從計算機誕生的那一天起,人們在關心CPU核心處理性能的同時,也在尋求通過高效的總線和接口技術,讓CPU及其主板能夠與外圍設備實現高速可靠的互聯與通信。隨著計算機性能的提升,以及需要計算處理的數據量的增長,這種需求自然也就推動了擴展總線技術的不斷進步。
在眾多的擴展總線標準中,PCI可以說是最成功的一個,它是在上世紀90年代初期由英特爾、AMD等公司引入的。伴隨著PC的崛起,經歷了多次更新,PCI最終成為了主導型的擴展總線技術并滲透到了其他應用領域。
進入21世紀之后,原有的PCI總線逐漸難于適應新應用發展的需求,于是作為其接棒者的PCI Express(簡稱PCIe)標準應運而生了。它在既有的PCI編程概念及信號標準基礎上,變革了并行總線結構,構建了更加高速的串行通信系統標準。具體來講,PCIe屬于高速串行點對點雙通道高帶寬傳輸,所連接的設備分配獨享通道帶寬,不共享總線帶寬,主要支持主動電源管理,錯誤報告,端對端的可靠性傳輸,熱插拔以及服務質量(QoS)等功能,為兩個設備之間的通信提供點對點互連解決方案。
PCIe標準發展至今,已經迭代了六代。有分析顯示,數據帶寬需求增長的節奏,是每隔三年帶寬提升一倍。可以看出,PCIe標準的演進基本上就是按照這個節奏推進的。實際上,標準的發布還為滿足實際帶寬需求的規模化商用打出了一些提前量。
PCIe 1.0
第一代PCIe標準于2003年推出,支持每通道2.5GT/s的傳輸速率和每通道250MB/s的數據速率。
PCIe 2.0
隨著技術的進步,人們開始尋求更優的速度和性能。2007年初推出的第二代的PCIe,其每通道傳輸速度為5.0GT/s,吞吐量(帶寬)也增加了一倍,達到每通道500MB/s。該版本與早期版本向后兼容,且這樣的兼容性“傳統”一直延續至今。
PCIe 3.0
2010年人們迎來了第三代PCIe,以處理更復雜的數據并提供更優的功率和速度,其傳輸速度達到了8GT/s。這代PCIe的一大進步就是將編碼方案從之前的8b / 10b升級到128b / 130b,使得帶寬開銷從PCIe Gen2的20%降低到大約1.54%。
PCIe 4.0
云計算和大數據應用的發展推動了第四代PCIe標準的誕生。2017年發布的PCIe 4.0提供了更高的靈活性、可擴展性和更低的功耗,并擁有16GT/s的傳輸速度,帶寬也是PCIe 3.0的兩倍。
PCIe 5.0
此后,PCIe的迭代速度明顯加快。PCIe 4.0的市場還未焐熱,2019年初傳輸速率為32GT/s 的PCIe 5.0就來了。除了傳輸速率的提升,其在信號完整性方面也做了優化,并向后兼容用于外接插件卡的CEM連接器。
PCIe 6.0
2022年1月,最新的第六代PCIe如約而至。通過以效率更高的PAM4信號編碼方式替代前幾代所采用的NRZ信號編碼方式,PCIe 6.0能在同一時間段內將更多比特數據打包到串行通道中,將傳輸速率躍升至64GT/s。由于PAM4信號比NRZ信號更脆弱,為了保障數據完整性,需要配套使用FEC前向糾錯機制,但PCIe 6.0通過采用其他優化機制,仍然確保了帶寬的大幅提高。
有PCI打下的堅實應用基礎,再加上PCIe標準與時俱進,或者可以說是前瞻性的發展策略,如今PCIe已經成為下一代存儲(SSD)、物聯網、汽車,以及人工智能和機器學習應用的首選解決方案。而且PEIe 3.0、 4.0、5.0和6.0幾代產品在市場上共存,其性能之間的差別也正好形成了差異化的應用區隔,使得PCIe可以覆蓋高、中、低階各個終端市場的設計要求,獲得更強的市場統御力。
PCIe的互連接
PCIe廣泛的應用和出眾的成長性,也在加速其配套生態系統的完善,其中PCIe的互連接口就是PCIe生態中不可或缺的一環。
PCI-SIG官方支持的物理接口形態主要包括三種:
U2/U3
2019年推出的U2接口原名為SFF-8639,2.5英寸大小,支持NVMe協議,其主要作為SSD固態硬盤的互連解決方案,在設備部署、熱插拔、可維護性和小型化方面都可為用戶提供更高的價值。在此基礎上發展出的U3接口,外形與U2接口兼容,能夠同時支持SAS、SATA和NVMe三種類型的硬盤,可為用戶產品帶來更強的擴展性支持。
M.2
這是一個專為實現PCIe小型化而打造的接口標準,其提供42mm、72mm和110mm的長度。與標準的PCIe封裝規格相比,M.2的外形更為緊湊,是在超薄、節能的智能設備上——如超極本、移動設備、游戲設備以及其他便攜式產品——部署和應用PCIe的理想選擇。
CEM
CEM是Card Electromechanical的縮寫,指PCIe卡的機電規范,也是PCIe連接器最常見的外形規格之一。CEM擴展卡廣泛應用于PC、數據中心等應用中,其外形尺寸前后兼容,可以滿足用戶高性能和可靠的一致性需求。
此外,業界還有其他一些由廠商推動的兼容PCIe標準的接口,比如由NVIDIA及多家筆記本電腦廠商共同制訂的MXM顯卡接口標準。早期筆記本電腦顯卡是直接焊在主板上的,無法更換,而MXM的出現不僅為電腦廠商產品擴展提供了便利,也讓用戶自行對筆記本電腦顯卡進行升級成為可能。目前最新的MXM 3.0連接器包括Type-A和Type-B兩種規格。
不同類型的PCIe接口形態各異,這也就要求想在PCIe市場中淘金的連接器廠商,要有能力提供豐富的產品線,以滿足PCIe在不同領域的應用要求。
Amphenol的PCIe解決方案
如果你想一站式地為不同應用找到理想的PCIe互連解決方案,來Amphenol Communications Solutions的“貨架”上看看,一定不會失望。
一直以來,Amphenol Communications Solutions都緊隨著PCIe標準演進的腳步和市場需求的發展,設計開發相應的互連解決方案。在這里,各個標準版本、各個接口規格的連接器產品,你幾乎都可以找到。
今天,我們就從Amphenol Communications Solutions全系列的PCIe連接器中,選擇三款熱門產品,它們不僅符合PCIe標準要求,還具有各自的優勢,綜合性能表現不俗。
01 SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器
Amphenol Communications Solutions的SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器。專為外部存儲系統、存儲刀片、服務器和HDD應用而打造,其具有32GT/s(PCIe通道)和24Gb/s(SAS通道)的傳輸速度,可以滿足下一代服務器的設計要求。
該連接器的插座和接頭具有68位,插座可與非屏蔽雙端口SFF8680連接器互插配,支持SFF8630、SFF8680和SFF8432接口,向后兼容12Gb/s、6Gb/s SAS、SATA和3Gb/s SFF8482連接器,并且支持基于PCIe的6端口32GT/s器件,為設計帶來更大的靈活性。
該產品的其他特性包括:模制導向柱使得連接器插頭和插座在配接過程中可自動對齊;無鹵高溫熱塑性材料,可承受復雜的環境要求;作為連接器固定器的沖壓夾,可實現牢固的PCB連接;可提供500次插拔等。
總之,Amphenol Communications Solutions的SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器提供了一個高性能、高可靠的PCIe互連解決方案。
02 PCIe M.2連接器
Amphenol Communications Solutions的PCIe M.2連接器采用0.5mm腳距、67引腳的配置,并提供多種高度選項。這些連接器支持PCIe 3.0、USB 3.0和SATA 3.0應用,最新產品可支持32Gb/s的PCIe 5.0標準。
該系列連接器針對單面與雙面模塊而設計,可由直角和垂直方向插入PC板,并可提供各種鍵控選項,是各種平板電腦、筆記本電腦和薄型存儲設備/服務器應用的理想選擇。
03 MXM 3.0連接器
MXM 3.0連接器是Amphenol Communications Solutions提供的一種高密度PCIe解決方案, 符合PCIe 3.0標準,支持下一代服務器系統架構。該非專有、行業標準的連接器插座有助于對設備中的圖形處理器進行升級,而無需改變整個系統或依賴專有的供應商。
該MXM 3.0連接器具有0.50mm腳和314個觸點,在緊湊的電路板空間內支持16通道PCIe信號,支持單面和雙面模塊,提供不同連接器高度選項。其典型應用包括筆記本電腦、刀片和標準機架安裝服務器、移動工作站、一體式家庭影院,以及小型化電腦等。
有獎投票
在這個“數據為王”的智能時代,誰能夠以更高的效率利用數據,誰就有機會在競爭中搶占先機。在這樣的背景下,決不能讓設備間的數據互連傳輸成為短板,拖了后腿。
為此,鎖定PCIe這個擴展總線標準是一個明智的選擇;而在選擇了PCIe標準之后,如何為特定應用去選擇一款理想的PCIe連接器,則是開發者要直接面對的問題。
今天或者在不久的將來,你有何基于PCIe的產品開發計劃?根據你的開發計劃,上文提到的這三款Amphenol Communications Solutions的PCIe連接器,最適合你的是哪一款?我們不妨做個小調查,請你來投上一票!
【有獎投票】本文介紹的三款Amphenol Communications Solutions的PCIe連接器,最適合你下一個PCIe產品的是哪一款?
SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器
PCIe M.2連接器
MXM 3.0連接器
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原文標題:【有獎投票】Amphenol三款PCIe連接器,你最鐘情的是哪一款?
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