PCIe 6.0规范及它是如何从过去的规范演变而来的

PCIe（Peripheral Component Interconnect express）作为一种在芯片和系统内快速移动数据的方法已经存在了一段时间。

要检查它的起源，必须一直追溯到 1991 年，从英特尔的本地总线 PCI 标准开始。PCI 插槽首先出现在服务器中，后来进入台式机，十年来一直是台式机扩展卡的标准。随着计算的发展，业界认识到需要创建一个标准来解决新的总线架构技术和多个芯片的内部连接。就这样，PCIe 诞生了，并在 2003 年由 PCI-SIG（外围组件互连特别兴趣小组）领导，批准了 1.0 规范，提供了当时惊人的 2.5GT/s 数据速率。

PCIe 在包括固态驱动器、显卡加速和网络在内的各种用途中立足，不断发展以满足市场需求。PCIe 几乎可以在每个现代计算系统中找到；不仅在最初开发 PCIe 的个人计算机和服务器中，而且在高端移动设备、物联网设备、汽车、医疗设备等领域。

图 1 显示了规范随时间的演变：

图 1：PCIe 随时间的演变

让我们来看看 PCIe 6.0 规范以及它是如何从过去的规范演变而来的，以及为什么这对系统设计人员或芯片架构师在考虑他们的下一代设计时很重要。

首先，与每个新版本一样，PCIe 6.0 将最大带宽翻倍；这次是 64 GT/s。PCI-SIG 在规范过程的早期就认识到，自 PCIe 1.0 以来使用的 NRZ 信号编码根本无法支持 PCIe 6 所需的 64GT/s 带宽。因此，规范已过渡到 PAM4，这是一种允许承载在相同的时间内比特数的两倍。然而，向 PAM4 信号编码的过渡具有引入显着更高的误码率 (BER) 的副作用。这促使采用前向纠错 (FEC) 机制来降低较高的错误率。幸运的是，FEC 机制足够轻量级，对延迟的影响最小。注意：虽然 PAM4 信令更容易出错，

PCIe 6.0 还引入了 FLIT 模式，其中数据包被组织在固定大小的流控制单元中，而不是过去规范版本中的可变大小。引入 FLIT 模式的最初原因是纠错需要处理固定大小的数据包。但是，FLIT 模式还简化了控制器级别的数据管理，并带来更高的带宽效率、更低的延迟和更小的控制器占用空间。让我们花一分钟来解决带宽效率问题：对于固定大小的数据包，不再需要物理层的数据包帧，每个数据包节省 4 字节。FLIT 编码还消除了以前 PCIe 规范中的 128B/130B 编码和 DLLP 开销，从而显着提高了 TLP 效率，尤其是对于较小的数据包。

虽然与前几代相比，PCIe 6.0 的变化很大，但业界对其采用有着强大而广泛的支持。PCIe 在每个现代计算架构中无处不在，您应该期望 PCIe 6.0 将在高性能计算和云计算空间、企业存储和网络空间以及新兴应用程序（如 AI/机器学习和汽车。

审核编辑：郭婷