PCIe 5.0 là gì?

PCIe 5.0 có tốc độ gấp đôi PCIe 4.0. Các công cụ phân tích giao thức PCIe thế hệ 5 có khả năng hỗ trợ những hoạt động có tốc độ liên kết dữ liệu 32GT/giây cùng với bộ nhớ, dung lượng lưu trữ và khả năng phân khúc vượt trội để nắm bắt lưu lượng truy cập upstream và downstream với khối lượng cao hơn.

PCIe 5.0 là gì?

Thế hệ thứ 5 của Peripheral Component Interconnect Express (tốc độ kết nối thành phần ngoại vi) được gọi là PCI Express 5.0, PCIe5, PCIe thế hệ 5, PCI v5, hoặc đơn giản là PCIe 5.0. Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2003, công nghệ PCIe đã trở thành interface tiêu chuẩn để kết nối các thành phần tốc độ cao với bo mạch chủ bằng cách sử dụng bus truy cập điểm-điểm.

Việc phát triển và phát hành các thông số kỹ thuật của PCI Express 5.0 diễn ra rất nhanh chóng, mang đến băng thông tăng gấp 2 lần so với chuẩn 4.0 cũ. Chuẩn PCIe 5.0 hoàn thiện đã được phát hành bởi PCI-SIG.

Tốc độ PCIe thế hệ 5

Quy ước nhân đôi tốc độ của PCIe vẫn phù hợp với việc phát hành PCIe 5.0. Sử dụng cùng một phương pháp mã hóa 128b/130b đã là tiêu chuẩn kể từ phiên bản PCIe 3.0, PCIe 5.0 sẽ cung cấp thông lượng 64GB/giây theo mỗi hướng. Vì công nghệ PCIe cho phép dữ liệu truyền song công theo hai chiều, tổng thông lượng cho cả hai hướng kết hợp lên tới 128GB/giây.

Tiêu chuẩn mã hóa trước PCIe 3.0 là 8b/10b, nghĩa là có 8 bit dữ liệu được mã hóa và truyền dưới dạng số 10 bit. Điều này lần lượt tạo ra hệ số chi phí hiệu suất 20%, làm giảm tốc độ truyền bit thô 2,5GT/giây xuống băng thông ròng chỉ 2,0Gbit/giây. Yếu tố chi phí 1,5% hiệu quả hơn này vẫn có hiệu lực với quy ước mã hóa PCIe 5.0.

Tốc độ phi thường của PCIe 5.0 cho phép chuyển nội dung đĩa Blu-ray tương đương sang bộ nhớ điện tĩnh (NVM) trên bo mạch chủ PCI 5.0 trong vòng chưa đầy 1 giây. Mặc dù tốc độ đặc biệt này có vẻ như là một điều xa xỉ, nhưng thực tế những cải tiến đối với kiến ​​trúc mạng trong các lĩnh vực khác đã cần tới tốc độ này. Ví dụ, Ethernet 400G yêu cầu băng thông 50GB/giây ở mỗi hướng để giao tiếp với CPU ở mức công suất tối đa. Với PCIe 4.0, tốc độ 32GB/giây có sẵn trên một khe cắm x16 kích thước đầy đủ được chứng minh là không đủ.

Ngoài Ethernet, chu kỳ cải tiến liên tục này còn được thúc đẩy bởi sự ra đời của các hệ thống thời gian thực với những yêu cầu hiệu suất quan trọng về độ trễ, chẳng hạn như điều khiển tự động, các ứng dụng quốc phòng yêu cầu phản hồi tức thời và nhiều ứng dụng bảo mật tài chính quan trọng nơi các nỗ lực hack phải được ngăn chặn ngay lập tức. Người dùng cá nhân của hệ thống đa GPU và card đồ họa cao cấp cũng có được những lợi ích rõ ràng từ việc tăng cường tốc độ và băng thông của PCIe 5.0.

Đặc điểm kỹ thuật của PCI Express 5.0

Đặc điểm kỹ thuật của PCI Express 5.0 có thể được phân loại là sự phát triển tự nhiên của tiêu chuẩn PCIe tương thích ngược, không có liên kết cố hữu hoặc thay đổi tầng giao vận (transaction layer) nào được bao gồm. Đặc điểm kỹ thuật của 5.0 tiếp tục được hưởng lợi từ việc kiểm soát luồng theo tỷ lệ và các tag mở rộng được thiết lập với PCIe 4.0.

Một trình kết nối CEM mới được chỉ định cho các card bổ trợ cũng đã được thêm vào. Các cải tiến về tính toàn vẹn của tín hiệu và những tính năng thiết kế đầu nối đã cải thiện hiệu suất và độ tin cậy tổng thể. Các cải tiến của lớp vật lý cũng bao gồm bản cập nhật cho EIEOS, các tập được sắp xếp SKP và trình tự cân bằng.

Thông số kỹ thuật của PCI Express 5.0 thường được các nhà sản xuất phần cứng và những người trong ngành ca ngợi. Đặc biệt, những cải tiến được thực hiện để cải thiện khả năng kiểm tra, tăng tốc link training (quá trình phần phát và thu trên một liên kết nối tiếp tốc độ cao giao tiếp với nhau để điều chỉnh cài đặt cân bằng của chúng) và cung cấp hỗ trợ giao thức thay thế đã được công nhận là các đặc điểm đặc biệt của PCIe 5.0. Sự đồng thuận trong ngành này, cùng với tập hợp các điều kiện tiên quyết thực hiện tương đối đơn giản, cần thiết để chuyển đổi từ 4.0 lên 5.0, đã dẫn đầu các mục tiêu thương mại hóa và phát triển phần cứng tích cực.

Tương lai của PCIe 5.0

Nhịp độ phát triển chóng mặt của PCIe dường như sẽ tiếp tục, với bản phát hành thông số kỹ thuật cuối cùng cho PCIe 6.0 dự kiến ​​vào năm 2021. Phiên bản mới này sẽ tiếp tục tăng gấp đôi băng thông truyền thống và khả năng tương thích ngược của chuẩn PCIe, lần này đạt mức 256GB/giây cho băng thông hai chiều đáng kinh ngạc. Điều này sẽ đặt PCIe ngang bằng với băng thông VRAM của GPU cấp thấp.

Để tăng tốc độ gấp hai lần nữa và duy trì các tiêu chuẩn độ tin cậy cao, công nghệ điều chế biên độ xung (PAM4) và sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) sẽ được kết hợp. Trí tuệ nhân tạo (AI) và Machine Learning là những yếu tố hưởng lợi tiềm năng từ cải tiến này, vì hiệu suất của chúng dựa trên sự kết hợp của tốc độ đặc biệt, độ trễ thấp và khả năng truy cập nhanh chóng vào nhiều thiết bị ngoại vi đồng thời.

PCIe thế hệ 5 là một bước nhảy vọt thành công khác trong công nghệ I/O. Có vẻ như đặc điểm kỹ thuật của PCIe 5.0 sẽ bắt kịp với định luật Moore, đồng thời loại bỏ “nút thắt cổ chai” về kiến trúc mạng trong tương lai gần. Với các công cụ kiểm tra PCIe 5.0 mới và cải tiến đến hàng ngày, tiến trình này sẽ tiếp tục thành công thông qua việc phát hành PCIe 6.0 và nhiều thế hệ tương lai sau này.