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PCIe 7.0: entenda as novidades da interface 4x mais veloz que o PCIe 5.0

Para comemorar 30 anos de existência, a PCI-SIG, consórcio de empresas responsável por desenvolver e regular o barramento PCI Express, anunciou a sétima geração da popular interface utilizada por placas de vídeo, placas de rede e outros dispositivos de expansão em computadores e servidores.

Revelado apenas 6 meses após seu antecessor, o PCIe 7.0 segue os planos ambiciosos do grupo de gigantes ao dobrar novamente as taxas de transferência, e abrir novas possibilidades de conectividade.

Quatro vezes mais veloz que o PCIe 5.0

Conforme estabelecido durante o lançamento da primeira geração, em 2003, cada nova versão do barramento PCI Express dobra as taxas de transferência oferecidas pela geração anterior. Com o PCIe 7.0 não é diferente — o limite teórico planejado pela PCI-SIG é de 128 GT/s (Gigatransfers por segundo), o equivalente a 128 milhões de transferências por segundo.

Trata-se do dobro oferecido pelo PCIe 6.0, cujo limite foi estabelecido em 64 GT/s, e 4 vezes mais transferências que o PCIe 5.0, que opera a 32 GT/s. Como consequência, a quantidade de dados enviados também foi turbinada, indo de 256 GB/s na sexta geração e 128 GB/s na quinta geração para 512 GB/s no PCIe 7.0.

É importante destacar que o número considera o envio e recebimento de dados, ou bidirecional, sendo a velocidade de ida ou volta a metade do valor anunciado.

Seguindo as gerações anteriores, o PCIe 7.0 dobra as taxas de transferência, atingindo 512 GB/s bidirecional com 16 pistas (Imagem: PCI-SIG)
Seguindo as gerações anteriores, o PCIe 7.0 dobra as taxas de transferência, atingindo 512 GB/s bidirecional com 16 pistas (Imagem: PCI-SIG)

Outro benefício proporcionado pelo aumento dos limites de largura de banda pode ser observado em portas que utilizam menor quantidades de pistas PCIe, como a M.2 — por dobrar as taxas de transferência, uma conexão dessas entrega velocidades equivalentes a 8 pistas PCIe 6.0 (x8), ou até mesmo 16 pistas PCIe 5.0 (x16), mesmo que fisicamente possua apenas 4 pistas (x4).

A lista de novidades possibilitadas pelo salto de performance é concluída com o suporte à conexão Ethernet de 800 Gigabit (800 GbE), tecnologia que toma como base o padrão de 400 GbE e dobra o número de pistas de comunicação, para entregar taxas de transferência de até 800 Gbps (Gigabit por segundo). Em comparação, a maioria das conexões Ethernet para usuários comuns costuma apresentar 1 Gbps ou 2,5 Gbps, com raras exceções atingindo 10 Gbps.

Aprimoramento de tecnologias do PCIe 6.0

Junto ao aumento na largura de banda, o PCIe 7.0 contará com aprimoramentos de diversas tecnologias implementadas no PCIe 6.0. Além de buscar maior eficiência, baixa latência e maior alcance dos canais de comunicação, a interface visará entregar alta confiabilidade na transmissão de dados, fazendo assim uso de pacotes de informação de tamanho fixo, checagem da integridade e correção de erros dos pacotes, bem como transmissão no formato PAM4.

O Pulse Amplitude Modulation with 4 levels (Modulação de Amplitude de Pulso com 4 níveis), ou apenas PAM4, envia dois bits de informação a cada pulso de energia transmitido pelo barramento PCIe, em vez de apenas um como feito no PCIe 5.0 e gerações anteriores. Com isso, há quatro combinações de dados diferentes — 00,01,10 e 11 — o que aumenta as combinações possíveis e consequentemente permite que mais dados sejam transmitidos em um pulso.

Assim como o PCIe 6.0, o PCIe 7.0 utilizará transmissão no formato PAM4 para possibilitar o aumento nas taxas de transferência, utilizando correção de erros para lidar com a complexidade do método (Imagem: Samtec)
Assim como o PCIe 6.0, o PCIe 7.0 utilizará transmissão no formato PAM4 para possibilitar o aumento nas taxas de transferência, utilizando correção de erros para lidar com a complexidade do método (Imagem: Samtec)

No entanto, a utilização do PAM4 gera desafios, já que há um risco muito maior de ocorrer erros nas informações em virtude da complexidade do sinal enviado, demonstrado no diagrama acima. À esquerda, a imagem exibe o método Non-Return-to-Zero (NRZ), utilizado pelo PCIe 5.0 e anteriores, que envia apenas um bit por pulso, enquanto à direita encontra-se o PAM4, implementado no PCIe 6.0 e PCIe 7.0. Essa característica levou à implementação da correção de erros.

É válido reforçar que, mesmo com as inovações proporcionadas pelos novos aspectos técnicos integrados ao protocolo, o PCI Express 7.0 mantém retrocompatibilidade com todas as especificações anteriores até o PCIe 1.0, possibilitando o uso de placas de expansão antigas em sistemas recentes — trata-se de uma exigência estabelecida pelo PCI-SIG durante a criação do barramento.

PCIe 7.0 estreia em data centers

Apesar dos planos ambiciosos, vale destacar que as especificações finalizadas, com todos os aspectos técnicos do barramento, só serão liberadas pelo PCI-SIG em 2025. Até lá, o consórcio de empresas seguirá desenvolvendo o padrão e realizando os ajustes necessários.

Outro ponto importante a ser reforçado é que a 7ª geração da tecnologia será disponibilizada inicialmente para data centers e profissionais que trabalham com Computação de Alta Performance (HPC), Machine Learning e Computação Quântica, por serem os segmentos do mercado que mais necessitam de altas taxas de transferência. Ainda assim, o PCIe 7.0 deve eventualmente ser disponibilizado aos consumidores.

Fonte: Canaltech

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