از سال 2003 ، اتصال PCIe باعث افزایش عملکرد محاسباتی و توان عملیاتی با ردپای کوچکتر در مادربردها شد. پایه‌ای برای نوآوری، گذرگاه سریال PCIe به پیشرفت‌های جدید در محاسبات کاربردها کمک کرده است. از افزایش درایوهای ظرفیت برای پردازش در حافظه گرفته تا دیسک های خراشیده شده با ظرفیت بالاتر و GPUها برای پردازش فیلم و گرافیک سه بعدی.

PCIe (اکسپرس اتصال کامپوننت محیطی) یک استاندارد رابط برای اتصال اجزای پر سرعت است. هر مادربرد رایانه رومیزی تعدادی شیار PCIe دارد که می‌توانید برای اضافه کردن کارت‌های افزودنی GPU (کارت‌های ویدیویی یا کارت گرافیک)، کارت‌های RAID ، کارت‌های WiFi یا SSD (درایو حالت جامد). از آنها استفاده کنید.

 سخت افزار PCIe محور همچنان به پیش‌برد آینده محاسبات ادامه می دهند.

با هر نسل جدید از اتصال PCIe ما شاهد افزایش سرعت انتقال و تعداد خطوط موجود برای تحویل همزمان داده‌ها هستیم- (اجازه می دهد حجم بیشتری از داده ها در یک دستور کوتاه انتقال و استفاده شود.) به همین دلیل هم تولیدکنندگان حافظه فلش و هم تولیدکنندگان GPU در مورد نسل بعدی  PCI Express (PCIe 4.0) ) برای زندگی مستقیم در مراکز داده در سرتاسر جهان هیجان زده هستند.

این مقاله eWEEK Data Points ،با استفاده از اطلاعات صنعتي از Kingston Technology Sr. Technology Technology Cameron Crandall ، بينش‌هاي كليدي در مورد ارزش فاکتور PCIe ارائه مي‌دهد.

Data Point شماره 1: throughput نام بازی است

وقتی گزینه ای بین موتور فراری 2020 یا موتور کوروت 2010 وجود داشت باشد، اکثر مردم گزینه‌ای را انتخاب می کنند که بیشترین سرعت و کارایی را فراهم می کند. همین مسئله را می‌توان برای انتخاب سخت افزار رایانه‌ای با بهترین و کارآمدترین سرعت انتقال نیز صادق دانست. برای پردازنده‌های GPU، مانند NVIDIA، سرعت انتقال سریعتر بدان معنی است که می‌توان حجم بیشتری از داده‌ها را برای استفاده اپلیکیشن‌ها پردازش کرد. به عنوان مثال، GPU جدید NVIDIA A100 از PCIe 4.0 پشتیبانی می‌کند که 32 GT / s از پهنای باند کامل، دوبلکس، برای اتصالات x16 فراهم می‌کند. این موضوع پهنای باند موجود PCIe 3.0 را دو برابر می‌کند، و یک سرور با هشت GPU A100 مانند NVIDIA DGX A100 می تواند 5 petaflop از عملکرد را اجرا کند

Data Point شماره 2: باز کردن در به موج جدید از ابر رایانه

این نوع سرعت انتقال و پردازش موج جدیدی از برنامه‌های ابر رایانه و اپلیکیشن‌های هوش مصنوعی را به وجود آورده است، که در آن چندین GPU به عنوان یک منبع محاسباتی قابل طبقه‌بندی هستند. این موضوع مانند بسیاری از روندها در پذیرش فناوری‌های جدید ابررایانه‌ها هم در مصرف کننده و هم در سخت افزار مرکز داده هیجان انگیز است.

تولیدکنندگان NVMe SSD مانند کینگستون می‌توانند از سرعت انتقال PCIe 4.0 بهره‌مند شوند . از سناریوهای متعدد خواندن و نوشتن گرفته تا کارهای افزونگی، محاسبه لبه و به حداقل رساندن زمان تأخیر. مراکز داده‌ای که از درایوهای NVMe SSD بر روی اتصالات SATA و SAS استفاده می کنند، می‌توانند فوراً مزایای عملکرد را درک کنند.

PCIe 4.0 همچنین بسیاری از عناصر قابل تنظیم معماری NVMe را از جمله فضای نام چند منظوره، انتقال چند منظوره و انتقال دوگانه. تقویت می کند، در حالی که hyperscalers می‌تواند با استفاده از PCIe تک درگاه، معماری‌های در دسترس بالا و کارهای افزونگی را تنظیم کند، سایر تولیدکنندگان آرایه ذخیره‌سازی فلش و فن‌آوری های همکار هم اکنون می‌توانند از قابلیت‌های پورت دوگانه بهره ببرند.

Data Point شماره 3: تأثیر آنها بر مراکز داده

علاوه بر این، مراکز داده که به استفاده از درایوهای PCIe 3.0 NVMe  روی آورده‌اند، اگرمادربردها را با استاندارد PCIe 4.0 به روز رسانی کنند هنوز قادر به استفاده از آنها هستند. این بدان معنی است که یک مرکز داده که ممکن است در جریان تازه‌سازی سخت افزار اخیر در NVMe SSD سرمایه‌گذاری کند می‌تواند عمر جدیدترین نسخه‌های ذخیره‌سازی آنها را افزایش دهد اما ممکن است مزایای عملکرد اضافی نسبت به معماری قدیمی را به دست نیاورد.

Data Point شماره 4: چرا PCIe 4.0 ممکن است شکل فضای ذخیره سازی را تغییر دهد

در حالی که مزایای اجرای PCIe 4.0 برای پردازش و در دسترس بودن داده‌ها سودمند است، این پتانسیل را دارد که به تولید کنندگان سرور کمک کند تا شکل فیزیکی نسل بعدی سرورها را تعریف کنند. CPUها معمولاً به تعداد لاین‌های محاسباتی اختصاص داده شده برای پهنای باند محدود می شوند؛ به عنوان مثال، درایوهای ذخیره‌سازی می‌توانند در هر SSD چهار خط مصرف کنند. با معرفی PCIe 4.0 ، تعداد خطوط موجود افزایش یافته و به تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا سرورهایی با تراکم بالاتر ایجاد کنند.

با افزایش تراکم، مدیریت نیرو و سرمایش به یک عامل اصلی تبدیل می شود، که به نوبه خود ممکن است ضریب فرم استاندارد U.2 را محدود کند. قبل از بسته‌بندی یک سرور 1U با 32 درایو NVMe قابل استفاده، برای محدودیت‌های حرارتی و همگام‌سازی گرما باید مقرراتی اتخاذ شود. به آن دلیل، درایوهای E1.S در اندازه طولانی و کوتاه، کششی را به خود می گیرند، که بر اساس اندازه سرور تقسیم شده است.

Data Point شماره 5: آیا ما هنوز هم آنجا هستیم؟

جواب ساده اینست که نه کاملا ولی نزدیک هستیم، در حالی که این استاندارد تقریباً 10 سال پیش معرفی شد، در همه جا اجرا و پشتیبانی نشده است. بزرگترین چالشی که فاکتور، پشتیبانی سخت افزاری و سایر نوآوری‌ها را تعیین می‌کند، پشتیبانی از CPU است.

در حال حاضر، CPU EPYC Rome AMD AMD تنها پردازنده ای است که از PCIe 4.0 کلاسهای تجاری پشتیبانی می کند. اینتل هنوز پردازنده‌‌ای که از PCIe 4.0 پشتیبانی را منتشر نکرده است. با این حال، واحدهای تجاری دیگر اینتل این انتقال را انجام داده اند، نشان می‌دهد که معماری پیش‌بینی شده Ice Lake و Tiger Lake از PCIe 4.0 پشتیبانی خواهند کرد.