价格低廉且向下兼容的PCIe 4.0计划2016年面世

第四代PCI Express的开发工作——如果不出意外，应该会被称为PCIe 4.0——正在稳步进行，但最终规范的发布恐怕至少要等到2015年年底、甚至很可能到2016年年中。

短时间内还用不到它当然属于坏消息。不过好消息是，PCIe 4.0的标准峰值传输能力达到新的高度即16 GT每秒——专门满足高速以太网与InfiniBand，外加高性能计算以及高端存储等对数据传输要求很高的应用类型——承诺带来超越当初由PCIe 2.0到PCIe 3.0的卓越换代效果。

“这一次没有什么有趣的编码变动，也没有更多新鲜的特性与功能——新一代标准基本上就是将传输能力直接提升为16 GT每秒，”PCI-SIG营销工作小组主任RaminNeshati在上周于加利福尼亚圣克拉拉召开的开发者大会上向媒体指出。

“就这一点来讲，新一代PCIe基本上是一次物理性进化，”Neshati表示。“协议方面基本没有发生什么变化，也几乎没有对链路层管理机制作出改动。因此，其均衡性维持原状——好吧，也许均衡性方面有一点点提升——不过不像PCI Express 3.0那样带来新的反向信道与其它颠覆性升级。”

遵循PCI-SIG的设计思路，PCIe 4.0在机械与电子两个方面完全向下兼容，而且对功耗的要求也基本与上一代方案持平。正如PCI-SIG总裁兼董事长Al Yanes在采访中所言，“兼容性是我们在业务当中的核心诉求。”举例来说，大家将能够把PCIe 1.0设备接入到PCIe 4.0连接装置当中——反之亦然——而该系统将检测并调整至最低可用标准。

对于那些需要消耗大量数据的用例来说，PCIe 4.0将非常值得期待——至少承诺如此

向下兼容性算是一项投资保护机制，而PCI-SIG方面始终致力于实现成本缩减。举例来说，PCIe 4.0在将上代方案8 GT每秒链路带宽增加一倍的同时，并不需要增加任何原材料消耗，Neshati指出。为了保证PCI-SIG作出的低成本与高产量承诺，PCIe 4.0在物理层面依然使用易于处理的FR-4环氧树脂绝缘体作为基础材料。

其实让传输速度进一步超越16 GT每秒并非无法实现——不过要在保证低廉价格的同时实现速度提升却非常困难，Neshati表示。“这项技术未来可以利用铜质材料将短信道传输能力提升为32 GT每秒——甚至可以更高。不过我们始终将目标设定为低成本约束性环境，这也是我们一直以来的定位着眼点。”

说到短信道，PCIe 4.0将运作在长度仅相当于传统服务器20英寸数据路径一半的信道之上。“PCIe 4.0信道的运行长度设定在10到12英寸之间，”Neshati解释称。“这是因为在采用低成本FR-4材料的前提下，我们无法在相距20英寸的连接装置之间推动信号传输。这完全做不到，其物理特性不支持这样的思路。”

不过大家不必为此担忧。20英寸运行机制可以采用其它方式实现——我们可以在两段10英寸运行信道之间添加一个中继器。“而且猜猜怎么回事？”Neshati表示。“我们已经准备好定义一套定时设备规范——它被称为PCI Express定时器或者定时设备——大家可以查看相关工程变更通知（点击此处）。目前该说明尚处于内部审核阶段，而且看起来状态良好、应该很快就能正式发布。”

甄别科学与非科学

而正是前面提到的“内部审核”状态让我们怀疑，PCIe 4.0可能直到2016年才会正式投放市场。

截至目前，该规范尚处于0.3预览版本阶段，而Neshati告诉我们“与此前不同，PCIe 4.0的0.3预览版本比PCI Express 3.0的同版本包含更多细节信息。”在如此坚实的基础之上，0.5预览版本预计将在今年下半年正式出炉。

不过接下来PCI-SIG及其下辖各公司还需要进行大量反复论证：学习过程当然不可或缺，必要的实验也需要加紧进行，实际状况模拟也要安排在日程当中——如果大家曾经目睹过规范标准的开发流程，应该明白整个过程有多么困难。

“一家公司跑过来反映‘我在进行模拟时发现了这种状况’，”Neshati举例解释。“另一家公司则跑过来反映‘我在进行同样的模拟时发现了另一种状况。’在这种情况下，我们需要坐下来弄清楚谁的结论更科学、谁的结论不符合科学测试要求。这一切内容都需要经过讨论与审查，可以想见这是一项极为艰难的工作。”

而在该规范步入0.7预览版本时，另一类障碍又会出现：实际部署，而不再仅仅是模拟过程。“在0.7与0.9版本之间，我们通常需要一些数据——一些芯片测试数据，”Neshati指出。“有些企业会参与进来并反映称‘知道0.7版本有什么问题吗？我在实际部署后发现了这种情况。而且你们知道自己定义的参数吧？我在实际使用时并不能获得相同的数值。’这时候我就需要讨论、决定并加以妥善调整。”

不过之所以要在规范确立之前对实际物理芯片进行测试，Neshati解释道，一方面是为了检验其是否能够达到承诺的水准，另一方面也是为了将工作环境动作水平的检测任务分配给各个财力雄厚的下辖企业乃至其它业界厂商——这些公司需要自行完成最终调整。

他同时指出，由于PCI-SIG是一个志愿性组织，因此他们必须依赖于一家或者多家拥有大量资金、能够负担得起高度专业化（换言之，也就是‘昂贵’）设备的合作企业，只有这样才能保证规范最终发布之前得到充分的测试与验证。要组织起这样一套芯片测试流程绝非易事，但他们必须等待甚至是拉拢企业成员为此进行投资。

不过一旦开发版本号的小数点左侧终于从0上升为1，也就是达到1.0版本，整个业界——从积累丰富的主流厂商到从零起步的新兴企业——都将从中获益。

“我认为‘大数据’技术的开发与我们的运作方式非常相似，”Neshati指出，“不过大家既可以选择着眼于宏观直接推进大数据技术，也可以从细处入手专注于打理类似于客户端的应用程序。无论是存储还是图形处理，第四代PCIe标准的出台都能使其得到提升。”

“图形处理任务与第三代PCIe标准协作这么长的时间实在令人感到惊讶，”Neshati表示，不过如果大家希望进一步缩减显卡设备上的通道数量——也许只是单纯为了降低成本、或者是希望将多块显卡汇聚在同一套多通道信道中以支持高性能计算——PCIe 4.0都能帮上大忙。

大家要做的只是再安心等上一、两年。不过正如Neshati所言，“我们没有理由主观阻碍事情的发展。科学在不断进步，物理方案也在逐渐升级，最终成果请大家拭目以待。”