借助 PCIe 发展引领数据中心的未来

随着人工智能 (AI)、机器学习 (ML) 和云计算的发展，数据中心不得不面对爆炸式增长的数据，压力不断增长。这些工作负载需要更快、更高效的基础设施，以前所未有的速度处理和存储数据。

要实现这一转型，核心在于 PCIe（外围组件高速互连），这是高速数据传输的关键推动因素。随着时间推移，PCIe 不断发展，已可满足现代数据中心不断增长的性能需求，成为其架构中不可或缺的一部分。但 PCIe 的未来是什么，它将如何继续塑造数据中心格局？

每一代 PCIe 都致力于提高数据传输速率，以支持数据密集型工作负载。例如，PCIe 6.0 提供 64 GTps 的数据传输率，比 PCIe 5.0 的 32 GTps 翻了一倍，更是显著超过 PCIe 2.0 的 5 GTps。这些改进与 AI/ML、云计算和大数据分析的发展保持同步，其中高带宽和低延迟至关重要。

PCIe 6.0 的一个突出特性是使用 PAM4（四电平脉冲幅度调制）。 
 
传统的 NRZ（不归零）编码每个时钟周期传输一比特逻辑信息，而 PAM4 使用四个不同的电压电平，每个周期可以传输两比特逻辑信息。这样一来，PCIe 6.0 能够在不增加带宽消耗的情况下将数据传输率提高一倍，这一点至关重要，因为现代工作负载需要效率，但又不能压垮现有的基础设施。

随着数据需求的增加，PAM4 调制已成为一项基础技术，不仅体现在 PCIe 6.0 中，还体现在未来更迭中。它能够在不扩大带宽的情况下显著提高数据传输率，因此是带宽效率至关重要的环境的理想选择。

高性能计算 (HPC) 和 AI/ML 等应用程序需要处理大量数据集，对减少延迟的要求极高。PAM4 通过使吞吐量翻倍来实现这一目标，因此非常适合带宽占用大的工作负载。然而，这项技术也带来了挑战。PAM4 的多个电压水平对噪声更加敏感，因此在高速下保持数据准确性更加困难。

为解决这个问题，需要前向纠错 (FEC) 和信道均衡等技术来确保数据完整性。展望未来，随着 PCIe 7.0 等 PCIe 标准的发展，PAM4 将继续在实现更快的数据传输方面发挥关键作用。

随着 PCIe 数据传输率的攀升，信号完整性越发成为一项巨大的挑战。高频传输会带来插入损耗、回波损耗和符号间干扰 (ISI) 等问题，这些问题会降低信号质量，导致数据错误和性能下降，特别是在 PCIe 6.0 及更高版本的高速下。

PAM4 在提高数据传输率的同时，也降低了信噪比 (SNR)，使得系统对噪声和信号失真更加敏感。为确保可靠的数据传输，数据中心依靠信号中继器和重定时器来辅助传输。信号中继器放大和重塑信号以抵消衰减，而重定时器则清除抖动并重新生成信号，从而提高高速信号完整性。

除了信号调节，电缆解决方案对于维持信号质量也至关重要。有源电缆具有内置放大器和均衡器，有助于保持大型数据中心长距离的信号完整性。对于较短的距离，无源电缆提供了一种具有成本效益的替代方案，因为信号衰减不是什么大问题。这些解决方案协同作用，支持高速数据传输的同时也不影响性能。 

数据中心正朝着分离架构发展，其中计算、存储和网络资源被分成模块化组件。这种方法可提供更大的灵活性和可扩展性，使数据中心能够根据工作负载需求动态地分配资源。它还避免了传统整体式基础设施中出现的效率低下问题，即经常过度配置资源。 

PCIe 是分离架构中的关键组件，可提供连接计算、存储和网络组件所需的高速、低延迟连接。它具有可扩展性和灵活性，因此是高效连接分布式资源的理想解决方案。 

这对于资源密集型 AI 和 ML 工作负载尤其重要，因为它们是资源密集型的，需要以最小的延迟实现大量的数据吞吐量。PCIe 可在提供高带宽的同时保持低延迟，确保数据中心能够应对日益增长的 AI/ML 需求，同时支持未来的技术扩展。PCIe 可实现跨分离式系统的无缝数据传输，帮助数据中心管理日益复杂的工作负载

虽然 PCIe 6.0 的 64 GT/s 数据传输率已令人瞩目，但看起来未来能实现更快的速率。PCIe 7.0 等下一代标准有望进一步推动数据传输速率，以满足 AI、ML 和云计算日益增长的数据需求。

PAM4 调制仍将是这些进步的核心，可在不增加带宽需求的情况下实现更高的数据吞吐量。由 PCI-SIG 主导的全行业标准化将确保新的 PCIe 技术在各个系统之间顺利集成。这些标准化工作对于保持兼容性和可扩展性至关重要，使数据中心能够在不发生重大中断的情况下采用 PCIe 技术。

在 PCIe 不断更迭的背景下，高速互连对于支持现代数据中心至关重要。这些互连提供可扩展性和相应性能，可应对不断增长的工作负载，推动高效的数据处理和大吞吐量。 

在数据中心不断突破性能界限的过程中，Molex 莫仕始终积极采用现代 PCIe 标准（5.0 到 7.0），成为高速互连领域的领军企业。Molex 莫仕提供广泛的解决方案，可满足数据中心不断发展的需求，确保无缝、高速的数据传输和卓越的可靠性。 

NextStream 电缆组件：NextStream 支持 PCIe 6.0 及更高版本，可为计算、AI 服务器、存储和网络连接组件提供高速、低延迟的连接。这些组件采用先进的信号完整性技术，旨在最大限度地减少延迟，改善分离式数据中心的性能。此外，NextStream 电缆还支持有源电缆选项（包括内部信号中继器），可满足需要更薄电缆 (32 AWG/34 AWG) 或需要尽量减少信号衰减的系统的严苛插入损耗要求。

NearStack PCIe 连接器系统：这款低型连接器系统针对 PCIe 6.0 进行了优化，可提供直接连接以增强信号完整性并减少延迟，支持高达 64 Gbps 的数据传输率。其设计改善了热管理，因此是高性能计算和 AI 应用的理想选择。

PCIe 7.0 准备就绪：Molex 莫仕已经为下一代 PCIe 7.0 标准做好了准备，开发了相应的解决方案，可通过 PAM4 调制等技术提供更高的数据传输率，同时保持带宽效率。

借助 Molex 莫仕全面的 PCIe 解决方案组合，数据中心架构师可以确保其基础设施能够适应未来的工作负载需求，包括 AI、ML、云计算和大数据分析。Molex 积累了数十年的工程专业知识并提供多种创新产品，是 PCIe 更迭历程中值得信赖的合作伙伴。 
 
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