受委托让我整理一个关于PCIe的主题分享文章,半月有余实在没办法交差,首先,我自己本身,对PCIe并没有做到胸有成竹,我的PCIe知识也只是停留在理论阶段,我并没有实际做过任何有关PCIe的东西;其次,我要把PCIe讲得深入浅出,让读者轻易接受,我觉得很难,根本原因就是我还没有做到胸有PCIe;我们平台很多粉丝都是PCIe生产商或者高手,班门弄斧,我深感压力。但尽管如此,我还是决定出发,我自己努力学习,尽我最大能力把我理解的关于PCIe东西分享给大家,也希望各位帮忙指点一二。
浅谈PCIE科普
PCIe最初被称为HSI(用于高速互连),并在最终确定其PCI-SIG名称PCI Express之前,将其名称更改为3GIO(第三代I / O)。名为阿拉帕霍工作组(AWG)的技术工作组制定了该标准。对于初稿,特设工作组只包括英特尔工程师; 随后特设工作组扩大到包括行业伙伴。PCI Express是一项不断发展和完善的技术.
“速度得用金钱来换,因此我们在迈向更高信号速率的同时,会看到有多少人愿意为此付出代价,以及他们会怎么做。”好消息是,PCIe将按照时程在年底完成0.71版的批准,将提供高达256GB/s 的速率;这距离16 GT/s速率的4.0版PCIe问世还不到两年。加速PCIe发展蓝图的主要推手是云端运算需求;而PCIe以往是每3~4年,甚至是7年会将数据传输速率提升一倍。数据中心网络需要更快的速度以过渡至800Gbit以太网络,而数量越来越庞大的深度学习加速器,也感觉它们需要更高速度.
浅谈PCIe传输速率和有效带宽计算方式
PCIe是串行总线,PCIe1.0的线上比特传输速率为2.5Gb/s,物理层使用8/10编码,即8比特的数据,实际在物理线路上是需要传输10比特的,因此:
PCIe1.0 x 1的带宽=(2.5Gb/s )/ 10bit =250MB/s
这是单条Lane的带宽,有几条Lane,那么整个带宽就是250MB乘以Lane的数目。
PCIe2.0的线上比特传输速率在PCIe1.0的基础上翻了一倍,为5Gb/s,物理层同样使用8/10编码,所以:
PCIe2.0 x 1的带宽=(5Gb/s )/ 10bit = 500MB/s
同样,有多少条Lane,带宽就是500MB/s乘以Lane的数目。
PCIe3.0的线上比特传输速率没有在PCIe2.0的基础上翻倍,不是10Gb/s,而是8Gb/s,但物理层使用的是128/130编码进行数据传输,所以:
PCIe3.0 x 1的带宽=(8Gb/s)/ 8bit = 1GB/s
同样,有多少条Lane,带宽就是1GB/s乘以Lane的数目。
由于采用了128/130编码,128比特的数据,只额外增加了2bit的开销,有效数据传输比率增大,虽然线上比特传输率没有翻倍,但有效数据带宽还是在PCIe2.0的基础上做到翻倍。
这里值得一提的是,上面算出的数据带宽已经考虑到8/10或者128/130编码,因此,大家在算带宽的时候,没有必要再考虑线上编码的问题了。
和SATA单通道不同,PCIe连接可以通过增加通道数扩展带宽,弹性十足。通道数越多,速度越快。不过,通道数越多,成本越高,占用更多空间,还有就是更耗电。因此,使用多少通道,应该在性能和其他因素之间进行一个综合考虑。
PCIe是从PCI发展过来的,PCIe的”e”是express的简称,快的意思。PCIe怎么就能比PCI快呢,因为PCIe在物理传输上,跟PCI有着本质的区别。PCI使用并口传输数据,而PCIe使用的是串口传输。PCI并行总线,单个时钟周期可以传输32bit或者64bit,怎么就比不了你单个时钟周期传输1个bit数据的串行总线呢。在实际时钟频率比较低的情况下,并口因为可以同时传输若干比特,速率确实比串口快。随着技术的发展,数据传输速率要求越来越快,要求时钟频率也越来越快,但是,并行总线时钟频率不是想快就能快的。如下图所示:
在发送端,数据在某个时钟沿传出去(左边时钟第一个上升沿),在接收端,数据在下个时钟沿(右边时钟第二个上升沿)接收。因此,要在接收端能正确采集到数据,要求时钟的周期必须大于数据传输的时间(从发送端到接收端)。受限于数据传输时间(该时间还随着数据线长度的增加而增加),因此时钟频率不能做得太高。另外,时钟信号在线上传输的时候,也会存在相位偏移(clock skew ),影响接收端的数据采集。
PCIe使用串行总线进行数据传输就没有这些问题。它没有外部时钟信号,它的时钟信息通过8/10编码或者128/130编码嵌入在数据流,接收端可以从数据流里面恢复时钟信息,因此,它不受数据在线上传输时间的限制,你导线多长都没有问题,你数据传输频率多快也没有问题;没有外部时钟信号,自然就没有所谓的clock skew问题.
浅谈PCIe线材结构
PCIe为串行,通过使用差分信号传输(differential transmission),信号完整性理论之差分讯号;采用双通道技术,在传输模式上,PCI-Express采用与全双工通信技术类似的双通道传输模式,在速度方面,PCI-Express v1.0a 为每个通道提供了2.5Gb/s的传输速率,随着版本的不同,面向PCI Express扩展卡应用的线缆组件可提供PCIe X4、X8和X16等规格,该系列线缆组件包含MiniSAS、SATA、QSFP +和SPF +等高速线缆。
浅谈PCIe线材专业生产商
新雅电线电缆(深圳)有限公司
新雅电线电缆(深圳)有限公司生产的PCIE 延长线X16 3.0,主板改装PCIE设备,加厚金手指,电镀沉金5U工艺,反复插拔耐磨损,信号传导更稳定,时间长久耐氧化。排线绝缘材质采用吸波材料,强效抗干扰,专利技术,插座采用标准108mm固定孔间距,统一国际标准;采用联茂TG180高强度板材,优化信号传导,低阻抗,耐高温。
较薄排线,厚度1.4mm,采用德国专利颗粒材料,第三代EMI屏蔽技术,每根线芯独立排布,不惧干扰,不惧损耗,不惧弯折,采用高密度环氧板固定排线,稳定兼容N卡7系、9系、10系、20系、专业显卡等等。
新雅公司于1996年5月份成立于中国深圳市,以计算器接口设备线缆的制造为基础,逐步发展到工控设备线缆、拖链电缆、机器人用线、工业伺服线缆、汽车产品用线、医疗设备用线、光电混合高频电缆等产品的研发与制造。至今前后获得了UL、CSA、CCC、PSE、IEC等安规认证,以及HDMI、USB、LAN CABLE、NMEA2000等产品认证以及ISO9001、IATF16949质量体系认证、TUV机器人线材及实验室认证。
公司不断发展壮大,所提供的产品销往中国大陆、欧美、日本及东南亚等地。新雅公司与诸多知名品牌有长期稳定的合作关系,为华为、立讯、比亚迪、三菱,东风本田等企业,提供各类优质的线缆产品。
新雅公司以专业的技术、优秀的质量为依托;以精确的实验、精密的检测为保障。多年来本着同心协力、研究发展、永续经营、客户至上的经营理念,凭借优良的产品,完善的服务,良好的口碑,服务于客户。以客户为中心,持续改进,向客户提供满意的产品和优质的服务,是全体新雅同仁对所有客户朋友的承诺。
我们以五星的业务团队、资深的研发人员、匠心的生产队伍、优秀的质量部门、快捷的物流系统,以及感恩的心,珍惜为您每一次服务的机会。
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