PCIe là gì? Cơ chế hoạt động, tầm quan trọng và các thế hệ PCIe
PCIe không chỉ đơn thuần là một chuẩn kết nối và được xem như "xương sống" của hệ thống máy tính hiện đại. Nhờ PCIe, dữ liệu được truyền tải với tốc độ "chóng mặt", mở ra cánh cửa cho những trải nghiệm tuyệt vời từ chơi game đỉnh cao đến xử lý dữ liệu nặng.
Vậy, PCIe thực sự là gì và cơ chế nào ẩn chứa đằng sau công nghệ này? Hãy cùng ThinkPro khám phá trong bài viết dưới đây!
1. PCIe là gì? Tầm quan trọng và ứng dụng của PCIe
Những thông tin hữu ích, quan trọng bạn có thể thu được khi đọc bài viết này bao gồm:
Định nghĩa PCIe, tầm quan trọng, ứng dụng, cơ chế hoạt động, các phiên bản và kích thước khe cắm của chuẩn giao tiếp PCIe.
So sánh tốc độ, băng thông, hiệu năng giữa 2 chuẩn là PCIe và PCI.
Giải đáp số câu hỏi liên quan đến PCIe: So sánh PCIe 4.0 và PCIe 3.0; nên chọn card đồ họa sử dụng PCIe phiên bản nào; cách để biết mainboard hỗ trợ PCIe phiên bản nào.
2. PCIe là gì? Tầm quan trọng và ứng dụng của PCIe
PCIe, viết tắt của Peripheral Component Interconnect Express, là một chuẩn giao tiếp phần cứng tốc độ cao. Nó cho phép kết nối các thiết bị ngoại vi như card đồ họa, ổ cứng SSD, card mạng, USB,... vào bo mạch chủ (mainboard).
Từ đó, PCIe góp phần rất lớn trong việc cải thiện hiệu năng tổng thể của hệ thống máy tính. Nhờ có PCIe, các tác vụ nặng như gaming, thiết kế đồ họa và xử lý video trở nên mượt mà hơn rất nhiều.
Định nghĩa PCIe, tầm quan trọng và ứng dụng chuẩn kết nổi PCIe
Hiện nay, PCIe cũng dần thay thế cho các chuẩn kết nối cũ như PCI, AGP khi sở hữu những ưu điểm vượt trội như: tốc độ xử lý dữ liệu cao hơn, băng thông lớn hơn,...
Bên cạnh đó, một phiên bản khác là ePCIe (External PCI Express) - chuẩn kết nối PCIe bên ngoài hiện cũng đang nhận được nhiều sự quan tâm, chú ý khi cho phép kết nối thiết bị ngoại vi qua cổng ngoài thay vì khe cắm trong.
3. Cơ chế hoạt động của PCIe
3.1. Giao thức PCIe
Cơ chế hoạt động PCIe theo giao thức PCIe có thể được tóm tắt qua những thông tin sau:
Kết nối vật lý của PCIe có nhiều kích thước khác nhau, bao gồm x1, x4, x8 và x16. Ngoài ra, trên thị trường còn có các cổng x32 nhưng lại cực kỳ hiếm và thường không được dùng trong các hệ thống thông thường.
Kích thước cổng PCIe càng lớn thì càng có nhiều chân kết nối với bo mạch chủ, cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn. Các chân kết nối này gọi là làn (lane), mỗi lane gồm hai cặp, một để gửi và một để nhận dữ liệu.
Trong đó, kết nối PCIe có càng nhiều làn thì tốc độ truyền dữ liệu càng nhanh.
Bên cạnh đó, số lượng chân kết nối đến bo mạch chủ thay đổi tùy theo kích thước cổng PCIe.
Cơ chế hoạt động của PCIe theo giao thức PCIe
3.2. Giao thức Overhead
Cơ chế hoạt động PCIe theo giao thức PCIe có thể được tóm tắt qua những thông tin sau:
Cơ chế mã hóa của PCIe là dùng 10 bit (10b), hay còn gọi là symbol, để đại diện cho 8 bit (8b) dữ liệu thực tế.
Các bit bổ sung trong symbol sẽ tạo thành overhead siêu dữ liệu.
Từ đó, overhead siêu dữ liệu được sử dụng để quản lý việc truyền dữ liệu.
Cơ chế hoạt động của PCIe theo giao thức Overhead
4. Các phiên bản PCIe
4.1. PCIe 1.1
Ra mắt năm 2004, PCI Express 1.1 (PCIe 1.1) là chuẩn PCIe đầu tiên, đạt tốc độ truyền dữ liệu 2,5 Gbps (Gigabit/giây), mang lại hiệu suất truyền tải dữ liệu ấn tượng vào thời điểm đó.
Phiên bản PCI Express 1.1 (PCIe 1.1)
4.2. PCIe 2.0x
Năm 2007, PCI Express 2.0 (PCIe 2.0) được giới thiệu và mang đến thị trường công nghệ sự cải tiến lớn với băng thông tăng gấp đôi lên 5 Gbps (Gigabit/giây) so với phiên bản tiền nhiệm PCIe 1.1.
Đặc biệt, PCIe 2.0 có khả năng tương thích ngược, tức bạn có thể sử dụng card PCIe 1.1 cũ trên bo mạch chủ hỗ trợ PCIe 2.0 mà không gặp vấn đề gì về phần cứng (khe cắm) hay phần mềm.
Phiên bản PCI Express 1.1 (PCIe 1.1)
4.3. PCIe 3.0
Vào năm 2010, PCI Express 3.0 (PCIe 3.0) được giới thiệu như một bước tiến lớn khi tăng gấp đôi băng thông so với PCIe 2.0, đạt tốc độ truyền dữ liệu 8 Gbps (Gigabit/giây) và cải thiện đáng kể hiệu suất truyền tải dữ liệu.
Đặc biệt, một ưu điểm quan trọng của PCIe 3.0 là vẫn tương thích với các chuẩn PCIe cũ. Nhờ vậy, người dùng có thể sử dụng lại card PCIe 2.0 trên hệ thống PCIe 3.0 mà không cần phải đầu tư phần cứng mới, từ đó cũng giúp giảm thiểu chi phí nâng cấp.
Phiên bản PCI Express 3.0 (PCIe 3.0)
4.4. PCIe 4.0
Ra mắt năm 2017, PCI Express 4.0 (PCIe 4.0) tăng gấp đôi tốc độ lên 16 Gbps (Gigabit/giây) và băng thông tối đa 32 GB/s cho khe cắm 16 làn.
Đặc biệt, PCIe 4.0 còn được sử dụng cho nhiều thiết bị di động như laptop, máy tính bảng, điện thoại thông minh…, đồng thời cũng có khả năng tương thích ngược cả về phần mềm lẫn phần cứng với các chuẩn PCIe cũ.
Từ đó, bạn có thể sử dụng card hoặc thiết bị PCIe từ các thế hệ trước mà không cần thay đổi bất kỳ phần cứng nào.
PCI Express 4.0 (PCIe 4.0)
3.1. PCIe 5.0
Cuối năm 2019, chuẩn PCI Express 5.0 (PCIe 5.0) mới nhất đã được giới thiệu, mang đến tốc độ truyền dữ liệu ấn tượng lên đến 32 Gbps, gấp đôi so với phiên bản tiền nhiệm PCIe 4.0.
Với sự phát triển mạnh mẽ của CPU và GPU, độ trễ trong truyền tải dữ liệu trở thành một vấn đề cần được giải quyết. PCIe 5.0 ra đời chính là để đáp ứng nhu cầu hiệu suất ngày càng cao này.
Đồng thời, Intel cũng đã cho ra mắt CPU Alder Lake thế hệ 12 vào nửa cuối năm 2021. Đây là một trong những nền tảng đầu tiên hỗ trợ PCIe 5.0, hứa hẹn sẽ mang đến tốc độ truyền dữ liệu và hiệu suất cao hơn.
Phiên bản PCI Express 5.0 (PCIe 5.0)
5. Kích thước khe cắm PCIe
Các loại cổng PCIe có thể được phân loại theo kích thước sau:
Trong đó, dù chuẩn PCIe hỗ trợ nhiều kết nối, kích thước cổng và số làn (lane) truyền dữ liệu thực tế có thể không tương tương ứng với nhau, nguyên nhân là do giới hạn của chipset trên bo mạch chủ.
Ví dụ: một bo mạch chủ giá rẻ có thể có khe cắm x16 nhưng chipset chỉ hỗ trợ 8 làn, tức là tốc độ tối đa chỉ đạt x8.
Ngoài ra, một điểm cần lưu ý là card PCIe ngắn hơn luôn cắm vừa khe dài hơn. Ví dụ, card PCIe x1 có thể dùng với khe x1, x4, x8, x16. Tương tự, card x8 sẽ vừa với khe x8 và x16.
Do đó, khi chọn mua card mở rộng (card đồ họa, card mạng...), bạn cần kiểm tra kích thước khe cắm PCIe và số làn hỗ trợ trên bo mạch chủ. Thông tin này thường được ghi rõ trên bo mạch hoặc trong sách hướng dẫn.
Kích thước khe cắm PCIe
5. So sánh PCIe và PCICác điểm khác biệt giữa PCIe và PCI có thể được khái quát qua bảng thông tin sau:
Từ đó, PCIe dần thay thế PCI vì ưu điểm PCIe là truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều, mặt khác PCI lại có nhược điểm PCI là tốc độ chậm vì phải chia sẻ "đường" cho nhiều thiết bị. Do đó, PCIe giúp máy tính hoạt động mượt mà và mạnh mẽ hơn nhiều.
So sánh PCIe và PCI
7. Một số câu hỏi liên quan
7.1. So sánh PCIe 4.0 và PCIe 3.0Sự khác biệt giữa chuẩn kết nối PCIe 4.0 và PCIe 3.0 có thể được tóm tắt như sau:
7.2. Tôi nên chọn card đồ họa sử dụng PCIe phiên bản nào?
Để tối ưu hiệu năng, bạn nên chọn card đồ họa PCIe đời mới nhất mà mainboard và CPU hỗ trợ. Hiện tại, PCIe 4.0 là phổ biến và phiên bản PCIe 5.0 cũng đang dần thay thế và trở nên phổ biến hơn.
Nên chọn card đồ họa sử dụng PCIe phiên bản phù hợp
7.3. Làm thế nào để biết mainboard của tôi hỗ trợ PCIe phiên bản nào?
Để biết thông số kỹ thuật mainboard của máy tính, bạn có thể xem trên website của nhà sản xuất hoặc dùng các phần mềm như CPU-Z, GPU-Z.
Xem thêm:
Nâng cấp bộ nhớ laptop: RAM & SSD | Tăng tốc đáng kể
Laptop bao nhiêu GB RAM là đủ? Tư vấn chọn RAM laptop
Nên lựa chọn dung lượng ổ cứng SSD là bao nhiêu cho từng nhu cầu?
RAM LPDDR4X là một chuẩn RAM với nhiều ưu điểm vượt trội, đặc biệt phù hợp với xu hướng sử dụng các thiết bị di động mỏng nhẹ, hiệu năng cao hiện nay. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về RAM LPDDR4X là gì, cũng như nắm được tốc độ, hiệu năng và những lợi ích mà chuẩn RAM này mang lại.
