Стандарт CXL, разработка второй версии которого была недавно закончена, обещает решить большую часть проблем, связанных с системами межсоединений в крупных кластерных системах и суперкомпьютерах. Теория мертва без практики: CXL даже первых версий базируется на возможностях PCI Express 5.0, интерфейса, ещё не реализованного в коммерчески доступных продуктах. Однако с помощью компании Microchip PCIe 5.0, а, значит, и CXL, начинают понемногу обретать «плоть».
Проектирование и реализация высокоскоростных шин обмена данными, таких как PCI Express, является почти искусством. Данные по линиям PCIe передаются на очень высоких частотах, составляющих уже 8 ГГц для версии 4.0. Речь скорее идёт о микроволновой СВЧ-электронике, имеющей свои законы.
При таких частотах исходный импульс сигнала быстро «портится»: помимо обычного затухания, происходит и размытие формы самого импульса. Искажения нарастают по мере увеличения длины линий связи, дополнительные искажения и переотражения сигнала вносит любая неоднородность: места пайки, контакты разъёмов и прочие элементы, а также соседние линии.
Пока речь идёт о платах расширения, бороться с такими проблемами не так сложно, расстояние от процессора до приёмников на борту PCIe-платы измеряется в самом худшем случае десятками сантиметров. Однако CXL провозглашается в качестве стандарта межсоединений в HPC-системах, а значит, длина линий связи будет существенно выше. В простых случаях обычно используются редрайверы — простые аналоговые усилители сигнала, но для целей CXL их недостаточно. Нужны ретаймеры.
Ретаймер же является устройством достаточно сложным, поскольку он должен принимать сигнал входной линии, декодировать его согласно протоколу, а затем, восстановив идеальную форму и длительность, передавать дальше. При этом ретаймер постоянно управляет своими приёмопередающими контроллерами в зависимости от характеристик канала и параметров сигнала. До ноября этого года ретаймеров, способных работать на скоростях PCI Express 5.0, толком и не было, но недавно компания Microchip официально анонсировала новую серию ретаймеров XpressConnect.
Основные размерности каналов PCIe в серверной и HPC-инфраструктуре обычно составляют 8 и 16 линий, поэтому в новой серии ретаймеров представлены чипы PM8658 и PM8659 соответственно. Microchip заявляет, что новинки способны увеличить длину работоспособного канала PCIe 5.0 (32 Гт/с) в три раза и, кроме того, могут выступать и в качестве сплиттеров, разделяя один канал на несколько с меньшим количеством линий.
Устройства отличаются пониженной латентностью, вносимые ими задержки на 80% меньше, нежели предусматривается спецификациями PCI Express. Кроме того, они содержат встроенные средства аппаратной диагностики и анализа целостности сигнала, а поддержка функций безопасности позволяет реализовывать системы на базе CXL 2.0 в наиболее полном варианте.
Новинки уже доступны производителям в небольших пробных партиях, однако информации о ценах Microchip пока не предоставила. Таким образом, инфраструктура PCI Express 5.0, а вместе с ней CXL, начинает обретать «плоть», пусть пока и небыстрыми темпами. Настоящая волна внедрения новых стандартов ожидается в 2023-2025 годах. Напомним также, что Microchip готова и к пришествию нового стандарта оперативной памяти, OMI — она уже поставляет разработчикам и производителям соответствующие контроллеры.
