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

Por| Editado por Wallace Moté | 31 de Julho de 2022 às 13h00

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Valentine Tanasovich/Pexels
Valentine Tanasovich/Pexels

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

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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.

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.

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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.

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.

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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: PCI-SIG (1, 2), VideoCardz, Tom's Hardware