PCIe 4.0 -moederborden worden nu pas naar klanten verzonden, maar dat vertraagt ​​de ontwikkeling van deze cruciale standaard voor randapparatuur niet. PCIe 6.0 ligt al op tafel, met concrete verbeteringen ten opzichte van de huidige geavanceerde standaard.

Aangezien PCIe fundamenteel wordt in computers in alle soorten en maten, is het de moeite waard om te praten over wat PCIe is, waarvoor het wordt gebruikt en wat de nieuwe PCIe 6.0 in de toekomst zal bieden.

De basis van PCIe

PCIe is een afkorting voor Peripheral Component Interconnect Express . Sommige van onze lezers die al een tijdje in de buurt van computers zijn, herinneren zich misschien de oude PCI - standaard, maar PCIe is volgens de originele PCI -standaard zoals een straaljager is voor een papieren vliegtuig.

PCIe is zowel een protocol als een fysieke hardwareverbindingsstandaard. De meest voorkomende PCIe -hardwareverbindingsstandaard is het moederborduitbreidingsslot. Op deze slots sluit je uitbreidingskaarten aan en de communicatie verloopt via de aansluitpinnen. Het is echter mogelijk om PCIe -protocolsignalen over andere soorten verbindingen te verzenden.

NVME SSD's die de M.2 -connector gebruiken, kunnen PCIe gebruiken , en dit lijkt niet anders dan de computer van een SSD die is aangesloten via een standaard PCIe -slot. De Thunderbolt 3- en 4-standaarden ondersteunen ook het verzenden van PCIe -signalen via een kabel. Zo zijn eGPU's (externe grafische kaarten) mogelijk.

PCIe -apparaten verzenden gegevens op een seriële manier, maar over meerdere, parallelle rijstroken. Een x16 PCIe -slot op het moederbord van een computer biedt plaats aan zestien datakanalen tegelijk. PCIe biedt ook x8-, x4- en x1-slots. Over het algemeen gebruiken grafische kaarten het x16-slot omdat ze zoveel mogelijk bandbreedte nodig hebben. Hoewel langzamere slots meestal fysiek korter zijn, is het gebruikelijk dat x16-lengtes naast de primaire x8 zijn.

PCIe -kaarten bieden achterwaartse compatibiliteit en kruiscompatibiliteit, zodat u een x4-kaart in elk PCIe -slot kunt steken dat er fysiek in past. U verspilt alleen alle PCIe -lanes die de x4-kaart niet gebruikt. Hetzelfde geldt voor het gebruik van een PCIe 5.0 kaart in bijvoorbeeld een 4.0 slot. Het zal werken, maar beperkt zijn tot de kleinste gemene deler.

Wie beslist over de PCIe-standaard?

De PCI Express - standaard is ontworpen en goedgekeurd door de PCI Special Interest Group ( PCI-SIG ), een consortium met leden uit de elektronica- en computerindustrie met een gevestigd belang in de technologie.

PCI-SIG werd in 1992 opgericht als een groep die computerfabrikanten moest helpen de Intel PCI- standaard correct te implementeren. Tegenwoordig is het een non-profitorganisatie met meer dan 800 leden.

Het PCI-SIG- bord heeft AMD , ARM , Dell , IBM , Intel , Nvidia , Qualcomm en meer leden. U herkent deze namen misschien als grote fabrikanten van computerapparatuur, en het hebben van een gedeelde standaard maakt hun werk veel gemakkelijker, om nog maar te zwijgen van het leven van hun klanten!

Waar wordt PCIe voor gebruikt?

We hebben hierboven al uitbreidingskaarten en SSD's genoemd , dus je hebt waarschijnlijk een algemeen idee van het gebruik van PCIe.

De PCIe -standaard sluit vrijwel elk extern randapparaat aan dat u maar kunt bedenken. Het biedt een veel grotere bandbreedte dan USB , vooral als je naar meerdere rijstroken kijkt. PCIe biedt ook een direct pad naar de CPU , waardoor het perfect is voor toepassingen met hoge snelheid en lage latentie.

Moderne GPU's^{(Modern GPUs)} gebruiken zestien rijstroken  PCIe- bandbreedte om hun prestaties te maximaliseren, maar niet elk randapparaat heeft zoveel bandbreedte nodig. De nieuwste PCIe 4.0 SSD's gebruiken "slechts" vier banen, maar dat is genoeg om de SATA - standaard uit het water te blazen. Terwijl SATA een topsnelheid haalt van 600 MB/s , kunnen high-end PCIe 4.0 - schijven meer dan 7000 MB/s verplaatsen .

PCIe - uitbreidingskaarten zijn ook geschikt voor geluidskaarten^{(sound cards)} , video-opnamekaarten, 10 Gb Ethernet -adapter, WiFi 6 - kaarten,  Thunderbolt- of USB -controllers en meer. Randapparatuur die in het moederbord van uw computer is geïntegreerd, maakt ook gebruik van PCI Express . Het is alleen dat de bedrading permanent is en niet in de vorm van een slot.

Hoe verbetert ^(Improve)PCIe 6.0^{(Does PCIe 6.0)} op PCIe 5.0 ?

De belangrijkste verbetering is meestal een grote sprong in de datasnelheid bij elke PCIe - revisie. Dat is de hoeveelheid informatie die elke seconde door de bus kan worden verplaatst.

Op die afdeling stelt PCIe 6.0 niet teleur. Het verdubbelt de toch al enorme gegevensoverdrachtsnelheid van PCIe 5.0 volledig van 32 Gigatransfers per seconde ( GT/s ) tot 64 GT/s per baan. Terwijl PCIe 5.0^{(Whereas PCIe 5.0)} 63 gigabyte^(Gigabytes) per seconde ( GB/s ) zou kunnen verschuiven, kan 6.0 tot 128 GB/s worden verplaatst . Dat is meer dan een x16-verbinding, met kleinere kleinere verbindingen. Het betekent dat een x8 PCIe 6.0 -slot nu evenveel prestaties levert als een x16 5.0-slot.

Dit creëert voldoende hoofdruimte voor toekomstige GPU's en ultrasnelle opslagoplossingen. Om nog maar te zwijgen over de ongelooflijke mogelijkheden voor externe apparaten die zijn aangesloten via PCIe of uitbreidingskaarten die Thunderbolt en USB 4 bieden .

Nieuwe functies in PCI Express 6.0

Zo'n monumentale prestatiesprong maken in één generatie was niet eenvoudig. Om deze aantallen te bereiken, moesten de PCI-SIG- ingenieurs een paar innovatieve nieuwe manieren ontwikkelen om elektronen te verplaatsen.

PAM4-signalering^{(PAM4 Signaling)}

^(Quite)De belangrijkste verandering met PCIe 6.0 in vergelijking met eerdere generaties van de interface is misschien wel de manier waarop^{(PCIe 6.0)} gegevens worden gecodeerd. 

PCI Express 6.0 gebruikt PAM4 , wat een afkorting is voor  Pulse Amplitude Modulation met vier niveaus. ^{( Pulse Amplitude Modulation with four levels.)}Als je iets weet over elektrische golfvormen, weet je dat de 'amplitude' van de golf is hoe ver de top van de golf zich van de basislijn bevindt.

Oudere NRZ ( Non-return-to-zero ) PCIe - codering had slechts twee amplitudeniveaus per puls tijdens een klokcyclus. PCIe 6 verdubbelt dat tot vier, waardoor de hoeveelheid gegevens die bij elke cyclus wordt gecodeerd, toeneemt. 

Forward Error Correction (FEC)

Hoewel de PAM4- coderingsmethode een aanzienlijke verhoging van de snelheden biedt, biedt deze ook een grote boost aan bitfouten. Met andere woorden, men komt op zijn bestemming aan in plaats van een nul, en vice versa.

Om dit tegen te gaan, heeft PCIe 6.0 een nieuwe Forward Error Correction -functie, die controleert om ervoor te zorgen dat gegevens komen waar ze moeten komen zonder beschadigd te raken, met behulp van een robuuste CRC -implementatie ( Cyclic Redundancy Check ).

Een gevaar van het toevoegen van meer foutcorrectiestappen in de pijplijn is dat u meer latentie toevoegt. Extra^(Additional) latentie is een groeiend probleem met verschillende high-speed computercomponenten. Hoewel ze steeds meer gegevens kunnen verplaatsen, duurt het langer voordat ze reageren op een verzoek om gegevens, wat op zichzelf al problemen kan veroorzaken.

FEC is ontworpen om niet meer dan twee nanoseconden latentie toe te voegen in vergelijking met eerdere versies van PCIe , wat een klein beetje extra latentie is dat geen mens kan detecteren.

FLIT-modus^{(FLIT Mode)}

FLIT -modus was een andere maatregel die werd geïntroduceerd om de foutcorrectie in PCIe 6.0 te verbeteren . Het organiseert gegevens in eenheden van uniforme grootte met behulp van een speciale stroomregeleenheid aan boord. Dit is nodig om pakketten op fouten te controleren, aangezien u een algoritme op elk datapakket kunt toepassen en kunt controleren of het pakket nog steeds het resultaat geeft wanneer het het andere uiteinde van de pijplijn bereikt.

Het punt is dat de FLIT -modus ook op andere plaatsen aanzienlijke efficiëntiewinsten oplevert. Het helpt de latentie te verlagen, maakt het bandbreedtegebruik efficiënter en laat PCIe 6.0 veel van de coderingsoverhead van eerdere versies wegnemen. Dus hoewel PAM4 2ns latentie oplevert, bespaart de FLIT -modus op latentie op andere gebieden.

L0p-modus^{(L0p Mode)}

Een interessante functie in PCIe 6.0 is de L0p^(L0p) -modus. Deze modus vermindert het aantal rijstroken dat een randapparaat gebruikt om gegevens te verzenden en te ontvangen. Dus als uw laptop op batterijstroom werkt en de GPU geen 16-lanes nodig heeft om zijn huidige werk te doen, zal hij terugvallen op alleen het aantal rijstroken dat hij nodig heeft, waardoor elektriciteit wordt bespaard door de energie-efficiëntie te verhogen.

Moet je wachten op PCIe 6.0?

Als u overweegt binnenkort een nieuwe computer te kopen of te bouwen, moet u dan wachten tot PCIe 6.0- moederborden als eerste uitkomen? Het is altijd verleidelijk om te proberen een toekomstbestendige computer te bouwen. Wat als er een nieuwe GPU of SSD uitkomt die PCIe 6.0 nodig heeft om zijn volledige potentieel te bereiken?

Het korte antwoord op deze vraag is dat u zich geen zorgen hoeft te maken over het wachten op PCIe 6.0 . Op het moment van schrijven zijn PCIe 5.0 -moederborden pas begonnen met de uitrol naar consumenten, en zelfs de meest geavanceerde huidige GPU's hebben PCIe 5.0 lang niet nodig .

In benchmarks waarin vlaggenschipkaarten zoals de RTX 3080 of RTX 3090 op PCIe 3.0 en 4.0 werden vergeleken, was het prestatieverschil ergens tussen niets en 3%. Ja dat klopt. We bereiken nu pas de limieten van PCIe 3.0 , en dat is alleen met de duurste GPU's ter wereld. Maak je er niet druk om - in ieder geval niet voor een paar jaar. 

Onthoud^(Remember) dat PCI-SIG hun definitieve PCIe - specificatie voor versie 6.0 pas op papier heeft gepubliceerd. Hoewel de uiteindelijke specificatie niet zal veranderen, zal het enige tijd duren voordat we veel hardware zullen zien die dit ondersteunt, althans in de consumentenruimte.

^{(PCIe 6.0)} Voordelen van ^{(Benefits Data)}PCIe 6.0 voor datacenters vandaag

Dat wil niet zeggen dat PCIe 6.0 niet al voordelig is voor iemand. In de gigantische datacenters vertrouwen we allemaal op cloudgebaseerde services, elk extra beetje bandbreedte is kostbaar. In die rekken met computers vind je systemen met tientallen of honderden CPU -cores en arrays van snelle SSD - opslag. De verbeteringen in PCIe -bandbreedte zullen onmiddellijk helpen om de druk op die belastende datapijpen weg te nemen.

Met zoveel meer bandbreedte kunnen AI- en machine learning-applicaties meer gegevens in minder tijd analyseren. Het impliceert dat HPC -toepassingen ( High-Performance Computing ) die complex werk doen in de wetenschap, techniek en natuurkunde, hun horizon kunnen verbreden.

Zelfs IoT -systemen ( Internet of Things ) die een stortvloed aan data naar datacenters sturen om ze in realtime te verwerken, zullen enorm profiteren van de extra bandbreedte.

Wat komt er na PCI Express 6.0?

PCIe -technologie zal nog lang bestaan, tenzij iemand een perifere interconnect-technologie uitvindt die radicaal beter is. Bedrijven als Intel , AMD en Apple doen spannende dingen met de gerelateerde technologieën tussen chips in hun processorpakketten. Met CPU's zoals AMD 's Ryzen en Intel 's Alder Lake tot de nok toe gevuld met CPU- kernen, moeten ze een enorme hoeveelheid gegevens verplaatsen. We zijn er zeker van dat de PCI-SIG een paar dingen kan leren van wat er in deze processors gebeurt.

What Is PCIe 6.0 and How Is It Different?

PCIe 4.0 motherboards are only now starting to ship to сustоmers, but that’s nоt slowing down the development of this crucial peripheral connectionѕ 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

• Wat is wifi 7 en hoe is het anders?

• Verslaving aan internet en sociale netwerksites

• Kan geen verbinding maken met Xbox Live; Xbox Live-netwerkprobleem oplossen in Windows 10

• Gratis draadloze netwerktools voor Windows 10

• Cisco Packet Tracer Networking Simulation Tool en zijn gratis alternatieven

• HDG legt uit: wat is een geparkeerd domein en wat zijn de voordelen?

• Wat is een CDN en waarom is er een essentieel als u een domein bezit?

• Beste wifi-codering voor snelheid en waarom

• Boekbespreking - Alles-in-één bureaureferentie voor thuisnetwerken voor dummies

• Hoe de verbeterde trackingbeveiliging van Firefox voorkomt dat websites u bespioneren

• Wat is Localhost en hoe kunt u het gebruiken?

• Het beste wifi-kanaal vinden op Windows, Mac en Linux

• Wat te doen met een oude router: 8 geweldige ideeën

• Hoe automatisch schakelen tussen HDMI werkt

• Xbox Networking gebruiken in Windows 10 om uw verbinding met Xbox Live te controleren

• Fix "Windows kan geen verbinding maken met dit netwerk" Fout

• De 8 beste sociale netwerksites voor grafisch ontwerpers om hun portfolio's te laten zien

• Hoe bandbreedtevereisten voor een zakelijke site of netwerk te schatten?

• Wat is een firewall en wat is het doel ervan?

• Wat is DHCP-leasetijd en hoe u dit kunt wijzigen?