Negli ultimi dieci anni, la larghezza di banda e la velocità di trasmissione dei dati richiesti per le applicazioni informatiche sono aumentate di anno in anno.La domanda di larghezza di banda raddoppia circa ogni tre anniCiò è principalmente dovuto a un tasso di crescita composto annuo fino al 45% per i servizi di telecomunicazioni, i servizi di cloud computing e i fornitori di tecnologie dell'informazione, in particolare nel settore bancario,titoliInoltre, le aziende di intelligenza artificiale (IA) basate su modelli di linguaggio di grandi dimensioni (LLM) continuano a espandere le loro attività.compresa la rilevazione assistita dall'IA e il veicolo autonomo, promuove anche la necessità di una maggiore larghezza di banda e velocità di dati più elevate.
L'infrastruttura che fornisce dati ad alta velocità per queste applicazioni include reti cablate e wireless.e hardware per giochi, la connessione tra l'unità centrale di elaborazione e le periferiche deve inoltre supportare velocità di trasferimento dei dati in continuo aumento.
Il potere del PCIe
I dispositivi di rete o i componenti collegati all'unità centrale di elaborazione richiedono un modo semplificato per trasmettere dati in modo rapido e preciso, che è la tecnologia di interconnessione dei componenti periferici (PCI).Diversi sottomercati dell'informatica, compresi server e data center, industria automobilistica e industriale, postazioni di lavoro e dispositivi portatili,adottare l'architettura seriale punto-punto PCI Express (PCIe) per ottenere una trasmissione dati rapida e affidabile.
PCI-SIG, è l'abbreviazione di Peripheral Component Interdisciplinary Group,un'alleanza di circa 900 società membri responsabili dello sviluppo e della gestione di standard industriali aperti per la tecnologia PCIe (Figura 1).
velocità di trasmissione dei dati di specificazione PCIe (Gb/s)
Unidirezionale x16
Larghezza di banda del canale * annuale
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
*- Larghezza di banda dopo detrazione dei costi generali di codifica
Figura 1: dal 2003, le specifiche dei componenti di connessione PCI del PCI-SIG hanno supportato la continua crescita delle velocità di trasmissione dei dati (fonte dell'immagine: PCI-SIG).
L'organizzazione ha rilasciato lo standard PCIe 1.0 nel 2003, che supporta la trasmissione a 2,5 gigabit al secondo (GT / s) e soddisfa i requisiti dello standard wireless 3G di quel momento.Gli aggiornamenti successivi hanno aperto la strada all'aumento annuale del throughput I/O garantendo al contempo la retrocompatibilitàAd esempio, i dispositivi che soddisfano le specifiche PCIe 5.0 possono raggiungere una velocità di 32,0 GT/s per canale e sono compatibili con la rete 5G necessaria per lo streaming multimediale e il edge computing.
Questi throughput più elevati forniscono il supporto per una bassa latenza richiesta per l'IA e l'elaborazione di bordo, l'automazione industriale, le apparecchiature di test e i giochi.L'architettura punto-a-punto della tecnologia PCIe supporta anche elevate prestazioni di efficienza energetica, che è una considerazione fondamentale per le applicazioni informatiche avanzate.
Mantenere il raffreddamento dei componenti HPC
Anche con i migliori tassi di trasmissione e l'efficienza energetica offerti dalla più recente tecnologia PCIe, le applicazioni di calcolo ad alte prestazioni (HPC) come il rilevamento delle frodi finanziarie in tempo reale,AI sistemi di modellazione del grande linguaggio, e la dinamica dei fluidi computazionali (CFD) richiedono ancora più processori paralleli.specialmente quando c'è concorrenza per lo spazio tra i cavi dati e i canali di flusso d'aria che collegano componenti e processori.
In questo caso, i progettisti di dispositivi di calcolo ad alte prestazioni passeranno all'utilizzo di componenti piatti e pieghevoli per cavi di estensione PCIe, come la serie 8KDx di 3M (Figura 2).
Immagine del componente del cavo di estensione PCIe 5.0 della serie 3M 8KDx
Figura 2: L'assemblaggio del cavo di estensione PCIe 5.0 della serie 8KDx di 3M è un assemblaggio di cavo piatto flessibile che può piegarsi da solo. (Fonte dell'immagine: 3M)
La serie 8KDx è progettata secondo lo standard PCIe 5.0 ed è retrocompatibile con i sistemi progettati secondo i primi standard PCIe.con otto e sedici fili rispettivamente. Fornire opzioni per l'installazione del jumper e i terminali di montaggio in superficie (SMT).
Il filo placcato in argento 30 AWG è collocato con precisione all'interno di uno strato continuo di strati di schermatura, con uno spessore complessivo di 0,74 mm.Le coppie di conduttori dei fili tradizionali sono avvolte longitudinalmente in uno strato di protezione a spirale, mentre il filo di estensione della serie 8KDx è più sottile e morbido rispetto ad esso.Una progettazione più flessibile consente di raggruppare e ripiegare più cavi di estensione PCIe senza bloccare il flusso d'aria critico (figura 3).
Immagine del filo 30 AWG con impilamento continuo e posizionamento preciso
Figura 3: L'impilazione continua e il posizionamento preciso di 30 fili AWG consentono alla serie 8KDx di collegare i componenti senza ostacolare il flusso d'aria.
Attrezzature di prova sincrona ad alta velocità
Le applicazioni di calcolo ad alte prestazioni si basano sull'elaborazione parallela per gestire grandi set di dati, mentre le apparecchiature di test ad alta velocità devono essere collegate ad altre periferiche come i processori,generatori di segnaliQuesti sistemi richiedono segnali sincroni e bassa latenza per garantire la validità dei dati di prova.
PCIe 3.0、 Gli standard 4.0 e 5.0 supportano la sincronizzazione del segnale con un singolo o più orologi.si basano sulla codifica 128 b/130 bIn questo protocollo di codifica, il pacchetto di dati contiene 128 bit di informazioni, delimitati dai 2 bit che contraddistinguono l'inizio e la fine del pacchetto.I bit di inizio e di fine vengono utilizzati per la sincronizzazione dell'orologio e il rilevamento degli errori, utilizzando così i bit rimanenti nel pacchetto dati per la trasmissione dei dati.
Il cavo di estensione PCIe della serie 8KDx utilizza fili con un'impedenza di 87 ± 5 Ω per garantire ulteriormente velocità e integrità dei dati.Quando collegati all'impedenza di base di 85 Ω di sistemi costruiti secondo PCIe 3.0, 4.0, e standard 5.0, questi conduttori possono ridurre al minimo la disadattamento dell'impedenza e la riflessione del segnale nella massima misura possibile.
Inoltre, gli ingegneri di prova possono sfruttare con sicurezza la flessibilità e il design di risparmio di spazio dei componenti della serie 8KDx.L'integrità del segnale non diminuisce quando il cavo si piega da solo (figura 4).