Новый стандарт - PCIe 8.0

Новый стандарт - PCIe 8.0

Консорциум PCI-SIG официально анонсировал начало разработки спецификации PCIe 8.0, которая станет очередным революционным шагом в развитии высокоскоростных интерфейсов. Новый стандарт позволит удвоить пропускную способность по сравнению с PCIe 7.0 и достигнуть невероятных 256 GT/s на линию.

PCIe 8.0, как и любая другая спецификация на момент своего выхода, устанавливает новые стандарты производительности, нацеливаясь на 1 ТБ/с двунаправленной пропускной способности через конфигурацию x16. Это означает, что каждая линия будет способна передавать до 64 ГБ/с. Это на 700% превышает возможности актуального на данный момент PCIe 5.0. Получается, что только одна линия будет иметь такую же производительность, как 16 линий в PCIe 4.0. Слот PCIe 8.0 x16 для видеокарты сможет обеспечить более высокую скорость передачи данных, чем пропускная способность видеопамяти флагманской GeForce RTX 5080 (960 ГБ/с). Это откроет довольно интересные возможности для высокопроизводительных вычислений в ближайшем будущем.

Это будет актуально и для игровых систем, которые появятся на момент развёртывания компонентов с новой сертификацией. Также это сможет покрыть всё растущие потребности в повышении эффективности машинного обучения. Особенно важно это будет при работе с большими объёмами данных, обработке в реальном времени и установлении устойчивой связи между компонентами. Но ни один современный «медный интерфейс» не может обеспечить такую скорость передачи данных, особенно на расстояниях в десятки сантиметров. PCIe 8.0 продолжит использовать PAM4-сигнализацию (4-уровневая импульсно-амплитудная модуляция с передачей двух бит информации за один период символа) с прямым исправлением ошибок, которые уже применяются в PCIe 6.0 и 7.0 (теоретически возможен переход на PAM8 для трёхкратного увеличения скорости относительно базовой частоты).

При использовании стандартной конфигурации x16 интерфейс сможет обеспечивать до 1 Тбайт/с двунаправленной пропускной способности, что станет новым рекордным значением для шин такого типа. Это позволит существенно ускорить обмен данными между центральными процессорами, графическими ускорителями, SSD-накопителями и специализированными ИИ-ускорителями (технически NVMe SSD с интерфейсом PCIe Gen8 смогут обеспечивать последовательные скорости до 120 000 МБ/с и выше). Для достижения таких скоростей стандарт продолжит использовать тип сигнала PAM4, режим FLIT-кодирования и механизм FEC (Forward Error Correction), уже применяемые в PCIe 6.0 и 7.0.

Одной из наиболее интересных особенностей PCIe 8.0 станет пересмотр физических ограничений интерфейса. Разработчики отмечают, что при скорости 256 ГТ/с традиционные медные соединения и существующие разъёмы приблизятся к пределу своих возможностей в плане обеспечения стабильности сигнала. Именно поэтому PCI-SIG рассматривает новые разъёмы, улучшенные материалы для среды передачи сигнала, а также возможное применение дополнительных схем восстановления «чистоты» сигнала и усовершенствованных алгоритмов коррекции ошибок. При этом важнейшим требованием остаётся полная обратная совместимость со всеми предыдущими поколениями PCIe, что позволит интегрировать новые устройства в существующую инфраструктуру без кардинальной перестройки платформ. Для PCIe 8.0 планируется разработка новых разъёмов, но пока не ясно, изменится ли конструкция самих слотов. Однако особое внимание будет уделено целостности сигнала, задержкам и надёжности соединений, что критично на столь высоких скоростях.

Практическое значение появления PCIe 8.0 связано, прежде всего, с бурным развитием вычислительных задач нового поколения. Высокая пропускная способность необходима для обучения крупных нейросетей, обработки огромных массивов данных в реальном времени, работы гипермасштабируемых облачных систем и развития высокоскоростных сетей. Уже сейчас компании демонстрируют прототипы решений, совместимых с будущими требованиями стандарта, что подтверждает серьёзность подготовки индустрии к переходу на PCIe 8.0. Несмотря на то что массовое появление таких интерфейсов в пользовательских ПК ожидается значительно позже, чем в серверном сегменте, данный стандарт закладывает технологическую основу для вычислительных систем следующего десятилетия. Стандарт PCIe 8.0 версии 0.3 на текущем этапе предоставлен членам консорциума для его тестирования, но до его окончательной спецификации пока ещё далеко - эволюционный процесс займёт еще немало времени (см. рис.1).

Рис. 1. Эволюция PCI Express.

Ведутся работы по адаптации стека технологий PCIe к оптической среде передачи данных с минимальными изменениями. Новые кабели позволят организовать соединения между стойками в пределах ЦОД в случаях, когда требуется минимальная латентность. Однако полная замена медных кабелей не планируется — оптика дополнит медь там, где нужна большая длина соединения.