PCIe 4.0 và 5.0 là gì?

Tiêu chuẩn PCIe mới hơn đồng nghĩa với kết nối băng thông cao hơn đến GPU, SSD và các thiết bị ngoại vi khác. Hệ thống thế hệ thứ 12 bổ sung hỗ trợ cho PCIe 5.0, trong khi thế hệ thứ 11 bổ sung hỗ trợ cho PCIe 4.0. Tất cả các thế hệ PCIe đều tương thích với thế hệ trước, nên không có lý do gì mà không nâng cấp.

Tiêu điểm:

  • Các tiêu chuẩn PCIe mới hơn cho phép máy tính của bạn sử dụng GPU và SSD mới nhất hết tối đa khả năng.

  • PCIe 4.0 cao gấp đôi băng thông của tiêu chuẩn hiện tại là 3.0; 5.0 lại cao gấp đôi băng thông của 4.0.

  • Các làn CPU PCIe bổ sung cho phép cả GPU và SSD của bạn truy cập vào các làn CPU.

  • Nâng cấp lên SSD PCIe 4.0 chuẩn bị cho hệ thống của bạn cho những cải tiến mới về chơi game như DirectStorage.

  • Mọi thế hệ PCIe đều tương thích ngược.

author-image

By

Các thiết bị PCIe 4.0 ngày càng trở nên phổ biến. Hỗ trợ cho PCIe 4.0 đã được bổ sung các bo mạch chủ và CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 11 và giờ đây, nền tảng thế hệ thứ 12 cung cấp PCIe 5.0 và khả năng tương thích ngược tối đa cho các thiết bị 4.0 và 3.0.

Nhưng điểm khác biệt giữa PCIe 5.0, 4.0, và 3.0 là gì? PCIe có khả năng tương thích ngược như thế nào? Và lợi ích của làn CPU PCIe trong CPU thế hệ thứ 12 và 11 so với làn PCIe chipset là gì?

Hãy cùng tìm hiểu cách thức hoạt động của PCIe 4.0 và tại sao nó là một phần không thể thiếu của nền tảng Thế hệ thứ 11.

PCIe 4.0 là gì?

Nếu bạn đã lắp ráp máy tính trước đó, bạn sẽ nhận ra các khe PCIe chạy ngang trên bo mạch chủ của mình. PCIe (Peri Foreign Component Interconnect Express) là một bus mở rộng băng thông cao thường được sử dụng để kết nối card đồ họa và SSD, cũng như các thiết bị ngoại vi như card chụp và card không dây.

Trên bo mạch chủ, các làn PCIe xuất hiện trong các biến thể x1, x2, x4, x8 và x16. Nhiều làn hơn có nghĩa là nhiều băng thông hơn, cũng như một khe dài hơn. GPU thường được cài đặt ở khe x16 trên cùng, vì nó có băng thông lớn nhất và theo truyền thống, là kết nối trực tiếp nhất với CPU. SSD PCIe m.2 hiện đại sử dụng làn x4.

Mỗi thế hệ PCIe nhanh gấp đôi so với thế hệ trước. Trong khi PCIe 3.0 có tốc độ truyền dữ liệu 8 gigatransfer mỗi giây, PCIe 4.0 truyền dữ liệu với tốc độ 16 GT/s và PCIe 5.0 với tốc độ 32 GT/s. (Tốc độ bit được đo bằng gigatransfers để hiển thị tốc độ tối đa lý thuyết trước khi mã hóa — tốc độ thực hiện có thể chậm hơn.)

Về bề ngoài, các khe PCIe mới hơn trông giống như 3.0. Chúng cũng có cả tính năng tương thích ngược và tương thích: bạn không chỉ có thể kết nối SSD PCIe 3.0 với khe cắm PCIe 4.0, bạn còn có thể kết nối SSD PCIe 4.0 vào khe cắm 3.0.

Làn PCIe là làn gì?

Ưu điểm chính của CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 12 và 11 là việc bổ sung các làn PCIe CPU theo tiêu chuẩn mới. CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 12 có tối đa 16 làn PCIe CPU 5.0 và tối đa 4 làn PCIe CPU 4.0, trong khi các CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 11, chẳng hạn như Intel® Core™ i9-11900K có tới 20 làn PCIe CPU 4.0.

Không phải tất cả các làn PCIe đều hoạt động theo cùng một cách - các làn PCIe của CPU kết nối trực tiếp với CPU, trong khi các làn chipset (hoặc “làn PCH”) đi qua chipset của bo mạch chủ, kết nối với CPU thông qua liên kết DMI (Giao diện Phương tiện Trực tiếp).

PCH thường quản lý các tính năng trên bo mạch chủ của bạn như thiết bị USB, mạng Wi-Fi và Ethernet cũng như âm thanh tích hợp. Vì liên kết giữa CPU và chipset bị giới hạn ở tổng băng thông x8 3.0, nên có thể làm bão hòa liên kết nếu bạn cắm nhiều thiết bị lưu trữ và sử dụng các tài nguyên khác. Kết nối trực tiếp với CPU sẽ vượt qua nghẽn cổ chai này.

Với 20 làn PCIe CPU có trong CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 11, các nhà sản xuất máy tính có thể đồng thời linh hoạt cung cấp cho GPU và SSD NVMe đường dẫn tối ưu đến CPU. Các CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 12 có tùy chọn tương tự ở băng thông thậm chí cao hơn, do 16 PCIe CPU 5.0 của chúng có tốc độ gấp đôi tốc độ của 4.0.

Trước đây, người dùng có 16 làn PCIe 3.0 chỉ có thể tận dụng đường dẫn tối ưu này đến CPU của họ bằng cách giảm một nửa băng thông cho GPU, khiến gây ra một tình trạng nghẽn cổ chai tiềm năng khác.

SSD PCIe m.2 và SSD NVMe sử dụng thẻ riser đã có lợi thế về tốc độ so với các ổ kết nối qua cáp dữ liệu SATA. Thông lượng cao hơn của PCIe cho phép lưu trữ NVMe nhanh chóng xếp hàng nhiều dữ liệu hơn và kết nối trực tiếp với bo mạch chủ giúp giảm độ trễ. Việc kết nối với các làn PCIe CPU giúp giảm độ trễ bằng cách loại bỏ khoảng cách mà dữ liệu phải đi qua chipset.

Tại sao nên nâng cấp lên PCIe 4.0?

Như đã đề cập ở trên, mỗi thế hệ PCIe tăng gấp đôi thông lượng. Tuy nhiên, lợi ích thực sự của PCIe 5.0 là khả năng tương thích ngược hoàn toàn và kiểm chứng tương lai: bạn biết rằng phần cứng mới sẽ không bị tắc nghẽn cổ chai trên hệ thống của bạn.

Hiện tại, SSD PCIe 4.0 được thiết kế để có tốc độ đọc/ghi tối đa cao hơn so với SSD PCIe 3.0, nhưng lợi thế thực tế hiện tại của chúng trong các lĩnh vực như thời gian tải và truyền tệp lớn là rất nhỏ. Tuy nhiên, theo thời gian, các bộ điều khiển bộ nhớ mới sẽ được phát hành và cả trò chơi và ứng dụng đều được kỳ vọng sẽ tận dụng được nhiều lợi thế hơn của ổ SSD hiện đại.

Một cách có thể xảy ra là thông qua các công nghệ sắp tới như DirectStorage, được thiết kế để cải thiện hiệu suất SSD trong khối lượng công việc I/O nặng. Khi SSD trở thành tiêu chuẩn trong phát triển trò chơi thế hệ tiếp theo, điều này có thể dẫn đến những tiến bộ về thời gian tải, phát trực tuyến nội dung và thiết kế cấp độ.

Băng thông cao hơn của PCIe 4.0 và 5.0 cũng có thể có lợi cho card đồ họa, vì thông lượng cao hơn giúp cho phép truyền dữ liệu sang VRAM nhanh hơn. Nhưng trong khi các thiết lập PCIe 4.0 vượt trội hơn 3.0 trong các điểm chuẩn tổng hợp, thì những lợi ích trong thế giới thực cho việc chơi game hiện là rất nhỏ.

Một số thử nghiệm cho thấy rằng ngay cả khi chạy trò chơi ở chất lượng 4K với các thẻ đồ họa hiện tại cũng sẽ không làm bão hòa băng thông của khe cắm PCIe 3.0 x16. Có thể có một số lợi thế nhỏ về FPS khi so sánh cùng một GPU chạy trong cấu hình PCIe 4.0 với 3.0, nhưng sự khác biệt đủ nhỏ để không thể nhận ra.

Tóm lại, máy tính để bàn thế hệ thứ 1112 cung cấp một nền tảng cho phép bạn tự do nâng cấp. Chúng giúp đảm bảo rằng bạn có thể tận dụng tối đa các thiết bị trong tương lai mà sẽ khai phá thêm tiềm năng của máy tính của bạn.

Tôi cần gì cho PCIe 4.0 hoặc 5.0?

CPU. Đối với PCIe 5.0, bạn sẽ cần một CPU Intel® Core™ thế hệ thứ 12, được thiết kế để hỗ trợ chơi game từ đầu với lên đến 16 làn PCIe CPU 5.0 và lên đến bốn làn PCIe CPU 4.0. Đối với PCIe 4.0, bạn sẽ cần một CPU máy tính để bàn Intel® Core™ thế hệ thứ 11, được thiết kế để hỗ trợ chơi game ngay từ đầu với các tính năng như PCIe 4.0 và lên đến 20 làn PCIe CPU.

Bo mạch chủ. Đối với CPU thế hệ thứ 12, bạn sẽ cần chipset Dòng 600 với ổ cắm LGA 1700. Đối với thế hệ thứ 11, bạn sẽ cần có một bo mạch chủ 500 Series từ các dòng Z590 hoặc B560. 

Thiết bị PCIe 4.0 và 5.0 Mặc dù bạn có thể không sử dụng SSD hoặc GPU PCIe 4.0 trong quá trình lắp ráp hoặc mua ban đầu, nhưng có thể dễ dàng hiểu được lý do tại sao hỗ trợ lại hữu ích. Có thể các cổng của trò chơi console mới bắt đầu phụ thuộc nhiều hơn vào việc truyền trực tuyến trong nội dung và ổ SSD PCIe 4.0 cung cấp trải nghiệm mượt mà hơn hẳn. Hoặc thế hệ GPU tiếp theo được hưởng lợi từ thông lượng gấp đôi của các khe cắm PCIe 4.0 và 5.0. (Lưu ý rằng các thiết bị PCIe 3.0 cũng sẽ hoạt động bình thường trên nền tảng PCIe 4.0 hoặc 5.0, nhờ khả năng tương thích ngược.)

Tại sao PCIe 4.0 và 5.0 lại quan trọng?

Nền tảng PCIe 5.0 và 4.0 giúp bạn linh hoạt hơn. Bạn sẽ có nhiều lựa chọn hơn khi mua thiết bị ngoại vi mới và nhiều lựa chọn hơn khi định cấu hình chúng. Và với PCIe 5.0, bạn sẽ có nhiều thời gian hơn nữa trước khi các sản phẩm trong tương lai làm bão hòa băng thông khả dụng.

Nhiều người dùng thay thế ổ đĩa lưu trữ hoặc thẻ đồ họa của họ tại một số thời điểm trong vòng đời của hệ thống. Nếu bạn là một trong số họ, hỗ trợ PCIe 5.0 đảm bảo rằng bạn sẽ có thể sử dụng hết khả năng của các ổ SSD và GPU tiên tiến được phát hành trong vài năm.

Ngoài ra, 20 làn CPU PCIe cung cấp cho hai thiết bị ngoại vi quan trọng nhất của hệ thống - GPU và SSD - kết nối trực tiếp hơn với CPU, có khả năng giảm độ trễ.

Rất khó để dự đoán những thiết bị ngoại vi mới mà mọi người có thể muốn trong một hoặc hai năm tới, nhưng các hệ thống Thế hệ thứ 12 được thiết kế để có được hiệu suất tối ưu từ chúng.