O que torna certas interfaces mais rápidas do que outras?

Question

Basicamente, estou apenas imaginando por que um PCIe 16x transmite dados mais rápido do que um cabo Thunderbolt 2, ou porque o USBC é mais rápido que o USB 3.0.

Qual aspecto desses cabos (eu realmente não sei como chamá-los) permite que eles transmitam dados mais rapidamente do que outros cabos? Existe uma maneira de limitar esse gargalo?

Obrigado.

    

Answer 1

Porque os diâmetros, as dimensões e a qualidade do cabo são importantes quando você alcança a sinalização de alta velocidade. O PCIe tem tolerâncias muito apertadas em larguras de pistas e distâncias para outras camadas no PCB, resultando em sinais que possuem temporização muito precisa e reflexos e ruído mínimos.

Requisitos semelhantes são colocados nos cabos. Os cabos mais antigos têm tolerâncias mais fracas e materiais de menor qualidade, resultando em sinais ruidosos e, como resultado, necessariamente lentos, a fim de garantir que os dados sejam transferidos corretamente.

    

Answer 2

O PCIe 16x tem 16 pistas para dados por um dispositivo (cartão), sendo executado em paralelo . Cada pista está rodando a 2.5Gbps / 5/8 / 16Gbps (dependendo da versão implementada da interface, v1x - v4x). Isso torna a taxa de transferência da mais recente interface PCIe 16x v.4.0 efetivamente em 256Gbps.

O Thunderbolt-3 foi projetado com duas faixas bidirecionais para taxa bruta de até 10 Gbits / s por faixa, com até 20 Gbps full duplex em duas faixas em paralelo e 40 Gbps em uma para aplicativos de exibição de vídeo.

O USB Type-C não é "mais rápido" que o USB3.0. No entanto, a taxa de dados USB3.1 Gen2 (10Gbps) é mais rápida que a velocidade Gen1 (5Gbps), em uma única faixa de dados full-duplex. Todas essas taxas podem ser implementadas sobre o conector Type-C, incluindo todas as taxas herdadas do USB 2.0. Portanto, é incorreto equacionar "Type-C" apenas com a velocidade USB3.1 Gen2. O USB3 usa apenas uma faixa .

Então você tem naturalmente 256 > 20 > 10 > 5 para PCIe16x - > Thunderbolt3 - > USB3.1_Gen2 - > Programação Gen1 de interfaces.

O que limita a taxa de transferência de dados em uma única faixa / cabo? A taxa máxima de transferência de dados depende da qualidade / robustez da codificação de sinal no canal (pré-ênfase e eqüalização, link training, codificação 8B / 10B ou 128b / 132b, etc.) e quantidade de esforço dedicada à qualidade da interconexão de cabo ( uniformidade de linhas de transmissão, baixa perda de sinal, baixa cross-talk e impedância de interface entre conectores). Isso significa custo.

Para o PCIe, toda a correspondência de linha de transmissão pode ser feita no nível de simulação dentro de uma única placa-mãe com conectores de slot bem caracterizados, todos sob o controle de um desenvolvedor. Com um comprimento de rastreio mais curto e um layout compatível padronizado de placas complementares, isso permite uma taxa de dados mais rápida por canal, atualmente em 16 Gbps (GT / s).

Quando distâncias maiores estão envolvidas e fabricantes de terceiros (de cabos) estão envolvidos, a confiabilidade resultante da transmissão em combinações realistas de conectores de cabos diminui, e as taxas de dados precisam ser reduzidas.