Рост приложений, таких как AI, большие данные и облачные вычисления, привел к тому, что PCIe, который был «липким» в течение почти десятилетия, выпустил новые спецификации. Не только версия 4.0 выпущена в октябре 2017 года, но и нынешний стандарт 5.0 также был составлен до 0,5 Версия PCIe, наконец, ввела волну новой волны обновлений для удовлетворения рыночного спроса.
PCI-SIG наконец-то выпустила версию 4.0 PCI Express (PCIe) в 2017 году после выпуска 3.0 в 2010 году, и ожидается, что стандарт 5.0 будет выпущен в 2019 году. Ряд стандартных инициатив по обновлению, таких как японская мантия или поздняя династия Цин , «Реставрация Мэйдзи» и «Движение за реформу 1898 года» были проведены путем серии реформ в ответ на запуск западных кораблей. Итак, какие промышленные изменения мы столкнулись в последнее десятилетие? Как гора «PCIe», вызвала волну «реформы»?
Увеличение AI / объем данных увеличился к концу нагрузки PCIe 3.0
Rakesh Cheerla (Рисунок 1), старший менеджер по продуктам PCIe и решений для хранения данных в Xilinx, сказал, что действительно, время между PCIe 3.0 и 4.0 было значительно больше, чем предыдущее поколение стандартов PCIe. С машинным обучением большие данные , А рост облачных вычислений, жажда пропускной способности PCIe и пропускная способность Ethernet за последние несколько лет также резко возросла. Во многих приложениях пропускная способность сервера все больше ограничивается пропускной способностью интерфейса PCIe.
Ракеш Черла (Rakesh Cheerla), старший менеджер по продуктам, Xilinx PCIe и Storage Solutions, считает, что хотя PCIe 3.0 и 4.0 имеют длительные задержки, стандарт 5.0 быстро развивается, поскольку индустрия процветает в связи с жаждой пропускной способности PCIe.
Ключ водить эту волну развития от центра обработки данных, телекоммуникаций и корпоративных рынков, а также PCIe межсоединений на эффективности многих широко используются для производства ключевой роли благодаря улучшенной стандартной скорости передачи PCIe 4.0, а также дальнейшее повышению эффективности рынка во многих приложениях.
PCIe 3.0 запущен в 2010 году, скорость передачи 8GT / с, в то время как PCIe PCIe 3.0 и 4.0, которые используют 128B / 130B схема кодирования, потери пропускной способности передачи данных снижается до менее чем 1,6%, однако, скорость передачи до 4,0 16GT / s для удовлетворения огромных потребностей в передаче данных.
Кроме того, другие новые функции PCIe 4.0 включают Margining, снижение задержек системы, масштабируемость для новых каналов и пропускной способности, улучшение виртуализации ввода-вывода и консолидации платформ и предоставление сервис-ориентированных устройств Тег, кредит и т. Д. Что касается PCIe 5.0, то текущий немного отличается от 4.0, так как его стандартная скорость передачи данных составляет до 32 Гбит / с.
Ли Чжиюн (Li Zhiyong), старший менеджер по прикладным разработкам iResearch, отметил, что рост искусственного интеллекта (AI) стал все более актуальным. В частности, такие страны, как США, Китай или Европа, которые активно развивают ИИ, найдут PCIe 4.0 Требования к обновлению.
Рисунок 2 Ли Чжиюн (Li Zhiyong), старший менеджер по прикладным разработкам МАК, отметил, что Китай и США активно развивают ИИ, поскольку потребности в модернизации PCIe 4.0 будут более актуальными.
Li Zhiyong далее пояснил, что с момента выхода PCIe 3.0 в 2010 году новый стандарт выпущен только через 10 лет после PCIe, а время выпуска 4.0 и 5.0 все еще так близко, естественно, из-за недавнего AI, глубокого обучения (например, AlphaGo), высокоскоростной передачи данных и облачных вычислений Увеличение приложений, таких как вычисления, повышение спроса на пропускную способность, побуждение PCIe вступить в новую волну волны обновлений.
Ли Чжиюн сообщил, что спрос на модернизацию PCIe 4.0 будет относительно высоким, особенно для тех стран, которые активно развивают ИИ и глубокое обучение, таких как Соединенные Штаты и Китай, из-за взрывного роста ИИ в области высокоскоростного спроса. В случае, если окончательная версия PCIe 5.0 еще не выпущена , Эти страны сначала будут привержены разработке PCIe 4.0, чтобы перейти на самую высокую скорость передачи данных, хорошее развитие приложений, связанных с ИИ.
Таким образом, AI, большие данные и высокоскоростная передача данных являются основными факторами, влияющими на «изменение» PCIe. Особенно в центре обработки данных, поскольку привычки пользователей изменяются, они больше не преследуют высокую производительность Из «автономного ПК» в качестве основной цели, но сосредоточено на облачных потоковых приложениях, таких как просмотр потокового видео (Netfilx), сайтов социальных сетей, торговых платформ и так далее.
Основное внимание в этих приложениях заключается в том, способны ли центры обработки данных и облако обрабатывать трафик и поддерживать трафик в соответствии с потребностями пользователей, поэтому поставщики платформ очень обеспокоены общей пропускной способностью центра обработки данных и поддержкой поддержки трафика ,
По этой причине пропускная способность Ethernet в центре обработки данных продолжает двигаться в направлении 200G / 400G. Однако, имея полосу пропускания 200G / 400G, оригинальный PCIe 3.0 постепенно не справляется с таким быстрым и массивным требованием передачи данных. Потребность отрасли в обновлениях PCIe 4.0 или даже 5.0 между интерфейсами на сетевом адаптере и материнской плате заключается в том, чтобы нажимать и ускорять стандарты PCIe 4.0 и 5.0.
Ван Юли (Wang Yuli), заместитель директора отдела бизнес-технической поддержки Anritsu (Рисунок 3), пояснил, что основным рынком приложений для PCIe 4.0 или 5.0 являются серверы центров обработки данных, а также коммутаторы, маршрутизаторы, Board, а в случае большого увеличения пропускной способности не только пропускная способность Ethernet внутри дата-центра продолжается до 200 Гбит / с, но также и спрос на обновление PCIe 4.0 или 5.0 также достаточно прочен.
Рисунок 3 Помощник по проектам в области бизнеса и технической поддержки Anritsu Ван Юхуан сказал, что график выпуска PCIe 4.0 и 5.0 соответствует разработке центра обработки данных Ethernet 200G / 400G для удовлетворения потребностей высокоскоростной передачи.
Одним из факторов высокоскоростного / совместимого CCIX или PCIe "метода изменения"
Поэтому, помимо AI, центра обработки данных и других факторов, повышение CCIX (Cache Coherent Interconnect for Accelerators), новый стандарт передачи, также может быть одной из причин, побуждающих PCIe ускорять выпуск новых спецификаций.
Как упоминалось выше, спрос на различные приложения ускорения в центре обработки данных продолжает расти, например, большая аналитика данных, поиск, машинное обучение, беспроводная сеть 4G / 5G, полная обработка базы данных в памяти, анализ изображений и создание сетей Обработка и так далее.
CCIX, новый транспортный стандарт, использует установленную инфраструктуру межсетевого взаимодействия серверов, предлагая повышенную пропускную способность, меньшую задержку и синхронизацию данных с общим кэшем.
Этот стандарт не только значительно повышает производительность и эффективность платформы ускорителя, но и снижает барьеры для входа в существующие серверные системы и улучшает совокупную стоимость владения ускоренными системами. Иными словами, независимо от того, где хранятся данные, CCIX может беспрепятственно получать и обрабатывать данные на каждой стороне компонента, не ограничиваясь местоположением хранения данных, и не требует сложной среды разработки программы.
В то же время одним из самых больших преимуществ спецификации CCIX является то, что он основан на спецификации PCIe, с небольшим или отсутствующим протоколом соответствия CCIX, переданным по каналу PCIe. Помимо высокой совместимости с PCIe Фактически, протокол согласования кеширования CCIX может передаваться по любой PCIe-ссылке, работающей со скоростью 8 Гбит / с или быстрее.
PCIe 4.0 определяет максимальную скорость передачи данных 16 Гбит / с, которая обеспечивает общую двунаправленную пропускную способность около 64 ГБ / с на одном канале с 16 полосами. Согласно техническому отчету Synopsys, некоторые члены консорциума CCIX В результате, связь CCIX может достигать 100 ГБ / с при тех же условиях, увеличивая скорость передачи до 25 Гбит / с, в результате чего возникает проблема, называемая «Режим расширенной скорости» (ESM ) Функции CCIX.
Кроме того, CCIX также имеет специальный механизм, который позволяет компонентам с функциональностью ESM быть совместимыми с компонентами PCIe. Два компонента CCIX, которые хотят связываться друг с другом, могут обрабатываться посредством обычного процесса инициализации линии PCIe Максимальная взаимная поддержка PCIe. В заключение CCIX не только имеет кэш, согласованность соединений, скорость передачи достигает 25 Гбит / с.
Члены альянса CCIX активно продвигают популярность стандарта. Xilinx, ARM, IWC и TSMC совместно объявили, что вместе, чтобы создать первый в мире тестовый чип CCIX, тестовый чип ожидается в первом квартале 2018 года Первоначальные заказы на производство и производство планируется выпустить во второй половине 2018 года. Чип использует технологию TFTC 7nm FinFET и основан на процессорах DynamIQ от ARM и использует внутреннюю шину внутреннего разъема CMN-600 и физическую Физический IP.
Чтобы проверить полную подсистему, Emerson также предоставляет подсистемы ввода / вывода и памяти для ключей, включая решения CCIX IP (контроллер и физический уровень), решения PCIe 4.0 / 3.0 Silicon IP Решения (контроллер и физический уровень), физический уровень DDR4, периферийный IP и родственные IP-драйверы, в том числе I2C, SPI, тестируемые чипы QSPI единодушно соглашаются на интеграцию микросхем через чипы CCIX для подключения к Xilinx 16 нм Virtex UltraScale + FPGA.
Гаурар Сингх (Gaurav Singh), вице-президент по архитектуре Xilinx, сказал, что CCIX будет использовать существующую инфраструктуру межсетевого взаимодействия серверов, чтобы обеспечить более высокую пропускную способность, более низкую задержку и совместную доступ к коду совместного доступа кэш-памяти, чтобы повысить доступность и общую производительность ускорителя, Платформа центра обработки данных имеет более высокую эффективность.
Из-за большого объема данных потребности в обновлении центров обработки данных очень актуальны, и новые стандарты передачи также будут пользоваться преимуществами, а CCIX не только совместим с PCIe, его скорость передачи данных 25 Гбит / с также выше, чем 16 Гбит / с PCIe 4.0, неизбежно будет PCIe угрожает, поэтому Лю Цзунги, старший менеджер проектов Департамента прикладных технологий Германии, предположил, что рост CCIX также может быть одним из факторов, которые ускорят обновление стандарта PCIe.
Хуан Фанчуань (Huang Fangchuan), технологический менеджер Taike (Рисунок 4), также отметил, что рост больших данных заставил центры обработки данных все более требовать ставок, в то время как новые всегда были более гибкими, чем старые. Высокая скорость передачи данных и совместимость с PCIe действительно имеют значительные преимущества на рынке. Однако нельзя сделать вывод о том, что CCIX заменит PCIe в будущем, можно только сказать, что повышение CCIX обеспечивает новый выбор для интерфейса передачи.
Рисунок 4 Менеджер технологии Taike Хуан Фанчуань показал, что CCIX все еще находится в стадии продвижения, с высокой совместимостью и высокоскоростными характеристиками передачи, что дает новый выбор для интерфейса передачи.
Как уже упоминалось в первом абзаце этого раздела, независимо от того, какие продукты имеют своих конкурентов, CCIX в настоящее время еще не созрел, все еще на стадии продвижения, связанные продукты все еще находятся в разработке, но его совместимость и высокоскоростные характеристики передачи для передачи Вливание нового поколения жидкости на рынок интерфейсов дало новые возможности поставщикам систем на кристалле (SoC), таким как серверные хабы и суперкомпьютеры, и, как результат, темпы стандартизации PCIe ускорились.
Терминальное приложение играет ключевое нажатие Плата PCIe 5.0 2019 ожидается выпуск
Как уже упоминалось выше, рост приложений, таких как AI и большие данные, а также настоятельная необходимость модернизации центров обработки данных, привели к обновлению PCIe в течение почти десятилетия. Однако PIC-SIG выпустила PCIe 4.0 в октябре 2017 года, а затем планирует реализовать его в 2019 году Запущенная версия 5.0, но в середине более чем года и разработка стандартной спецификации, процесс может быть очень сложным, PCIe 5.0 действительно запущен по расписанию, неизбежно, что люди испытывают некоторые сомнения.
В ответ Ракеш Черла считает, что два стандарта PCIe 3.0 и 4.0 действительно имеют много времени. Но теперь отрасль внедряет технологии нового поколения, темпы ускорения и ускорения, более короткие циклы продуктов, а не только промышленность , Потребители также быстро увеличивают спрос на производительность приложений, а более быстрый интерфейс PCIe станет ключом к повышению производительности приложений, поэтому стандарт следующего поколения PCIe 5.0 должен быть даже выше, чем у PCIe 4.0 Быстро запущен.
Du Liyi, менеджер отдела деловой и технической поддержки Anritsu, также придерживался того же мнения, что причина текущих стандартных пересмотров сильно отличается от прошлого тем, что «приложение» способствует стандартным «обновлениям» вместо «стандартного обновления», Развитие рынка. Потребности в PCIe 4.0 и 5.0 быстро растут, а будущая популярность продуктов будет не так быстро, как в PCIe 3.0. На момент запуска немедленное требование приложения не будет, и оно будет постепенно популяризироваться через 4 или 5 лет.
Согласно Rakesh Cheerla, ключевым обновлением в стандарте 5.0 является удвоение скорости передачи ссылок с 16GT / s до 32GT / s. Спецификация 1.0 для первого выпуска PCIe 5.0 не ожидается слишком сильно из-за сокращенного интервала 4.0 до 5.0 Функция, также из-за небольших изменений в 4.0 - 5.0, что означает, что спецификации 5.0 будут разработаны очень быстро.
Rakesh Cheerla предполагает, что первоначальное внедрение PCIe 5.0 начнет популяризировать, поскольку вводятся слоты серверных процессоров, и фактическое принятие 5.0 зависит от нескольких факторов, включая выпуск 1.0 спецификации PCIe 5.0, Планирование серверных платформ и совместимое с промышленностью тестирование. Промышленность прилагает все усилия, чтобы ускорить время выхода на рынок этой новой технологии для удовлетворения потребностей клиентов в максимальной эффективности.
В целом, в высокоскоростном интернет-центре высокопроизводительного центра обработки данных, приложения AI требуют всплеска в случае разработки спецификации спецификации PCIe 5.0 в полном разгаре, до версии 0.5, окончательная версия 1.0, не слишком далеко, ожидается Ранее запланированное расписание PCI-SIG выпустило официальную версию в 2019 году, нацеленную на новые области высокопроизводительных приложений, а председатель и президент PCI-SIG Аль-Янес также ожидают, что пропускная способность PCIe 5.0 32GT / s будет в отрасли Установите новый стандарт скорости.