Tìm Hiểu PCIe: Khái Niệm Cơ Bản Và Cách Hoạt Động

Định nghĩa cơ bản PCIe

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) là một tiêu chuẩn giao diện để kết nối các thành phần tốc độ cao. Mọi bo mạch chủ của máy tính để bàn đều có một số khe cắm PCIe mà bạn có thể sử dụng để thêm GPU (còn gọi là card đồ họa), thẻ RAID, thẻ Wi-Fi hoặc thẻ mở rộng SSD (ổ cứng thể rắn). Các loại khe cắm PCIe có trong máy tính của bạn sẽ phụ thuộc vào bo mạch chủ mà bạn mua.

Các loại khe cắm PCIe

Khe cắm PCIe có nhiều kích thước vật lý khác nhau: x1, x4, x8, x16, x32. Con số sau chữ "x" cho biết số làn (lanes) dữ liệu mà khe PCIe đó có.

• Khe PCIe x1 có một làn và có thể truyền dữ liệu ở mức 1 bit mỗi chu kỳ.

• Khe PCIe x2 có hai làn và có thể truyền dữ liệu ở mức 2 bit mỗi chu kỳ (và cứ thế tăng lên).

Bạn có thể cắm một card PCIe x1 vào khe PCIe x16, nhưng card đó sẽ chỉ nhận được băng thông tối thiểu. Tương tự, nếu bạn cắm một card PCIe x8 vào khe PCIe x4, nó sẽ chỉ hoạt động với một nửa băng thông so với khi cắm vào khe PCIe x8. Hầu hết GPU yêu cầu khe cắm PCIe x16 để có thể hoạt động hết hiệu suất.

So Sánh Các Thế Hệ PCIe

Các thế hệ PCIe hiện tại

Hiện tại, PCIe có năm thế hệ: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0 và PCIe 5.0. Băng thông sẽ tăng gấp đôi sau mỗi thế hệ.

Hiệu suất của một card mở rộng PCIe phụ thuộc vào thế hệ thấp nhất giữa card và khe cắm. Ví dụ, nếu bạn đặt một card PCIe 2.0 vào khe PCIe 3.0, nó sẽ chỉ hoạt động ở tốc độ của PCIe 2.0.

PCIe 4.0

Tiêu chuẩn PCIe 4.0 ra mắt vào năm 2017 với băng thông 64 GBps. Ban đầu, nó được sử dụng trong các máy chủ doanh nghiệp nhưng chỉ thực sự phổ biến với SSD từ năm 2019. CPU AMD Ryzen 3000-series (ra mắt tháng 7/2019) là dòng CPU đầu tiên hỗ trợ PCIe 4.0 x16 ngay từ khi xuất xưởng. Tuy nhiên, để sử dụng đầy đủ PCIe 4.0, người dùng cần sử dụng bo mạch chủ có chipset X570.

PCIe 5.0

Tiêu chuẩn PCIe 5.0 chính thức ra mắt vào tháng 5/2019, mang đến băng thông 128 GBps. PCIe 5.0 tương thích ngược với các thế hệ trước đó và bao gồm một số cải tiến kỹ thuật như tăng cường độ ổn định tín hiệu và sử dụng đầu nối CEM mới cho các card mở rộng.

Intel là hãng đầu tiên tích hợp PCIe 5.0 vào CPU của mình với nền tảng Alder Lake. Các thiết bị PCIe 5.0 đầu tiên dự kiến sẽ ra mắt cho khách hàng doanh nghiệp vào năm 2022, trong khi sản phẩm dành cho người tiêu dùng sẽ xuất hiện sau đó.

PCI-SIG (tổ chức quản lý tiêu chuẩn PCIe) dự đoán rằng PCIe 4.0 và PCIe 5.0 sẽ cùng tồn tại trong một thời gian. PCIe 5.0 sẽ phục vụ các nhu cầu hiệu suất cao như GPU dành cho AI và các ứng dụng mạng, trong khi máy tính để bàn vẫn có thể sử dụng tốt PCIe 4.0.

Thế hệ PCIe trong tương lai: PCIe 6.0

Tháng 6/2019, PCI-SIG thông báo rằng tiêu chuẩn PCIe 6.0 sẽ được phát hành vào năm 2021 (khi đó đang ở phiên bản dự thảo 0.7). Tuy nhiên, các sản phẩm thực tế dự kiến sẽ không xuất hiện cho đến ít nhất là cuối năm 2022 hoặc 2023.

PCIe 6.0 sẽ tiếp tục tăng gấp đôi băng thông của PCIe 5.0 lên 256 GBps với cùng số làn tối đa là 16. Tốc độ truyền dữ liệu sẽ đạt 64 GT/s trên mỗi chân kết nối, so với 32 GT/s của PCIe 5.0. PCIe 6.0 cũng sẽ tương thích ngược với tất cả các thế hệ PCIe trước đó.