Показан первый официальный проект PCIe 7.0, который удвоит пропускную способность

Но есть нюанс. Скорее всего, вы не увидите его до 2027 года.
Выход PCIe 7.0 запланирован на следующий год, и для многих производителей чипов, пытающихся расширить границы графических ускорителей это неожиданная новость.

Во вторник консорциум PCI SIG, который руководит разработкой интерфейса, представил версию 0.5 PCIe 7.0 и назвал ее официальным первым проектом спецификации. Стандарт предусматривает пропускную способность в 128 Гбит/с, продолжая удвоение поколения, которое мы привыкли ожидать от стандарта взаимодействия периферийных компонентов.

Более высокая производительность позволит использовать двунаправленную пропускную способность до 512 ГБ/с через слот x16. Это по сравнению с 256 ГБ/с, на которые будут способны устройства PCIe 6.0, когда они появятся на рынке в конце этого года.

Среди других улучшений, которые появятся в PCIe 7.0, - оптимизация энергоэффективности и уменьшение задержки. Второй пункт важен, поскольку с увеличением пропускной способности полос пропускания сокращается расстояние, которое могут пройти сигналы. Для очистки и удлинения сигнала можно использовать ретаймеры, но они увеличивают задержку. Именно поэтому в современных GPU-системах на каждый ускоритель приходится как минимум один ретаймер.

При этом реальным преимуществом спецификации PCIe 7.0 остается пропускная способность. Хотя процессоры приложений, поддерживающие PCIe 6.0, еще не вышли на рынок, производители оборудования для ИИ уже используют возможности текущей спецификации. Слот PCIe 6.0 x16 обеспечивает пропускную способность, достаточную для поддержки одной сетевой карты 800 Гбит/с.

Это проблема для производителей аппаратного обеспечения ИИ, которые пытаются быстрее масштабировать свои системы. Intel, например, обошла эту проблему, встроив Ethernet-сети непосредственно в свои ускорители Gaudi. Эти соединения используются как для связи между чипами, так и для связи между узлами.

Компания Nvidia, тем временем, начала устанавливать коммутаторы PCIe в свои сетевые карты, чтобы преодолеть узкие места и ограничения линий в современных чипсетах CPU. По слухами, последние карты ConnectX-8, представленные на GTC в прошлом месяце, будут иметь более 32 линий PCIe 6.0. Это было сделано для того, чтобы системные процессоры, которые имеют ограниченное количество дорожек PCIe и пока не поддерживают PCIe 6.0, не мешали обмену данными между GPU и остальной сетью.

Однако Nvidia не останавливается на 800 Гбит/с. Появление 200-гигабитных сериализаторов/десериализаторов в конце 2023 года открыла двери для коммутаторов со скоростью передачи данных 102,4 Тбит/с, поддерживающих порты 1,6 Тбит/с. В дорожной карте Nvidia запланирован выпуск сетевого оборудования, способного работать на скоростях свыше 1 Тб/с с использованием 200G SerDes, начиная с 2025 года.

Однако для того, чтобы воспользоваться их преимуществами, потребуются более быстрые сетевые карты с большей пропускной способностью PCIe.Для этого подойдет PCIe 7.0, но если темп развития PCIe 6.0 о чем-то говорит, то он может не успеть.

Прошло два года с момента завершения разработки спецификации PCIe 6.0, и мы только сейчас начинаем видеть, как продукты используют ее преимущества. Это позволяет предположить, что первый комплект PCIe 7.0 появится на рынке в 2027 году, если спецификация будет официально опубликована в 2025 году, как и предполагалось. Хотя, судя по всему, PCIe 7.0 не появится вовремя для целей Nvidia, он откроет двери для некоторых из наиболее интересных приложений Compute Express Link (CXL).

Технология кэш-когерентных межсоединений появилась на платформах AMD Epyc 4-го поколения и Intel Sapphire Rapids в конце 2022 - начале 2023 года. До сих пор она в основном ограничивалась модулями расширения памяти от Samsung, Astera Labs и Micron. Эти модули позволяют добавлять дополнительную память DDR через слот PCIe, над которым работает протокол CXL. Эти модули несут примерно эквивалент NUMA-хопа, но более серьезное ограничение связано с пропускной способностью памяти. Слот PCIe 5.0 x16 обеспечивает достаточную пропускную способность только для двух дорожек памяти DDR5 со скоростью 5 600 МТ/с.

Однако это не единственная фишка CXL. В CXL 2.0 добавлена поддержка коммутации. Одним из вариантов ее применения может стать устройство памяти, обслуживающее несколько хостов, - что-то вроде сетевого сервера хранения данных для DDR. CXL 3.0-совместимые системы тем временем добавляют поддержку коммутационных линий, что должно позволить периферийным устройствам взаимодействовать друг с другом без участия главного процессора. Все эти функции получат значительные преимущества благодаря более высокой пропускной способности PCIe 7.0.

Тем не менее, CXL 3.0 и PCIe 7.0 не смогут в ближайшее время заменить такие межсоединения, как NVLink от Nvidia или Infinity Fabric от AMD, которые способны работать со скоростью 1,8 ТБ/с и 896 ГБ/с соответственно. Для этого PCI SIG придется сделать нечто большее, чем просто удваивать пропускную способность спецификации каждые три года.

Тем временем стартапы в области кремниевой фотоники, такие как Lightmatter, Celestial и Ayar Labs, продвигают альтернативные способы соединения периферийных устройств и микросхем с помощью света в поисках все большей скорости.