En mai 2019, PCI-SIG a introduit PCIe 5.0, doublant le taux de transfert de données de 16 GT/s à 32 GT/s par voie. PCIe 5.0 est spécifiquement conçu pour répondre aux demandes de données intensives des environnements d’intelligence artificielle (IA), de calcul haute performance (HPC) et de centres de données. Cet article présente les améliorations architecturales de PCIe 5.0, la compatibilité avec les normes antérieures et ses applications dans les secteurs à haute performance.

1. Améliorations architecturales de PCIe 5.0
PCIe 5.0 s’appuie sur le cadre de PCIe 4.0 avec des modifications relativement modestes tout en réalisant des gains de performance substantiels. Le débit de données de 32 GT/s permet à une configuration à 16 voies d’atteindre un débit de 128 Go/s, ce qui convient aux applications nécessitant un échange de données important, telles que les charges de travail d’IA, les jeux et le HPC.

Comme PCIe 4.0, PCIe 5.0 utilise le schéma d’encodage 128b/130b, ce qui garantit une transmission efficace des données et une rétrocompatibilité. L’utilisation de ce schéma dans plusieurs générations PCIe réduit la complexité des systèmes pour les fabricants et améliore l’interopérabilité entre les appareils. En outre, le connecteur de bord de carte reste un élément critique pour le maintien de l’intégrité de la connexion, car les débits de données plus élevés nécessitent une conception de connecteur robuste et à faible perte.

2. Intégrité du signal et améliorations de la formation
Le maintien de la clarté du signal à 32 GT/s est un défi en raison de l’augmentation de la résistance, de la perte d’insertion et de la diaphonie à des fréquences plus élevées. PCIe 5.0 aborde ce problème avec une technique d’égalisation plus avancée, réduisant la latence et améliorant la qualité globale du transfert de données à grande vitesse. Le rôle du connecteur de bord de carte devient encore plus important dans PCIe 5.0, car les vitesses accrues peuvent exacerber la dégradation du signal si le connecteur n’est pas conçu pour gérer de telles fréquences.

Une nouvelle caractéristique introduite dans PCIe 5.0 est le mode bypass, qui permet un entraînement direct de 2,5 GT/s à 32 GT/s. Ce mode bypass réduit le temps d’initialisation de la liaison. Ce bypass réduit le temps d’initialisation de la liaison, ce qui est particulièrement avantageux pour les systèmes embarqués qui nécessitent des vitesses de connexion rapides. PCIe 5.0 incorpore également une méthode de test « eye width and height » plus raffinée pour garantir l’intégrité du signal à ces fréquences plus élevées.

3. Applications et adoption par l’industrie
PCIe 5.0 est optimisé pour les environnements à forte intensité de données, ce qui le rend idéal pour les centres de données, l’IA et les applications 5G. Alors que les centres de données traitent d’énormes volumes de données en temps réel, l’augmentation de la bande passante de PCIe 5.0 permet de traiter efficacement ces charges de travail, en prenant en charge les connexions à grande vitesse qui sont cruciales pour l’informatique en nuage et l’inférence de l’IA.

Intel a été la première entreprise à adopter PCIe 5.0 dans les processeurs, en l’introduisant avec sa plateforme Alder Lake. Cette étape vers l’adoption de PCIe 5.0 a été un mouvement critique pour l’informatique d’entreprise, où les connexions à haut débit et à faible latence ont un impact direct sur la productivité et les performances.

4. Compatibilité et coexistence future avec PCIe 6.0
PCIe 5.0 est rétrocompatible avec PCIe 4.0 et PCIe 3.0, ce qui permet aux fabricants d’intégrer le matériel PCIe 5.0 dans l’infrastructure existante. PCI-SIG prévoit que PCIe 4.0 et PCIe 5.0 coexisteront, chacun répondant à des besoins distincts du marché. Par exemple, PCIe 5.0 répond aux applications à forte demande telles que les centres de données, tandis que PCIe 4.0 reste adapté aux applications de bureau et de jeu, qui ne nécessitent pas nécessairement le débit haut de gamme de PCIe 5.0.

À l’avenir, la récente sortie de PCIe 6.0 offre une bande passante encore plus importante, mais PCIe 5.0 restera probablement la norme pour les applications à haute performance, offrant une vitesse et une efficacité suffisantes pour les charges de travail d’IA et de HPC.

Conclusion
PCIe 5.0 représente une avancée substantielle pour PCI Express, atteignant de nouveaux niveaux de vitesse et d’efficacité tout en maintenant la compatibilité entre les générations. En améliorant les capacités de transfert de données, PCIe 5.0 répond aux exigences des centres de données, de l’IA et du HPC, en soutenant les avancées dans des domaines tels que la 5G, l’informatique en nuage et la formation à l’IA haute performance. Grâce à sa conception robuste de connecteur de bord de carte et à l’intégrité élevée du signal, PCIe 5.0 est appelé à devenir un pilier des environnements informatiques à haute performance pour les années à venir.