PCIe là gì? Các thế hệ PCIe, lợi ích, tính năng và vai trò quan trọng của PCIe đối với máy tính

Bạn đã bao giờ tự hỏi PCIe là gì và tại sao nó quan trọng trong máy tính không? Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá về chuẩn kết nối này từ cơ bản đến nâng cao, cùng nhìn nhận về lợi ích, tính năng và vai trò quan trọng của PCIe trong máy tính.

PCIe là gì? Cách thức hoạt động của PCIe

PCIe là gì?

PCIe là gì? PCIe hay còn gọi là PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) là một chuẩn kết nối tốc độ cao được sử dụng để kết nối các thiết bị như card đồ họa (GPU), cổng mạng nội bộ (LAN), ổ cứng SSD, USB và các phần cứng khác vào bo mạch chủ (mainboard) của máy tính. Nó cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả giữa các thiết bị và máy tính, tăng cường hiệu suất làm việc và khả năng mở rộng của hệ thống.

Cách thức hoạt động của PCIe

Cách thức hoạt động của PCIe là gì? Cùng tìm hiểu qua nội dung sau nhé!

Giao thức PCIe (x1, x2, x4, x16)

Cơ chế kết nối vật lý của PCIe được chia ra làm bốn kích cỡ khác nhau, đó là x1, x2, x4, x8 và x16. Các kích cỡ này được gọi là làn (lane), với mỗi làn PCIe bao gồm hai cặp tín hiệu, một cho việc gửi dữ liệu và một để nhận dữ liệu.

Tốc độ truyền dữ liệu qua lại giữa thiết bị và hệ thống phụ thuộc vào số làn PCIe mà thiết bị và cổng PCIe có. Nếu cổng PCIe và thiết bị kết nối vào cổng đó có càng nhiều làn thì tốc độ truyền dữ liệu càng nhanh hơn.

Ví dụ: một cổng PCIe x1 có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa 2,5 GB/s, trong khi một cổng PCIe x16 có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa 32 GB/s.

Giao thức Overhead

Giao thức PCIe sử dụng cơ chế mã hóa đường truyền, tương tự như nhiều giao tiếp bus khác. Mỗi 8 bit dữ liệu được biểu diễn bằng một đơn vị lớn hơn, gọi là symbol, với 10 bit. Các bit thêm vào symbol tạo ra overhead siêu dữ liệu, cần thiết để quản lý việc truyền dữ liệu của người dùng.

Các thế hệ PCIe

Sau khi tìm hiểu định nghĩa PCIe là gì và cách thức hoạt động của PCIe qua nội dung trên, phần tiếp theo hãy cùng FPT Shop tìm hiểu về các thế hệ từ khi ra mắt đến nay của cổng PCIe nhé!

1. PCI Express 1.1 (PCIe 1.1)

PCI Express 1.1 (PCIe 1.1) là phiên bản chuẩn đầu tiên của PCI Express (PCIe), được ra mắt vào năm 2004. Phiên bản này có tốc độ truyền dữ liệu là 2,5 Gbps (Gigabit/giây), cho phép truyền tải dữ liệu với hiệu suất đáng kể.

2. PCI Express 2.0 (PCIe 2.0)

PCI Express 2.0 (PCIe 2.0) là phiên bản tiếp theo của chuẩn PCI Express (PCIe), được giới thiệu vào năm 2007. Phiên bản này có băng thông gấp đôi so với PCIe 1.1, tăng từ 2,5 Gbps lên 5 Gbps.

PCIe 2.0 vẫn tương thích hoàn toàn với phiên bản trước đó, PCIe 1.1, cả về phần cứng (khe cắm) và phần mềm. Điều này có nghĩa là một card cũ sử dụng chuẩn PCIe 1.1 vẫn có thể hoạt động trên một máy tính mới hỗ trợ PCIe 2.0.

3. PCI Express 3.0 (PCIe 3.0)

PCI Express 3.0 (PCIe 3.0) là một phiên bản tiếp theo của chuẩn PCI Express (PCIe), được giới thiệu vào năm 2010. Phiên bản này tăng gấp đôi băng thông so với PCIe 2.0, mang lại hiệu suất truyền tải dữ liệu cao hơn.

Một điểm đáng chú ý của PCIe 3.0 là khả năng tương thích ngược với các sản phẩm sử dụng chuẩn PCIe cũ. Điều này giúp giảm chi phí chuyển đổi giữa hai thế hệ, vì các card hoặc thiết bị PCIe 2.0 vẫn có thể hoạt động trên các hệ thống hỗ trợ PCIe 3.0, mà không cần thay đổi phần cứng.

4. PCI Express 4.0 (PCIe 4.0)

PCI Express 4.0 (PCIe 4.0) là một phiên bản tiếp theo của chuẩn PCI Express (PCIe), được giới thiệu vào năm 2017. Phiên bản này có tốc độ truyền dữ liệu là 16 Gbps, gấp đôi so với PCIe 3.0. Ngoài ra, mỗi làn PCIe 4.0 cũng hỗ trợ băng thông lớn gấp đôi so với PCIe 3.0, đạt tối đa 32 GB/s với khe cắm 16 làn.

PCIe 4.0 mở rộng khả năng sử dụng của nó đến các thiết bị như laptop, máy tính bảng và điện thoại thông minh. Chuẩn PCIe 4.0 vẫn duy trì khả năng tương thích ngược với các chuẩn PCIe cũ và mới thông qua cả phần mềm và phần cứng. Điều này đồng nghĩa rằng các card hoặc thiết bị PCIe từ các thế hệ trước vẫn có thể hoạt động trên hệ thống hỗ trợ PCIe 4.0 mà không cần thay đổi phần cứng.

5. PCI Express 5.0 (PCIe 5.0)

PCI Express 5.0 (PCIe 5.0) là một phiên bản mới nhất của chuẩn PCI Express (PCIe), được chính thức giới thiệu vào cuối năm 2019. Phiên bản này có tốc độ truyền dữ liệu lên đến 32 Gbps, là một sự tăng đáng kể so với phiên bản trước đó.

Với việc CPU và GPU ngày càng có cấu trúc phức tạp và hiệu năng mạnh mẽ hơn, mọi độ trễ đều trở thành một vấn đề quan trọng. Vì vậy, PCIe 5.0 trở nên ngày càng cần thiết để đáp ứng yêu cầu hiệu suất cao.

CPU Alder Lake thế hệ thứ 12 của Intel sẽ là một trong những nền tảng đầu tiên hỗ trợ giao tiếp PCIe 5.0, dự kiến được ra mắt vào nửa cuối năm 2021. Điều này đồng nghĩa rằng các hệ thống mới sẽ có khả năng sử dụng PCIe 5.0 và tận dụng được tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và hiệu suất tốt hơn của chuẩn này.

So sánh PCIe 4.0 và PCIe 3.0

PCI Express 4.0 (PCIe 4.0) và PCI Express 3.0 (PCIe 3.0) là hai phiên bản khác nhau của chuẩn PCI Express (PCIe). Dưới đây là một số điểm so sánh giữa hai phiên bản này:

• Tốc độ: PCIe 4.0 có tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 16 Gbps trên mỗi làn, gấp đôi so với PCIe 3.0 với tốc độ là 8 Gbps trên mỗi làn. Điều này cho phép PCIe 4.0 đạt hiệu suất truyền dữ liệu cao hơn và nhanh hơn.
• Băng thông: PCIe 4.0 cung cấp băng thông lớn hơn so với PCIe 3.0. Với khe cắm 16 làn, PCIe 4.0 có băng thông tối đa là 32 GB/s, trong khi PCIe 3.0 chỉ đạt được 16 GB/s. Điều này cho phép PCIe 4.0 xử lý lượng dữ liệu lớn hơn và hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu băng thông cao.
• Tương thích ngược: PCIe 4.0 vẫn tương thích với PCIe 3.0 và các phiên bản PCIe trước đó. Điều này có nghĩa rằng các card hoặc thiết bị PCIe 3.0 vẫn có thể hoạt động trên hệ thống hỗ trợ PCIe 4.0, mà không cần thay đổi phần cứng.
• Hỗ trợ nền tảng: PCIe 4.0 được hỗ trợ trên các nền tảng mới nhất, bao gồm CPU và bo mạch chủ hỗ trợ chuẩn này. Trong khi đó, PCIe 3.0 đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm và được hỗ trợ trên nhiều nền tảng khác nhau.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu suất thực tế của giao tiếp PCIe còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như bộ nhớ flash, tốc độ xử lý của bộ điều khiển và điều kiện môi trường. Do đó, tốc độ và hiệu suất thực tế có thể khác nhau giữa các thiết bị và ứng dụng khác nhau, dù sử dụng PCIe 4.0 hay PCIe 3.0.

Kích thước cổng PCIe

Cổng PCI-E (PCI Express) có bốn kích thước phổ biến là x1, x4, x8 và x16. Các kích thước này chỉ ra số làn mà một khe cắm PCI-E có khả năng hỗ trợ. Mỗi làn đại diện cho một kênh truyền dữ liệu độc lập.

Tuy nhiên, kích thước của cổng PCI-E và số lượng làn không nhất thiết phải khớp nhau, vì chuẩn PCI-E cho phép linh hoạt trong việc kết nối các thiết bị riêng lẻ. Tuy nhiên, vẫn có những giới hạn về thông lượng của chipset, điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của các khe cắm PCI-E.

Ví dụ, một bo mạch chủ giá rẻ có thể chỉ hỗ trợ một khe cắm PCI-E x8 vì sự hạn chế của chipset, mặc dù khe cắm này về mặt vật lý có thể chứa một card PCI-E x16.

Khi mua các loại card mở rộng hoặc nâng cấp cho khe PCI-E, bạn cần lưu ý về kích thước và số làn truyền dữ liệu của các cổng PCI-E hiện có trên bo mạch chủ. Thông tin này thường được nhà sản xuất ghi chú rõ trên bo mạch chủ hoặc trong hướng dẫn sử dụng.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng một card rời chỉ cần ngắn hơn khe PCI-E trên bo mạch chủ để có thể cắm vào. Ví dụ, một card có kích thước x1 có thể cắm được vào khe PCI-E x1, x4, x8 và x16. Tương tự, một card có kích thước x8 sẽ vừa với khe PCI-E x8 và x16.

Như vậy, khi chọn mua và sử dụng các card mở rộng cho khe PCI-E, cần kiểm tra kích thước và số làn truyền dữ liệu của cổng PCI-E trên bo mạch chủ để đảm bảo khả năng tương thích và sử dụng hiệu quả.

So sánh PCIe và PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) là một chuẩn giao tiếp được sử dụng để kết nối các linh kiện phần cứng trong máy tính như bo mạch chủ, RAM, card đồ họa, card âm thanh, card mạng, chuột, bàn phím, loa máy tính và nhiều linh kiện khác. Các chuẩn PCI khác nhau có tốc độ truyền dữ liệu khác nhau.

Trong khi đó, PCIe (PCI Express) là một thế hệ tiếp theo của chuẩn giao tiếp PCI, với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với PCI truyền thống. PCIe thường được sử dụng cho các kết nối giữa bo mạch chủ và các card mở rộng như card đồ họa, card mạng, card âm thanh, hoặc các ổ cứng SSD. PCIe cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, khả năng mở rộng linh hoạt hơn và hiệu suất cao hơn so với PCI.

Ví dụ, nếu bạn muốn nâng cấp card đồ họa trong máy tính của mình, các card đồ họa hiện đại thường sử dụng kết nối PCIe để tận dụng tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, giúp cải thiện hiệu suất đồ họa của máy tính. Trong khi đó, các linh kiện như RAM, card mạng hay card âm thanh có thể sử dụng kết nối PCI hoặc PCIe tùy thuộc vào sự tương thích và yêu cầu của hệ thống.

Tóm lại, PCIe là thế hệ tiếp theo của chuẩn giao tiếp PCI, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và hiệu suất cao hơn. Nó được sử dụng chủ yếu cho các card mở rộng như card đồ họa, card mạng và card âm thanh. Trong khi đó, PCI vẫn được sử dụng cho các linh kiện phần cứng khác trong máy tính.

Tạm kết

Hy vọng qua nội dung bài viết bên trên, bạn đọc đã hiểu rõ khái niệm “PCIe là gì?”, từ các thế hệ PCIe cho đến các lợi ích, tính năng và vai trò quan trọng của nó đối với việc xây dựng một máy tính cá nhân. Mong rằng thông tin này sẽ giúp bổ sung kiến thức của bạn về chuẩn kết nối PCIe.

Xem thêm

Tìm hiểu Amazon là gì? Hướng dẫn cách mua hàng trên Amazon tại Việt Nam đơn giản

VIP là gì? Ý nghĩa thuật ngữ VIP và những đặc quyền của VIP bạn sẽ muốn biết

Đừng chần chừ nữa! Khám phá thêm về PCIe và bắt đầu xây dựng chiếc máy tính cá nhân của bạn ngay hôm nay. Ghé FPT Shop để tận hưởng ưu đãi đặc biệt khi mua máy tính để bàn. Hãy đặt ngay để sở hữu máy tính đỉnh cao với cổng PCIe tại FPT Shop!

Máy tính để bàn