PCI Express突飛猛進：與PCIe 6.0實現(xiàn)高帶寬互連

PCI-SIG?發(fā)布了PCI Express?規(guī)范PCIe? 6.0的最新修訂版。憑借 64GT/s 原始數(shù)據(jù)速率物理層，可通過 256 通道配置實現(xiàn)高達 16 GB/s 的數(shù)據(jù)傳輸。通過此次發(fā)布，PCIe 繼續(xù)滿足行業(yè)對高帶寬和低延遲互連的需求，其潛力可以通過依賴存儲 （NVMe） 和一致性 （CXL） 協(xié)議加以利用。

PCIe 6.0 的帶寬比 PCIe 5.0 翻了一番，這是通過擺脫差分信號并使用成熟的 PAM4 調制和灰度編碼技術來實現(xiàn)的。此外，智能前向糾錯和重放技術可在鏈路伙伴之間提供低延遲傳輸。
與上一代相比，該規(guī)范繼續(xù)保持與現(xiàn)有設備發(fā)現(xiàn)和軟件生態(tài)系統(tǒng)的向后兼容性，并在每一層中進行了大量改進。

大量更改位于數(shù)據(jù)鏈路層中，包括 Flit 序列號、信用流控制和 Flit 結構定義。

新的 256B Flit 模式，加上高效打包，分配給 TLP、DLLP、CRC 和 ECC。下面的快照捕獲了 Synopsys 驗證 IP 事務日志中的 Flit 交換事務。如下所示，交換帶有 NOP 的 Flit 或帶有或不帶有 DLLP 的有效負載。

引入的鏈路層更改旨在修復序列號滾動更新和共享/專用積分的問題。為了解決序列號翻轉問題，具有有效負載的 Flit 的序列號遞增;所有其他 Flit 都使用與上一個 Flit 相同的序列號。為了幫助促進這一點，更新了 Flit 用法以指示有和沒有有效負載的 Flit。共享積分機制經(jīng)過調整，可防止 1 個 VC 主導所有共享積分。在 Flit 模式下，共享積分是“默認”，專用積分僅在需要時使用。使用共享/專用配額的 TLP 之間的區(qū)別使用 Flit 模式前綴進行管理。

由于灰色編碼和預編碼規(guī)則的變化，物理層的變化帶來了一定程度的向后不兼容。更新了以 64GT/s 執(zhí)行環(huán)回均衡和以 64GT/s 進入合規(guī)性的 LTSSM 規(guī)則。其他 LTSSM 更改包括在 Flit 模式下向恢復狀態(tài)添加新的狀態(tài)轉換，以及對 64GT/s 均衡過程的調整。

下面是 VIP 波形的快照，說明了在鏈路伙伴之間啟用完全均衡的情況下，速率更改為 PCIe 6.0。

新的節(jié)能狀態(tài) L0p 僅適用于 Flit 模式。L0p 是 LTSSM 的傳統(tǒng) L0 狀態(tài)的一部分，使用配置的鏈路寬度來節(jié)省功耗。下面的快照描述了鏈路寬度配置為 0 通道的 L1p 過渡。即使在這種狀態(tài)下，數(shù)據(jù)傳輸也會繼續(xù)發(fā)生。

PCIe 堆棧關鍵層的更新也帶來了從 IP 擴展到 SoC 再到系統(tǒng)的 PCIe 6.0 設計的功能驗證方面的一些挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷