Для чего Phison продвигает редрайверы PCIe Gen5

С активным наращиванием объ­е­мов хра­не­ния дан­ных и об­лач­ных вы­чис­ле­ний, под­дер­жан­ных ал­го­рит­ма­ми ис­кус­ст­вен­но­го ин­тел­лек­та, по­треб­ность в вы­со­ко­ско­рост­ной пе­ре­да­че ин­фор­ма­ции про­дол­жа­ет рас­ти. На по­вест­ке дня — сле­ду­ю­щее по­ко­ле­ние ши­ны PCIe Gen5, в два раза пре­вос­хо­дя­щее по про­из­во­ди­тель­но­с­ти пре­ды­ду­щую вер­сию PCIe Gen4. Тем не ме­нее, пе­ре­да­ча дан­ных ис­пы­ты­ва­ет не­га­тив­ное вли­я­ние та­ких фак­то­ров, как за­ту­ха­ние сиг­на­ла и па­ра­зит­ные на­вод­ки, что мо­жет свес­ти на нет про­из­во­ди­тель­ность но­во­го ин­тер­фей­са. Ком­па­ния Phi­son Elect­ronics сер­ти­фи­ци­ро­ва­ла ра­нее раз­ра­бо­тан­ную мик­ро­схе­му PS7101, по­зво­ля­ю­щую изо­ли­ро­вать про­б­ле­мы с тран­с­порт­ной со­вме­с­ти­мо­стью на ком­пью­тер­ных плат­фор­мах.

Для чего нужен редрайвер PS7101?

По мнению Phi­son Elect­ronics для реализации высокоскоростной передачи с помощью PCIe Gen5, — будь то на­столь­ные ком­пью­те­ры, серверы, промышленные компьютеры или ноутбуки, — потребуются микросхемы со­гла­со­ва­ния: ре­драй­ве­ры и ре­тай­ме­ры. В зависимости от степени затухания сигнала и количества ком­му­ни­ка­ци­он­ных каналов, каж­до­му разъему PCI Express или сис­тем­но­му уст­ройст­ву нужно будет от 2 до 16 по­доб­ных чипов. По данным ана­ли­ти­че­ских агентств, в бли­жай­шее время для на­сы­ще­ния ры­нка го­до­вая по­треб­ность составит до 50 млн та­ких устройств.

Редрайверы Phison PS7101 нацелены на использование с SSD — им по плечу формировать требуемый уровень усиления на выходе редрайвера, находя оптимальные параметры для производительности дисковой подсистемы

 

Микросхема PS7101 предназначена для компенсации затухания сигнала и подавления его отражения на фо­не пе­ре­крест­ных по­мех, возникающих в сигнальных цепях материнской платы, дисковой корзины или бек­плей­на, а так­же для рас­се­и­ва­ния теп­ла, выделяемого при передаче данных. Новинка — не просто вещь в се­бе: чип Phison может быть мо­ди­фи­ци­ро­ван про­из­во­ди­те­ля­ми платформ для достижения лучших ре­зуль­та­тов в конкретных реализациях. Это оз­на­ча­ет, что раз­ра­бот­чик может использовать инструмент ав­то­ма­ти­че­ской настройки для мониторинга сиг­на­лов ши­ны PCIe Gen5 с последующим тюнингом ее цепей, про­а­на­ли­зи­ро­вав их с помощью алгоритмов ис­кус­ст­вен­но­го ин­тел­лек­та. Ути­ли­ты от Phison в первую очередь на­це­ле­ны на ис­поль­зо­ва­ние с NVMe — им по плечу формировать тре­бу­е­мый уро­вень усиления на выходе ре­драй­ве­ра, на­хо­дя оптимальные параметры для про­из­во­ди­тель­но­с­ти дис­ко­вой под­сис­те­мы.

Эффективность редрайвера Phison PS7101 при исподльзовании в цепях шины PCIe Gen5

 

Phison готова помочь в анализе принципиальных схем, моделировании сигнальных цепей и вопросах со­вмес­ти­мо­с­ти. Глав­ная цель — предоставить потребителям редрайверов PS7101 комплексное решение для пре­о­до­ле­ния тех­ни­че­ских про­блем, с которыми они сталкиваются при разработке высокоскоростных ин­тер­фей­сов, а так­же в со­труд­ни­че­ст­ве с чип­мей­ке­ра­ми при разработке новых продуктов, ведущих к росту ско­рос­т­ных ха­рак­те­рис­тик ком­пью­тер­ных плат­форм.

Редрайвер для PCIe Gen5:
нюансы аппаратной реализации

Похожие редрайверы у Texas Instruments на системной плате могут выполнять не только свою прямую обя­зан­ность — усиление сигналов, но и до­пол­ни­тель­ную их коммутацию. Это необходимо для оптимального рас­пре­де­ле­ния между PCIe-слотами диф­фе­рен­ци­аль­ных пар, предоставляемых хостом, с учетом текущей кон­фи­гу­ра­ции, а точнее — с уче­том ус­та­нов­лен­ных плат расширения и их интерфейсных характеристик. Оче­вид­но, данное совмещение важно не толь­ко с точ­ки зре­ния ми­ни­а­тю­ри­за­ции. В силу сверхвысоких частот пе­ре­да­чи сигналов до­бав­ле­ние то­п­о­ло­ги­че­ских ком­по­нен­тов яв­ля­ет­ся вызовом для разработчиков плат­фор­мы, поэтому количество таких ком­по­нен­тов сле­ду­ет ми­ни­ми­зи­ро­вать, совмещая несколько функций в од­ном чи­пе.

aaa

 

Коммутация сигнальных линий шины PCIe Gen5 может происходить как аппаратно, с помощью выделенных ин­тер­фей­с­ных сиг­на­лов, так и под управлением UEFI либо автономных микроконтроллеров, использующих уп­рав­ля­ю­щие ко­ман­ды по SMBus-шине. Проще говоря, решается задача, известная с момента появления кон­фи­гу­ра­ций с двумя и более видео адаптерами: она состоит в предоставлении максимального количества диф­фе­рен­ци­аль­ных PCIe-пар в распоряжение установленных плат расширения путем отключения сиг­наль­ных це­пей, соответствующих не занятым PCIe-слотам.

ccc

 

В этом контексте, согласно иллюстрациям, коммутация сигналов передатчика (Transmitter, TX), направленных от хос­та к уст­рой­ст­ву, определяется как демультиплексирование (Demux). Коммутация сигналов приемника, на­прав­лен­ных от уст­рой­ст­ва к хос­ту (Receiver, RX), определяется как мультиплексирование (Mux). Можно пред­по­ло­жить, что под mux/­de­mux в кон­тек­сте Phison PS7101 подразумевается аналогичная фун­к­ци­о­наль­ность, хотя в от­сут­ст­вие от­кры­той до­ку­мен­та­ции на ре­драй­вер строгого доказательства данной гипотезы пока нет.

Поставки PS7101 начались до того, как разработчики материнских плат были готовы к производству плат­форм с PCI Express Gen5. Такой подход обещает отладку согласующих цепей еще до появления следующей ре­а­ли­за­ции — ши­ны PCIe 6.0.

Кроме редрайвера PS7101, Phison активно разрабатывает также новое поколение ретаймеров для шины PCIe Gen5. По­яв­ле­ние образцов для тестирования в различных системных средах ожидается в первой по­ло­ви­не 2023 года. За­гля­ды­вая в бу­ду­щее, можно предположить, что Phison и в дальнейшем будет заниматься про­ек­ти­ро­ва­ни­ем логики ин­те­граль­ных схем, со­зда­вать надежные решения для высокоскоростной передачи дан­ных.

Резюме

Сегодня NVMe-интерфейс становится одним из главных выгодополучателей от быстрой шины PCIe v5.0. По­че­му не ви­део?

Для видеоадаптеров имеют силу ограничения, связанные с производительностью GPU, особенно если по PCIe пе­ре­да­ют­ся пре­и­му­щест­вен­но упа­ко­ван­ные дан­ные. В силу такой упаковки трафик на шине снижается, а нагрузка на GPU, на­о­бо­рот, воз­ра­с­та­ет, так как распаковка становится обязанностью графического ак­се­ле­ра­то­ра. Хотя в кон­крет­ной ре­а­ли­за­ции мно­гое зависит от стиля про­грам­ми­ро­ва­ния, а конкретнее — от модели раз­де­ле­ния обязанностей между CPU и GPU, на практике более важно традиционное применение DirectX и то­му подобных разработок. По­доб­ные про­грам­мные «про­клад­ки» — слишком сложный велосипед для его по­втор­но­го изобретения. Да и ак­цент на сверх­быст­рую ло­каль­ную ви­де­о­па­мять графического адаптера бо­лее ло­ги­чен, чем интенсивный обмен между гра­фи­че­ским чипом и сис­тем­ной па­мя­тью по шине PCI Ex­press.