Durante la última década, el ancho de banda y la velocidad de transmisión de datos requeridos para las aplicaciones informáticas han aumentado año tras año.La demanda de ancho de banda se duplica aproximadamente cada tres añosEsto se debe principalmente a una tasa de crecimiento anual compuesta de hasta el 45% para los servicios de telecomunicaciones, servicios de computación en la nube y proveedores de tecnología de la información, particularmente en el sector bancario.valoresAdemás, las empresas de inteligencia artificial (IA) basadas en modelos de lenguaje grande (LLM, por sus siglas en inglés) también continúan expandiendo sus actividades.incluida la detección asistida por IA y el vehículo autónomo, también promueve la necesidad de un mayor ancho de banda y velocidades de datos más rápidas.
La infraestructura que proporciona datos de alta velocidad para estas aplicaciones incluye redes cableadas e inalámbricas.y hardware para juegos, la conexión entre la unidad central de procesamiento y los periféricos también debe soportar velocidades de transferencia de datos cada vez mayores.
El poder del PCIe
Los dispositivos de red o componentes conectados a la unidad central de procesamiento requieren una forma simplificada de transmitir datos de manera rápida y precisa, que es la tecnología de interconexión de componentes periféricos (PCI)..Varios submercados de computación, incluidos los servidores y centros de datos, la industria automotriz e industrial, las estaciones de trabajo y los dispositivos portátiles,adoptar la arquitectura serie punto a punto PCI Express (PCIe) para lograr una transmisión de datos rápida y fiable.
PCI-SIG, es la abreviatura para Grupo Interdisciplinario de Componentes Periféricos,una alianza de aproximadamente 900 empresas miembros responsables del desarrollo y gestión de estándares abiertos de la industria para la tecnología PCIe (gráfico 1).
Velocidad de datos de las especificaciones PCIe (Gb/s)
(Codificación) Unidireccional x16
Ancho de banda del canal * anual
1.0 2.5 (8b/10b) 32 Gb/s 2003
2.0 5.0 (8b/10b) 64 Gb/s 2007
3.0 8.0 (128b/130b) Se trata de un sistema de transmisión de datos. 2010
4.0 16.0 (128b/130b) 252 Gb/s 2017
5.0 32.0 (128b/130b) 504 Gb/s 2019
6.0 64.0 (PAM-4, Flit) 1024 Gb/s
(~ 1 Tb/s) 2021
*- ancho de banda después de deducir los gastos generales de codificación
Figura 1: Desde 2003, las especificaciones de los componentes de conexión PCI de PCI-SIG han apoyado el crecimiento continuo de las velocidades de transmisión de datos (fuente de imagen: PCI-SIG).
La organización lanzó el estándar PCIe 1.0 en 2003, que admite 2.5 gigabits por segundo (GT / s) de transmisión y cumplió con los requisitos del estándar inalámbrico 3G en ese momento.Las actualizaciones posteriores allanaron el camino para el aumento anual del rendimiento de E/S, garantizando al mismo tiempo la compatibilidad con versiones anterioresPor ejemplo, los dispositivos que cumplen con la especificación PCIe 5.0 pueden alcanzar una velocidad de 32.0 GT / s por canal y son compatibles con la red 5G requerida para la transmisión de medios y la computación de borde.
Este mayor rendimiento proporciona soporte para la baja latencia requerida para la IA y el procesamiento de borde, la automatización industrial, los equipos de prueba y los juegos.La arquitectura punto a punto de la tecnología PCIe también admite un alto rendimiento de eficiencia energética., que es una consideración clave para las aplicaciones informáticas avanzadas.
Mantener el enfriamiento de los componentes de HPC
A pesar de la mejora de las velocidades de datos y la eficiencia energética proporcionada por la última tecnología PCIe, las aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC) como la detección de fraude financiero en tiempo real,Sistemas de modelado de lenguaje grande de IA, y la dinámica de fluidos computacional (CFD) todavía requieren múltiples procesadores paralelos.especialmente cuando existe competencia por el espacio entre los cables de datos y los canales de flujo de aire que conectan componentes y procesadores.
En este caso, los diseñadores de dispositivos de computación de alto rendimiento cambiarán a utilizar componentes planos y plegables de cables de extensión PCIe, como la serie 8KDx de 3M (Figura 2).
Imagen del componente del cable de extensión PCIe 5.0 de la serie 3M 8KDx
Figura 2: El conjunto de cable de extensión PCIe 5.0 de la serie 8KDx de 3M es un conjunto de cable plano flexible que puede doblarse solo. (Fuente de imagen: 3M)
La serie 8KDx está diseñada de acuerdo con el estándar PCIe 5.0 y es compatible con sistemas diseñados de acuerdo con los primeros estándares PCIe.con ocho y dieciséis alambres respectivamente. Proporcionar opciones para la instalación de saltadores y terminales de montaje en superficie (SMT).
El alambre plateado 30 AWG se coloca con precisión dentro de una pila continua de capas de blindaje, con un grosor total de 0,74 mm.Los pares de conductores de los cables tradicionales están envueltos longitudinalmente en una capa de protección en espiral, mientras que el cable de extensión de la serie 8KDx es más delgado y suave en comparación con él.Un diseño más flexible permite agrupar y doblar varios cables de extensión PCIe sin bloquear el flujo de aire crítico (Figura 3).
Imagen de alambre AWG 30 con apilamiento continuo y colocación precisa
Figura 3: El apilamiento continuo y la colocación precisa de 30 cables AWG permiten a la serie 8KDx conectar componentes sin obstruir el flujo de aire.
Equipo de ensayo síncrono de alta velocidad
Las aplicaciones de computación de alto rendimiento dependen del procesamiento paralelo para manejar grandes conjuntos de datos, mientras que los equipos de prueba de alta velocidad deben conectarse a otros periféricos como procesadores,generadores de señalesEstos sistemas requieren señales síncronas y baja latencia para garantizar la validez de los datos de ensayo.
El PCIe 3.0、 Los estándares 4.0 y 5.0 admiten la sincronización de señales con un reloj único o con varios.se basan en la codificación 128 b/130 bEn este protocolo de codificación, el paquete de datos contiene 128 bits de información, delimitados por los 2 bits que marcan el comienzo y el final del paquete.Los bits de inicio y final se utilizan para la sincronización del reloj y la detección de errores, utilizando así los bits restantes en el paquete de datos para la transmisión de datos.
El cable de extensión PCIe de la serie 8KDx utiliza cables con una impedancia de 87 ± 5 Ω para garantizar aún más la velocidad e integridad de los datos.Cuando esté conectada a la impedancia de 85 Ω de referencia de los sistemas construidos de acuerdo con PCIe 3.0, 4.0, y los estándares 5.0, estos conductores pueden minimizar el desajuste de impedancia y la reflexión de la señal en la mayor medida posible.
Además, los ingenieros de pruebas pueden utilizar con confianza la flexibilidad y el diseño de ahorro de espacio de los componentes de la serie 8KDx.La integridad de la señal no disminuye cuando el cable se dobla por sí mismo (figura 4).