PCIe 5.0 进入数据中心的中心舞台

Source: Vinitha Seevaratnam, PCI Express 5.0 Takes Center Stage For Data Centers, April 8th, 2021

对数据中心核心服务器的需求继续迅猛地上升。为了满足这些需求，新平台不断涌现，可提供更高的计算性能，拥有更多内存并使用更快的连接总线。2022年，新的服务器平台将把性能提升到一个新的水平。这些新平台将过渡到用于主内存的DDR5 DIMM和用于系统接口的PCI Express 5.0（PCIe 5.0）。

PCIe 5.0作为最新一代的PCIe标准，将是实现数据中心高速计算和处理持续发展的关键。至关重要的是，它的带宽性能提供了服务器和交换机的网络接口之间的必要连接速度。它也是CPU和AI加速器之间的关键接口连接。此外，更多的存储正在从SAS/SATA转向通过PCIe实现的NVMe。

PCIe 5.0 的前身 PCIe 4.0 于 2011 年 11 月首次发布，最终的 4.0 规范于 2017 年 6 月发布。PCIe 4.0 在 x16 实现中提供 16 Gbps的最高速度，可提供每秒 64 GB/s 的全双工聚合带宽。但在数据流量呈指数级增长的世界中，性能已经落后于功率曲线。在不久的将来，服务器网络接口将从 100 GbE 过渡到 400 GbE，64 GB/s 是不够的。

PCIe 5.0 将数据速率提高一倍至 32 Gbps，并将 x16 接口的全双工带宽提高到 128 GB/s，足以满足 400 GbE 链路的需求。以全双工方式运行的 400 GbE 链路需要 800 Gbps 的带宽。转换为字节，即所需的 100 GB/s 聚合带宽，x16 PCIe 5 在其性能范围内可以支持这些带宽。但是，当然，对带宽的需求是永不满足的，今年早些时候宣布的800 GbE将需要另一次速度升级。PCI-SIG致力于新一代的两年节奏，以提高标准的性能以支持这一需求。

网络带宽并不是推动采用 PCIe 5.0 的唯一催化剂。由 AI/ML 主导的处理工作负载的快速转变正在产生深远的影响。对于此类高级 AI/ML 工作负载，需要对需要异构计算的大型数据集进行并行处理。具体来说，它需要大规模并行架构，这就是为什么这些工作负载从主CPU卸载到协处理器（AI加速器）的原因，无论是GPU，FPGA，甚至是专用的ASIC。反过来，异构计算对CPU和AI加速器之间的链路（下一代AI / ML硬件中的PCIe 5.0链路）的带宽提出了关键需求。

PCIe 5 是下一代数据中心持续提升计算和网络性能所需的关键接口技术之一。