PCIe Gen 5.0 là gì?
PCIe 5.0 là sự phát triển tiếp theo của giao diện tốc độ cao - thành phần ngoại vi kết nối Express hoặc PCIe. Đây là giao diện bo mạch chủ chung cho các kết nối ngoại vi hoặc điểm cuối, chẳng hạn như card đồ họa, SSD, Wi-Fi và phần cứng Ethernet.

Tổng quan về PCIe

PCIe Gen 1.0 ban đầu được giới thiệu vào năm 2003 bởi Peripheral Component Interconnect Special Interest Group (PCI-SIG). Thông số kỹ thuật cho các thế hệ PCIe 2.0, 3.0, 4.0 và 5.0 đã được phát hành vào năm 2007, 2010, 2017 và 2019. 

Khi PCI-SIG phát hành thông số kỹ thuật, cần có thời gian để CPU và các thiết bị ngoại vi cung cấp các thông số kỹ thuật đó. Thông số kỹ thuật cho PCIe 5.0 đã được phát hành vào năm 2019, nhưng CPU hỗ trợ PCIe 5.0 không được ra mắt cho đến đầu năm 2022. Hơn nữa, các thiết bị ngoại vi hỗ trợ PCIe 5.0 sẽ không được phát hành cho đến sau đó vào năm 2022.

Còn PCIe Gen 6.0 thì sao?
Giống như PCIe 5.0, PCI-SIG đã xác định thế hệ PCIE tiếp theo. Thông số kỹ thuật cho PCIe 6.0 vừa được phát hành vào tháng 1 năm 2022. Có thể sẽ mất vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm cho các sản phẩm có sẵn trên thị trường để hỗ trợ PCIe 6.0.

Công nghệ PCIe 6.0 là giải pháp kết nối kết nối hiệu quả và có thể mở rộng, sẽ tiếp tục tác động đến các thị trường sử dụng nhiều dữ liệu như trung tâm dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, học máy, HPC, ô tô, IoT và quân sự/hàng không vũ trụ, đồng thời bảo vệ các khoản đầu tư của ngành bằng cách duy trì khả năng tương thích ngược lại với tất cả các thế hệ công nghệ PCIe trước đó.

Sự khác biệt thế hệ PCIe

Nhìn bề ngoài, các khe PCIe mới hơn trông giống như các thế hệ trước. Tuy nhiên, mỗi thế hệ PCIe nhanh gấp đôi so với PCIe tiền nhiệm. Tốc độ này mà dữ liệu hoặc thông tin di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác được đo bằng số liệu của Gigatransfers mỗi giây hoặc GT/s. Đây là tốc độ của các bit (0 và 1) được chuyển mỗi giây từ máy chủ đến thiết bị cuối hoặc điểm cuối. Hãy nhớ rằng, GT/S được cung cấp của đặc điểm kỹ thuật là tốc độ tối đa lý thuyết. Tốc độ trong thế giới thực có thể chậm hơn.

Tốc độ truyền dữ liệu của PCIe 3.0 là 8 gigatransfers mỗi giây hoặc 8 gt/s. PCIe 4.0 chuyển dữ liệu ở mức 16 gt/s và PCIe 5.0 ở mức 32 gt/s. Tốc độ truyền dữ liệu của PCIe 6.0 sẽ là 64 gt/s, theo PCI SIG. Mong muốn nhiều tốc độ hơn vì nó cho phép máy tính xử lý nhiều dữ liệu hơn và cho phép chúng sử dụng các card đồ họa mới nhất (GPU) và ổ cứng trạng thái rắn (SSD) cho toàn bộ tiềm năng của chúng.

PCIe chuyển tiếp và khả năng tương thích ngược

Như đã đề cập, các thế hệ PCIe có cả khả năng tương thích ngược và chuyển tiếp. Điều đó có nghĩa là bạn có thể kết nối SSD PCIe 3.0 với khe cắm PCIe 4.0 và bạn cũng có thể kết nối SSD PCIe 4.0 với khe cắm PCIe 3.0. Nhưng tốc độ sẽ được giới hạn ở thế hệ thấp hơn. Vì vậy, PCIe 4.0 SSD của bạn cắm vào khe cắm PCIe 3.0 sẽ truyền dữ liệu ở tốc độ Gen 3.0.

Giải thích PCIe Lane

Lane PCIe là liên kết vật lý giữa thiết bị hỗ trợ PCIe và bộ xử lý/chipset. Bạn có thể nghĩ về một lane PCIe duy nhất giống như đường cao tốc nơi dữ liệu di chuyển theo cả hai hướng cùng một lúc. Như mọi người mong đợi, băng thông sẽ tăng tuyến tính với số lượng lane PCIe.

Số lượng lane có sẵn bao gồm 1 lane (x1), 4 lane (x4), 8 lane (x8) và 16 lane (x16). Điều đó có nghĩa là có tới 16 lane PCIe hai chiều này có thể được phân bổ cho một thiết bị duy nhất, cho phép nó đạt được sự chuyển dữ liệu băng thông thấp, có độ trễ thấp.

Ví dụ thế giới thực của PCIe 4.0 và PCIe 5.0 trên 16 lane
Hãy cùng xem xét một ví dụ lý thuyết về GPU hoạt động tại PCIe 4.0 và PCIe 5.0.

GPU của bạn sử dụng 16 lane PCIe.
Tỷ lệ bit lý thuyết đỉnh cao của bạn thông qua PCIe 4.0 sẽ là:
16 lane x 16 Gigatransfers mỗi lane = 256 gt/s
Tốc độ bit lý thuyết đỉnh cao của bạn thông qua PCIe 5.0 sẽ là:
16 lane x 32 Gigatransfers mỗi lane = 512 gt/s
Tốc độ truyền dữ liệu được đo bằng gigabits (GB) mỗi giây. Mặt khác, băng thông được đo bằng gigabyte (GB) mỗi giây: 8 gigabits = 1 gigabyte. Xem bảng tham chiếu bên dưới.

Lợi thế khác của băng thông nhiều hơn

Băng thông bổ sung của PCIe 5.0 có nghĩa là các thiết bị có thể đạt được thông lượng tương tự trong khi sử dụng ít lane hơn, do đó giải phóng số lượng lane có sẵn. Ví dụ, một card đồ họa được sử dụng để yêu cầu băng thông X16 để chạy ở tốc độ tối đa có thể chạy với cùng tốc độ với x8, cung cấp thêm 8 lane. Sử dụng ít lane hơn rất quan trọng vì CPU cung cấp một số lượng hạn chế, cần được phân phối giữa các thiết bị.

Tầm quan trọng của mã hóa PCIe

Tốc độ truyền dữ liệu được trích dẫn ở trên - GT/S - là thước đo tốc độ thô. Đó là, có bao nhiêu bit có thể được chuyển trong một giây. Tốc độ dữ liệu phải xem xét chi phí để mã hóa tín hiệu. Hiểu kỹ thuật mã hóa là cần thiết để xác định lượng dữ liệu thực tế có thể được chuyển. Tác động mã hóa đến tốc độ dữ liệu chuyển trực tiếp đến tác động đến băng thông.

PCIe Gen 3.0, PCIe Gen 4.0 và PCIe Gen 5.0 sử dụng sơ đồ mã hóa 128B/130B. Các thế hệ cũ như PCIe Gen 2.0 sử dụng mã hóa 8B/10B. Kỹ thuật mã hóa này chuyển đổi dữ liệu 128 bit thành mã dòng 130 bit. Điều này cho phép phục hồi hợp lý (là quá trình trích xuất thông tin thời gian từ luồng dữ liệu) và đảm bảo sự liên kết của luồng dữ liệu. Hai bit bổ sung chứa một phần mở đầu hỗ trợ phục hồi nhịp của luồng dữ liệu nối tiếp để cho phép người nhận giải mã các tín hiệu truyền. Điều này có nghĩa là, băng thông lý thuyết tối đa tính bằng GBP (Gigabit mỗi giây) của mỗi PCIe Gen 5.0 trông như thế này:

32gt/s * (128b/130b) = 31,51gbps

Biết mã hóa cho phép chúng ta tính toán chi phí cần thiết để truyền các luồng dữ liệu PCIe.

([130b-128b]/130b)*100 = 1,54%

PCIe 5.0 ảnh hưởng đến lựa chọn SSD, NVMe và GPU như thế nào?

Nếu bạn đang mua chipset hỗ trợ PCIe 5.0, chỉ cần nhớ rằng bạn có thể sử dụng điểm cuối PCIe 4.0 ngay bây giờ và nâng cấp khi có điểm cuối PCIe 5.0. Hãy nhớ rằng GPU PCIe 4.0 (hoặc bất kỳ điểm cuối PCIe Gen 4.0 nào khác) sẽ hoạt động giống như GPU PCIe 4.0 ngay cả khi được kết nối với khe cắm PCIe 5.0.

Bộ xử lý nào hỗ trợ PCIe 5.0?
Bộ xử lý Core thế hệ thứ 12 của Intel, có tên mã là “Alder Lake” và Bộ xử lý máy tính để bàn AMD Ryzen 7000 mới được công bố hỗ trợ PCIe Gen 5.0.

Bộ xử lý nào hỗ trợ PCIe 4.0?
Công nghệ PCIe 4.0 khả dụng trên các nền tảng sau, bao gồm:

• Bộ xử lý Core “Rocket Lake” thế hệ thứ 11 của Intel
• CPU Xeon có thể mở rộng “Ice Lake” của Intel
• AMD Ryzen 3000 và 5000 Series
• AMD Threadripper 3000
• Nền tảng máy chủ AMD EPYC Rome