dell, IBM, Intel, Nvidia, Qualcomm, and more members. You might recognize these names as major computing device manufacturers, and having a shared standard makes their work much easier, not to mention the lives of their customers!

What Is PCIe Used For?

We’ve already mentioned expansion cards and SSDs above, so you’ve probably got a general idea of PCIe’s uses.

The PCIe standard connects just about any external peripheral device you can imagine. It offers a much wider bandwidth than USB, especially when looking at multiple lanes. PCIe also provides a direct path to the CPU, making it perfect for high-speed, low-latency applications.

Modern GPUs use sixteen lanes of  PCIe bandwidth to maximize their performance, but not every peripheral needs that much bandwidth. The latest PCIe 4.0 SSDs use “only” four lanes, but that’s enough to blow the SATA standard clear out of the water. While SATA tops out at 600 MB/s, high-end PCIe 4.0 drives can move more than 7000 MB/s.

PCIe expansion cards also accommodate sound cards, video capture cards, 10Gb Ethernet adapter, WiFi 6 cards,  Thunderbolt or USB controllers, and more. Peripherals that are integrated into your computer’s motherboard also use PCI Express. It’s just that the wiring is permanent and not in the form of a slot.

How Does PCIe 6.0 Improve on PCIe 5.0?

The headline improvement is usually a big leap in the data rate with every PCIe revision. That’s the amount of information that can be moved across the bus each second.

In that department, PCIe 6.0 does not disappoint. It fully doubles the already tremendous data transfer rate of PCIe 5.0 from 32 Gigatransfers per second (GT/s) to 64 GT/s per lane. Whereas PCIe 5.0 could shift 63 Gigabytes per second (GB/s), 6.0 can move up to 128 GB/s. That’s over an x16 connection, with more minor connections scaling down. It means an x8 PCIe 6.0 slot now has as much performance as an x16 5.0 slot.

This creates plenty of headroom for future GPUs and ultra-fast storage solutions. Not to mention incredible scope for external devices connected via PCIe or expansion cards that offer Thunderbolt and USB 4.

New Features in PCI Express 6.0

Making such a monumental performance leap in a single generation wasn’t easy. To achieve these numbers, the PCI-SIG engineers had to develop a few innovative new ways to move electrons around.

PAM4 Signaling

Quite possibly, the most significant change with PCIe 6.0 compared to previous generations of the interface is how data is encoded. 

PCI Express 6.0 uses PAM4, which is short for  Pulse Amplitude Modulation with four levels. If you know anything about electrical waveforms, you’ll know that the “amplitude” of the wave is how far the wave’s crest is from the baseline.

Older NRZ (Non-return-to-zero) PCIe encoding only had two amplitude levels per pulse during a clock cycle. PCIe 6 doubles that to four, increasing the amount of data encoded with each cycle. 

Forward Error Correction (FEC)

While the PAM4 encoding method provides a significant boost to speeds, it also provides a big boost to bit errors. In other words, one arrives at its destination instead of a zero, and vice versa.

To combat this, PCIe 6.0 has a new Forward Error Correction feature, which checks to make sure data is getting where it should go without getting corrupted, with the help of a robust CRC (Cyclic Redundancy Check) implementation.

One danger of adding more error correction steps into the pipeline is that you’ll add more latency. Additional latency has been a growing concern with various high-speed computer components. Although they can shift more and more data, they take longer to react to a request for data, which can cause issues of its own.

FEC has been designed to target adding no more than two nanoseconds of latency compared to previous versions of PCIe, which is a tiny bit of extra latency no human can detect.

FLIT Mode

FLIT mode was another measure introduced to improve error correction in PCIe 6.0. It organizes data into units of uniform size using a dedicated onboard flow control unit. This is necessary to check packets for errors since you can apply an algorithm to each data packet and check if the packet still gives the result when it reaches the other end of the pipeline.

The thing is, it turns out that FLIT mode also brings significant efficiency gains in other places. It helps lower latency, makes bandwidth usage more efficient, and lets PCIe 6.0 do away with much of the encoding overhead from previous versions. So although PAM4 adds up to 2ns of latency, FLIT mode saves on latency in other areas.

L0p Mode

One interesting feature in PCIe 6.0 is L0p mode. This mode reduces the number of lanes a peripheral uses to send and receive data. So if your laptop is running on battery power and the GPU doesn’t need 16-lanes to do its current job, it will drop down to only using the number of lanes it needs, saving electricity by increasing power efficiency.

Should You Wait for PCIe 6.0?

If you’re thinking about buying or building a new computer soon, should you wait for PCIe 6.0 motherboards to come out first? It’s always tempting to try and build a futureproof computer. What if a new GPU or SSD comes out that needs PCIe 6.0 to reach its full potential?

The short answer to this question is that you don’t have to worry about waiting for PCIe 6.0. At the time of writing, PCIe 5.0 motherboards have only started rolling out to consumers, and even the most high-end current GPUs are nowhere near needing PCIe 5.0.

In benchmarks comparing flagship cards like the RTX 3080 or RTX 3090 running on PCIe 3.0 and 4.0, the difference in performance was somewhere between nothing and 3%.  Yes, that’s right. We are only now reaching the limits of PCIe 3.0, and that’s only with the most expensive GPUs on the planet. Don’t sweat it—at least not for a few years. 

Remember that PCI-SIG has only published their final PCIe specification for version 6.0 on paper. While the final specification won’t change, it will be some time before we see much hardware that supports it, at least in the consumer space.

PCIe 6.0 Benefits Data Centers Today

That’s not to say PCIe 6.0 isn’t beneficial to someone already. In the giant data centers, we all rely on cloud-based services, every extra bit of bandwidth is precious. Inside those racks of computers, you’ll find systems with dozens or hundreds of CPU cores and arrays of high-speed SSD storage. The improvements in PCIe bandwidth will immediately help take the pressure off those straining data pipes.

Having so much more bandwidth means that AI and machine learning applications could analyze more data in less time. It implies that HPC (High-Performance Computing) applications that do complex work in science, engineering, and physics can broaden their horizons.

Even IoT (Internet of Things) systems that send a flood of data to data centers to process in real-time will benefit massively from the additional bandwidth.

What Comes After PCI Express 6.0?

PCIe technology will be around for a long time unless someone invents a peripheral interconnect technology that’s radically better. Companies like Intel, AMD, and Apple are doing exciting things with the related technologies between chips inside their processor packages. With CPUs like AMD’s Ryzen and Intel’s Alder Lake stuffed to the gills with CPU cores, they need to move a tremendous amount of data. We’re sure the PCI-SIG can learn a few things from what’s happening inside these processors.

Related posts

• Vad är Wi-Fi 7 och hur är det annorlunda?

• Beroende på Internet och sociala nätverkssajter

• Kan inte ansluta till Xbox Live; Åtgärda Xbox Live Networking-problem i Windows 10

• Gratis verktyg för trådlöst nätverk för Windows 10

• Cisco Packet Tracer Networking Simulation Tool och dess kostnadsfria alternativ

• Kan du ansluta till trådlös router, men inte till internet?

• Så här inaktiverar du nätverk i Windows Sandbox i Windows 10

• Vad är ett CDN och varför är ett viktigt om du äger en domän?

• Hur man lägger till en lokal DNS-sökning till värdfil

• Vad är NAT, hur fungerar det och varför används det?

• Hur automatisk HDMI-växling fungerar

• Tvinga Windows 7 att använda trådbunden anslutning över trådlöst

• 8 enkla Raspberry Pi-projekt för nybörjare

• Bokrecension - Nätverk i första hand

• Bokrecension - Trådlöst hemnätverk för dummies

• Hur man undviker och löser DNS-avbrott

• Vad är Localhost och hur kan du använda det?

• Hur man uppskattar bandbreddskrav för en företagswebbplats eller nätverk

• De 8 bästa sociala nätverkssajterna för grafiska designers att visa upp sina portföljer

• Nätverksadaptern fungerar inte? 12 saker att prova