In den letzten zehn Jahren haben sich die Bandbreite und die Datenübertragungsrate, die für Computeranwendungen erforderlich sind, von Jahr zu Jahr erhöht.Die Nachfrage nach Bandbreite verdoppelt sich etwa alle drei JahreDies ist hauptsächlich auf eine jährliche Wachstumsrate von bis zu 45% für Telekommunikationsdienste, Cloud-Computing-Dienste und Anbieter von Informationstechnologien, insbesondere im Bankensektor, zurückzuführen.WertpapiereAußerdem erweitern auch Unternehmen mit künstlicher Intelligenz (KI), die auf Large Language Models (LLM) basieren, ihr Geschäft weiter.einschließlich KI-gestützter Erkennung und autonomer Fahrzeuge, fördert auch die Notwendigkeit höherer Bandbreite und schnellerer Datengeschwindigkeiten.
Die Infrastruktur, die Hochgeschwindigkeitsdaten für diese Anwendungen bereitstellt, umfasst drahtgebundene und drahtlose Netzwerke.und Gaming-Hardware, muss die Verbindung zwischen der zentralen Rechenzentrale und den Peripheriegeräten auch eine kontinuierlich steigende Datenübertragungsrate unterstützen.
Die Macht von PCIe
Netzwerkgeräte oder Komponenten, die mit der zentralen Rechenzentrale verbunden sind, erfordern eine vereinfachte Methode zur schnellen und genauen Datenübertragung, nämlich die Technologie der Peripheriekomponentenverbindung (PCI).Verschiedene Teilmärkte für Computer, einschließlich Server und Rechenzentren, Automobilindustrie und Industrie, Arbeitsplätze und Handheld-Geräte,Einführung der PCI Express (PCIe) Punkt-zu-Punkt-Serie-Architektur zur schnellen und zuverlässigen Datenübertragung.
PCI-SIG ist die Abkürzung für Peripheral Component Interdisciplinary Group.eine Allianz von etwa 900 Mitgliedsunternehmen, die für die Entwicklung und Verwaltung offener Industriestandards für PCIe-Technologie verantwortlich sind (Abbildung 1).
Datenrate der PCIe-Spezifikation (Gb/s)
(Codierung) Einrichtung x16
Kanalbandbreite * jährlich
1.0 2.5 (8b/10b) 32 Gb/s 2003
2.0 5.0 (8b/10b) 64 Gb/s 2007
3.0 8.0 (128b/130b) 126 Gb/s 2010
4.0 16.0 (128b/130b) 252 Gb/s 2017
5.0 32.0 (128b/130b) 504 Gb/s 2019
6.0 64.0 (PAM-4, Flit) 1024 Gb/s
(~ 1 Tb/s) 2021
*- Bandbreite nach Abzug der Coding-Overhead
Abbildung 1: Seit 2003 unterstützen die PCI-Verbindungskomponenten-Spezifikationen von PCI-SIG das kontinuierliche Wachstum der Datenübertragungsraten (Bildquelle: PCI-SIG).
Die Organisation veröffentlichte 2003 den PCIe 1.0-Standard, der 2,5 Gigabit pro Sekunde (GT / s) -Übertragung unterstützt und die Anforderungen des damals gültigen 3G-Wireless-Standards erfüllt.Die anschließenden Aktualisierungen ebneten den Weg für die jährliche Erhöhung des E/A-Durchsatzes und gewährleisten gleichzeitig eine RückwärtskompatibilitätBeispielsweise können Geräte, die der PCIe 5.0-Spezifikation entsprechen, eine Geschwindigkeit von 32,0 GT/s pro Kanal erreichen und sind mit dem 5G-Netzwerk kompatibel, das für das Streaming von Medien und Edge Computing erforderlich ist.
Diese höhere Durchsatzleistung unterstützt eine geringe Latenzzeit, die für KI und Edge-Verarbeitung, industrielle Automatisierung, Testgeräte und Spiele erforderlich ist.Die Punkt-zu-Punkt-Architektur der PCIe-Technologie unterstützt auch eine hohe Energieeffizienz., was für fortschrittliche Rechenanwendungen eine wichtige Überlegung darstellt.
Aufrechterhaltung der Kühlung von HPC-Komponenten
Selbst mit den verbesserten Datenraten und der Energieeffizienz, die durch die neueste PCIe-Technologie bereitgestellt werden, können Anwendungen für Hochleistungsrechner (HPC) wie die Echtzeit-Erkennung von Finanzbetrug nicht nur durch dieKI-Systeme zur Modellierung großer Sprachen, und Computational Fluid Dynamics (CFD) erfordern immer noch mehrere parallele Prozessoren.Vor allem, wenn es um den Platz zwischen Datenkabeln und Luftstromkanälen zwischen Komponenten und Prozessoren herrscht..
In diesem Fall werden die Konstrukteure leistungsstarker Computergeräte auf die Verwendung flacher, faltbarer PCIe-Verlängerungskabelkomponenten wie der 8KDx-Serie von 3M umsteigen (Abbildung 2).
3M 8KDx-Serie PCIe 5.0 Erweiterungskabel Komponente Bild
Abbildung 2: Das PCIe 5.0-Verlängerungskabel der Serie 8KDx von 3M ist ein flaches flexibles Kabel, das sich selbst falten kann. (Bildquelle: 3M)
Die 8KDx-Serie wurde nach dem PCIe 5.0-Standard entwickelt und ist rückwärtskompatibel mit Systemen, die nach frühen PCIe-Standards entwickelt wurden.mit acht bzw. 16 Drähten. Optionen für die Montage von Jumpern und Oberflächenmontage-Terminals (SMT) bereitstellen.
Der 30 AWG-Silberdraht ist präzise in einem durchgehenden Schutzschichthaufen mit einer Gesamtdicke von 0,74 mm platziert.Die Leiterpaare traditioneller Drähte sind in eine spiralförmige Abschirmungsschicht gewickelt, während der Verlängerungsdraht der Serie 8KDx im Vergleich dazu dünner und weicher ist.Eine flexiblere Konstruktion ermöglicht es, mehrere PCIe-Verlängerungsleitungen zu bündeln und zusammenzulegen, ohne den kritischen Luftstrom zu blockieren (Abbildung 3).
Bild von 30 AWG-Draht mit kontinuierlichem Stapeln und präziser Platzierung
Abbildung 3: Durch das kontinuierliche Stapeln und die präzise Platzierung von 30 AWG-Drähten können die Komponenten der 8KDx-Serie angeschlossen werden, ohne den Luftstrom zu behindern. (Bildquelle: 3M)
Synchrone Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte
Hochleistungsrechenanwendungen setzen auf parallele Verarbeitung, um große Datensätze zu verarbeiten, während Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte an andere Peripheriegeräte wie Prozessoren angeschlossen werden müssen,Geräte für das Herstellen von SignalenDiese Systeme erfordern synchrone Signale und eine geringe Latenzzeit, um die Gültigkeit der Prüfdaten zu gewährleisten.
PCIe 3 ist nicht verfügbar.0、 Die Standards 4.0 und 5.0 unterstützen die Signalsynchronisierung mit einer einzigen oder mehreren Uhren.auf 128 b/130 b-Codierung angewiesenIn diesem Codierungsprotokoll enthält das Datenpaket 128 Bits an Informationen, begrenzt durch die 2 Bits, die den Anfang und das Ende des Pakets kennzeichnen.Die Anfangs- und Endbits werden für die Uhr-Synchronisierung und Fehlererkennung verwendet, wodurch die verbleibenden Bits des Datenpakets für die Datenübertragung verwendet werden.
Das PCIe-Verlängerungskabel der Serie 8KDx verwendet Leitungen mit einer Impedanz von 87 ± 5 Ω, um die Datengeschwindigkeit und -integrität weiter zu gewährleisten.Bei Anbindung an die 85 Ω-Impedanz der nach PCIe 3 konstruierten Systeme.0, 4.0, und 5.0 Standards, können diese Leiter Impedanzfehler und Signalreflexion so weit wie möglich minimieren.
Außerdem können Prüfingenieure die Flexibilität und Platzersparnis der Komponenten der 8KDx-Serie mit Sicherheit nutzen.Die Signalintegrität nimmt nicht ab, wenn sich das Kabel selbst faltet (Abbildung 4).