第四代PCI Express的開(kāi)發(fā)工作——如果不出意外，應(yīng)該會(huì)被稱為PCIe 4.0——正在穩(wěn)步進(jìn)行，但最終規(guī)范的發(fā)布恐怕至少要等到2015年年底、甚至很可能到2016年年中。

短時(shí)間內(nèi)還用不到它當(dāng)然屬于壞消息。不過(guò)好消息是，PCIe 4.0的標(biāo)準(zhǔn)峰值傳輸能力達(dá)到新的高度即16 GT每秒——專門滿足高速以太網(wǎng)與InfiniBand，外加高性能計(jì)算以及高端存儲(chǔ)等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸要求很高的應(yīng)用類型——承諾帶來(lái)超越當(dāng)初由PCIe 2.0到PCIe 3.0的卓越換代效果。

“這一次沒(méi)有什么有趣的編碼變動(dòng)，也沒(méi)有更多新鮮的特性與功能——新一代標(biāo)準(zhǔn)基本上就是將傳輸能力直接提升為16 GT每秒，”PCI-SIG營(yíng)銷工作小組主任RaminNeshati在上周于加利福尼亞圣克拉拉召開(kāi)的開(kāi)發(fā)者大會(huì)上向媒體指出。

“就這一點(diǎn)來(lái)講，新一代PCIe基本上是一次物理性進(jìn)化，”Neshati表示。“協(xié)議方面基本沒(méi)有發(fā)生什么變化，也幾乎沒(méi)有對(duì)鏈路層管理機(jī)制作出改動(dòng)。因此，其均衡性維持原狀——好吧，也許均衡性方面有一點(diǎn)點(diǎn)提升——不過(guò)不像PCI Express 3.0那樣帶來(lái)新的反向信道與其它顛覆性升級(jí)。”

遵循PCI-SIG的設(shè)計(jì)思路，PCIe 4.0在機(jī)械與電子兩個(gè)方面完全向下兼容，而且對(duì)功耗的要求也基本與上一代方案持平。正如PCI-SIG總裁兼董事長(zhǎng)Al Yanes在采訪中所言，“兼容性是我們?cè)跇I(yè)務(wù)當(dāng)中的核心訴求。”舉例來(lái)說(shuō)，大家將能夠把PCIe 1.0設(shè)備接入到PCIe 4.0連接裝置當(dāng)中——反之亦然——而該系統(tǒng)將檢測(cè)并調(diào)整至最低可用標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于那些需要消耗大量數(shù)據(jù)的用例來(lái)說(shuō)，PCIe 4.0將非常值得期待——至少承諾如此

向下兼容性算是一項(xiàng)投資保護(hù)機(jī)制，而PCI-SIG方面始終致力于實(shí)現(xiàn)成本縮減。舉例來(lái)說(shuō)，PCIe 4.0在將上代方案8 GT每秒鏈路帶寬增加一倍的同時(shí)，并不需要增加任何原材料消耗，Neshati指出。為了保證PCI-SIG作出的低成本與高產(chǎn)量承諾，PCIe 4.0在物理層面依然使用易于處理的FR-4環(huán)氧樹(shù)脂絕緣體作為基礎(chǔ)材料。

其實(shí)讓傳輸速度進(jìn)一步超越16 GT每秒并非無(wú)法實(shí)現(xiàn)——不過(guò)要在保證低廉價(jià)格的同時(shí)實(shí)現(xiàn)速度提升卻非常困難，Neshati表示。“這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)可以利用銅質(zhì)材料將短信道傳輸能力提升為32 GT每秒——甚至可以更高。不過(guò)我們始終將目標(biāo)設(shè)定為低成本約束性環(huán)境，這也是我們一直以來(lái)的定位著眼點(diǎn)。”

說(shuō)到短信道，PCIe 4.0將運(yùn)作在長(zhǎng)度僅相當(dāng)于傳統(tǒng)服務(wù)器20英寸數(shù)據(jù)路徑一半的信道之上。“PCIe 4.0信道的運(yùn)行長(zhǎng)度設(shè)定在10到12英寸之間，”Neshati解釋稱。“這是因?yàn)樵诓捎玫统杀綟R-4材料的前提下，我們無(wú)法在相距20英寸的連接裝置之間推動(dòng)信號(hào)傳輸。這完全做不到，其物理特性不支持這樣的思路。”

不過(guò)大家不必為此擔(dān)憂。20英寸運(yùn)行機(jī)制可以采用其它方式實(shí)現(xiàn)——我們可以在兩段10英寸運(yùn)行信道之間添加一個(gè)中繼器。“而且猜猜怎么回事？”Neshati表示。“我們已經(jīng)準(zhǔn)備好定義一套定時(shí)設(shè)備規(guī)范——它被稱為PCI Express定時(shí)器或者定時(shí)設(shè)備——大家可以查看相關(guān)工程變更通知（點(diǎn)擊此處）。目前該說(shuō)明尚處于內(nèi)部審核階段，而且看起來(lái)狀態(tài)良好、應(yīng)該很快就能正式發(fā)布。”

甄別科學(xué)與非科學(xué)

而正是前面提到的“內(nèi)部審核”狀態(tài)讓我們懷疑，PCIe 4.0可能直到2016年才會(huì)正式投放市場(chǎng)。

截至目前，該規(guī)范尚處于0.3預(yù)覽版本階段，而Neshati告訴我們“與此前不同，PCIe 4.0的0.3預(yù)覽版本比PCI Express 3.0的同版本包含更多細(xì)節(jié)信息。”在如此堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)之上，0.5預(yù)覽版本預(yù)計(jì)將在今年下半年正式出爐。

不過(guò)接下來(lái)PCI-SIG及其下轄各公司還需要進(jìn)行大量反復(fù)論證：學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)然不可或缺，必要的實(shí)驗(yàn)也需要加緊進(jìn)行，實(shí)際狀況模擬也要安排在日程當(dāng)中——如果大家曾經(jīng)目睹過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)流程，應(yīng)該明白整個(gè)過(guò)程有多么困難。

“一家公司跑過(guò)來(lái)反映‘我在進(jìn)行模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)了這種狀況’，”Neshati舉例解釋。“另一家公司則跑過(guò)來(lái)反映‘我在進(jìn)行同樣的模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)了另一種狀況。’在這種情況下，我們需要坐下來(lái)弄清楚誰(shuí)的結(jié)論更科學(xué)、誰(shuí)的結(jié)論不符合科學(xué)測(cè)試要求。這一切內(nèi)容都需要經(jīng)過(guò)討論與審查，可以想見(jiàn)這是一項(xiàng)極為艱難的工作。”

而在該規(guī)范步入0.7預(yù)覽版本時(shí)，另一類障礙又會(huì)出現(xiàn)：實(shí)際部署，而不再僅僅是模擬過(guò)程。“在0.7與0.9版本之間，我們通常需要一些數(shù)據(jù)——一些芯片測(cè)試數(shù)據(jù)，”Neshati指出。“有些企業(yè)會(huì)參與進(jìn)來(lái)并反映稱‘知道0.7版本有什么問(wèn)題嗎？我在實(shí)際部署后發(fā)現(xiàn)了這種情況。而且你們知道自己定義的參數(shù)吧？我在實(shí)際使用時(shí)并不能獲得相同的數(shù)值。’這時(shí)候我就需要討論、決定并加以妥善調(diào)整。”

不過(guò)之所以要在規(guī)范確立之前對(duì)實(shí)際物理芯片進(jìn)行測(cè)試，Neshati解釋道，一方面是為了檢驗(yàn)其是否能夠達(dá)到承諾的水準(zhǔn)，另一方面也是為了將工作環(huán)境動(dòng)作水平的檢測(cè)任務(wù)分配給各個(gè)財(cái)力雄厚的下轄企業(yè)乃至其它業(yè)界廠商——這些公司需要自行完成最終調(diào)整。

他同時(shí)指出，由于PCI-SIG是一個(gè)志愿性組織，因此他們必須依賴于一家或者多家擁有大量資金、能夠負(fù)擔(dān)得起高度專業(yè)化（換言之，也就是‘昂貴’）設(shè)備的合作企業(yè)，只有這樣才能保證規(guī)范最終發(fā)布之前得到充分的測(cè)試與驗(yàn)證。要組織起這樣一套芯片測(cè)試流程絕非易事，但他們必須等待甚至是拉攏企業(yè)成員為此進(jìn)行投資。

不過(guò)一旦開(kāi)發(fā)版本號(hào)的小數(shù)點(diǎn)左側(cè)終于從0上升為1，也就是達(dá)到1.0版本，整個(gè)業(yè)界——從積累豐富的主流廠商到從零起步的新興企業(yè)——都將從中獲益。

“我認(rèn)為‘大數(shù)據(jù)’技術(shù)的開(kāi)發(fā)與我們的運(yùn)作方式非常相似，”Neshati指出，“不過(guò)大家既可以選擇著眼于宏觀直接推進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)，也可以從細(xì)處入手專注于打理類似于客戶端的應(yīng)用程序。無(wú)論是存儲(chǔ)還是圖形處理，第四代PCIe標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)都能使其得到提升。”

“圖形處理任務(wù)與第三代PCIe標(biāo)準(zhǔn)協(xié)作這么長(zhǎng)的時(shí)間實(shí)在令人感到驚訝，”Neshati表示，不過(guò)如果大家希望進(jìn)一步縮減顯卡設(shè)備上的通道數(shù)量——也許只是單純?yōu)榱私档统杀?、或者是希望將多塊顯卡匯聚在同一套多通道信道中以支持高性能計(jì)算——PCIe 4.0都能幫上大忙。

大家要做的只是再安心等上一、兩年。不過(guò)正如Neshati所言，“我們沒(méi)有理由主觀阻礙事情的發(fā)展?？茖W(xué)在不斷進(jìn)步，物理方案也在逐漸升級(jí)，最終成果請(qǐng)大家拭目以待。”