▷PCI Express 4.0：これまでにわかっているすべて

今年の初めに、PCI-SIG標準コンソーシアムは、バージョン1.0でPCI Express 4.0仕様を承認し、公開しました。これは、PCIe 4.0のフルバージョンを示し、昨年6月0.9のリビジョン仕様のリリースに続きます。この記事では、PCI Express 4.0についてこれまでにわかっているすべてを分析します。

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PCI Express 4.0は、現在の3.0仕様の帯域幅を2倍にします

PCI Expressは現在、コンピュータのほとんどすべての高性能コンポーネントで使用されている高速バスです 。 グラフィックカード、NVMe SSD、ネットワークカード、その他の多くのデバイスの両方がこの高度なインターフェイスを介して接続されているため、非常に重要です。 PCI Express 4.0は、PCIe 3.0のレーンあたり8 GT /秒の帯域幅を2倍にし、レーンあたり16 GT /秒の転送速度を提供し、ストレージ、高速ネットワーク、および人工知能アプリケーション。同時に、PCI-SIGは2019年第2四半期に焦点を当て、最終的なPCIe 5.0仕様をリリースしました。そのため、PCIe 4.0は、PCIe 3.0よりも耐久性のあるバージョンではありません。

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PCI-SIGは、以前はPCIe 1.0（2003）、PCIe 2.0（2006）、およびPCIe 3.0（2010）の4年間のリズムを維持しています。 7年間の遅延に関して、 PCI-SIGは、AI、PCIe NVMe、および3D XPointコンピューティングワークロードの開発と高まる需要に先立ち、PCIe 3.0がしばらくの間十分な帯域幅を提供していたことを指摘し、特に10GbEが消費者にとってますますアクセスしやすくなるにつれて、 ネットワーク速度 。

PCI Express 4.0は下位互換性を維持し、NVMe SSDはその利点から大きな恩恵を受ける

コンピューティングGPUの場合、PCIe 3.0の帯域幅制限により、Nvidiaは独自のNVLink相互接続を開発するようにすでに促しています。その結果、 PCI Express 4.0以降では、PCI-SIGは、特に主要な技術的ハードルのいくつかを解決し、PCIe 4.0標準を介してより高速な転送速度を可能にするため、より通常のリズムに戻ろうとしています。もう1つの側面は、組織の性質です。 PCI-SIGには約800のメンバー企業があり、そのうち毎年取締役会を選出します。 2017年から2018年の場合、理事会にはAMD、Intel、およびNvidiaのメンバーが含まれます。オープンPCI仕様を開発および維持することにより、メンバーは技術委員会およびワーキンググループで協力し、仕様への変更を提出およびレビューします。最近のPCI-GIS作業の一部は、このプロセスで合理化されています。

仕様が確定したら、製品をリストに追加するために、年間を通じて多数のPCI-GISコンプライアンスワークショップのいずれかで製品の相互運用性およびコンプライアンステストに合格する必要があります。 OEMおよびシステムインテグレーターがハードウェアの選択に使用するインテグレーター。 PCIe 4.0の場合、PCI-SIGは以前のバージョン0.9を使用して、リリース前のコンプライアンスワークショップを初めて提供しましたが、「FYIテスト」の予備レベルでのみでした。今年の残りの期間、PCI-SIGは、コンプライアンスワークショップでFYI PCIe 4.0テストを提供します。 PCIe 4.0は現在、公式コンプライアンスプログラムまたはインテグレーターリストに記載されていません。

以前のPCIeイテレーションと同様に、 PCIe 4.0には下位互換性があり、PCIe 1.x、2.x、および3.xカードはPCIe 4.0スロットに準拠し、正常に機能します。 PCIe 4.0は、PCIe 5.0でも引き続き使用されるPCIe 3.0の128b / 130bエンコーディングを維持します。他の機能強化の中でも、さまざまな機能がエンドユーザーよりもデザイナーや開発者に関連しています。データレートが増加すると、パフォーマンスの変動が増加し、シグナルインテグリティが低下します。

より高いパフォーマンス

これを念頭に置いて、 PCIe 4.0はPHYレシーバーにレーンマージンを提供し、PCIeコントローラーは各PCIeレーンから電気的マージン情報を取得して変動の許容範囲を測定します。 PCIe 4.0には、拡張ラベルとクレジット、レイテンシをマスクして全帯域幅の飽和を促進するために連携して機能する機能もあります。 その他の拡張機能には、全体的なシステムレイテンシの削減、I / O仮想化とプラットフォーム統合、追加された帯域幅/帯域幅スケーラビリティ 、および信頼性、可用性、容量機能の向上が含まれます。サービス（RAS）。

ゲーミンググラフィックスカードは、消費者にとって最も目に見えるPCIeデバイスですが、PCIe帯域幅の追加のオーバーヘッドは、少なくともすぐには、ゲーミングパフォーマンスに影響を与える可能性はほとんどありません。 ただし、ほとんどのコンシューマーCPUで利用可能なPCIe帯域幅が限られているため、これはGPU、NVMe SSD、および10GigEネットワークの組み合わせをネットワーク上に配置できるというプレッシャーを緩和するのにも役立ちます。システムI / O帯域幅。また、関連する可能性があるのは、セカンダリコネクタの電力容量が大きいことです。

PCIe 4.0ベンダーソリューションに関しては、SynopsysやCadenceなどが、PHYおよび16 GT / sドライバー、検証ツール、およびその他の多くのアプリケーションを開発または提供しています。 IBM POWER9にはPCIe 4.0接続があり、Intel Falcon Mesa FPGA 10nmはEMIBを介して組み込みIPブロックとしてPCIe 4.0をサポートしています。一方、 AMDは、新しいRadeon Instinct MI50およびMI60でPCIe 4.0サポートを提供しています。 NaviとZen 2もPCI Express 4.0をサポートする予定です。

次の表は、これまでのさまざまなバージョンのPCI Expressの最も重要な機能をまとめたものです 。

バージョン	はじめに	レーンで移動	バンド幅
×1	×2	×4	×8	×16
1.0	2003年	2.5 GT /秒	250 MB /秒	0.50 GB /秒	1.0 GB /秒	2.0 GB /秒	4.0 GB /秒
2.0	2007年	5.0 GT /秒	500 MB /秒	1.0 GB /秒	2.0 GB /秒	4.0 GB /秒	8.0 GB /秒
3.0	2010	8.0 GT /秒	984.6 MB /秒	1.97 GB /秒	3.94 GB /秒	7.88 GB /秒	15.8 GB /秒
4.0	2017年	16.0 GT /秒	1969 MB /秒	3.94 GB /秒	7.88 GB /秒	15.75 GB /秒	31.5 GB /秒
5.0	期待される 2019年第2四半期	32.0 GT /秒	3938 MB /秒	7.88 GB /秒	15.75 GB /秒	31.51 GB /秒	63.0 GB /秒