Así logra más ancho de banda el PCIe para las GPU de NVIDIA y AMD

Así logra más ancho de banda el PCIe para las GPU de NVIDIA y AMD

Javier López

Si hay un componente en nuestros PC que necesite de un bus cada vez mayor para interconectarse entre varias piezas, esa es sin duda la CPU. Pero si hablamos de consumir anchos de banda de ese bus, otro componente se lleva sin duda la palma, la GPU. Y es que la interconexión avanza hacia un futuro donde todo se hará por PCIe, siendo este la pieza angular. Por ello, un mayor ancho de banda será necesario, pero ¿cómo consiguen aumentarlo en cada versión? Parte de la respuesta se llama PAM.

CPU, GPU, SSD, tarjetas de sonido, capturadoras … todo va enfocado al mismo bus, donde otros chips secundarios también hacen uso de él. La industria se ha enfrentado durante años a un parón producido por PCIe 3.0, donde PCI-SIG no solo no ha sabido reaccionar, sino que ha tenido que asumir las críticas.

El estándar PCIe 4.0 solo ha servido para aliviar momentáneamente dos sectores clave de la industria: los sistemas de almacenamiento y las tarjetas de alta computación, ya sean GPUs o FPGA. Pero para conseguir esta y nuevas versiones del PCIe se necesitan una serie de técnicas complejas como FEC y sobre todo nuevos niveles de una tecnología muy importante y de la cual hablaremos.

PAM: como redefinir paso a paso un estándar como Ethernet o PCIe

Pulse-Amplitude-Modulation-Signal

 

PAM es el acrónimo de Pulse Amplitude Modulation o traducido a nuestro idioma modulación por amplitud de pulsos. La modulación es algo muy utilizado y necesario en el mundo de las señales y sus transmisiones por un bus o interfaz.

Si queremos mejorar el rendimiento de dicho bus o interfaz la solución pasa por un mayor ancho de banda a través de él, un mayor número de datos por segundo.

PAM-4

Esto implica varios factores a tener en cuenta: un sustrato capaz de soportar dicho ancho de banda, unas señales eléctricas suficientemente fuertes y estables para mantener el rendimiento y una transmisión de esas señales que se codifique correctamente.

Estas claves son aplicables tanto a PCIe como a Ethernet, ya que ambas trabajan en este sentido de la misma forma y buscan el mismo fin aunque de maneras distintas. Lógicamente aquí trataremos como influye PAM en PCIe y sobre todo, por qué es tan importante.

PCIe tiene actualmente 4 versiones llamadas «niveles»

pam4-analysis-and-measurement

La modulación que exige PAM es un proceso de cambio de las características de una señal, la cual porta amplitud, frecuencia y ancho. Para ello se realiza un proceso de agregación de información a dicha señal portadora en forma de onda y frecuencia constantes.

Por lo tanto, PAM es solo una técnica de modulación de estas señales, las cuales pueden ser reales o complejas y que están definidas por un número (PAM-«X») el cual determina el número de amplitudes que la señal atraviesa y que determina a la vez la inmunidad de la misma al ruido.

Su característica principal es que este sistema de modulación permite a la señal un muestreo de intervalos regulares en cada una de las muestras, donde se hace proporcional a la amplitud de la señal en el instante del muestreo.

Modulation

Por lo tanto, los datos se transmiten mediante la codificación en la amplitud gracias a una serie de pulsos de la señal. Gracias a esto, es posible lograr distintas versiones de PAM, donde actualmente PCI-SIG usa cuatro niveles para todas las versiones existentes a día de hoy de PCIe.

Así, la versión más avanzada es PAM-4, la cual se ha incluido en la última revisión de PCIe 6.0, por lo que conforme avance el bus también lo hará esta técnica tan necesaria para garantizar las señales.

Lógicamente, cada versión de PCIe aumenta el ancho de banda y con ello, AMD y NVIDIA pueden adaptar sus nuevas arquitecturas a dichas versiones aprovechando que pueden trabajar con más GB/s entre CPU, GPU, RAM y SSD, lo cual mejora el rendimiento como se ha visto con Navi bajo las RX 5700.