Sự khác biệt giữa PCIe 3.0, PCIe 4.0 và PCIe 5.0 là gì?

Đôi khi, thật khó để tin rằng công nghệ đang phát triển nhanh chóng tới mức nào. AMD vừa giới thiệu tới người dùng dòng CPU Ryzen 3000, đi kèm với PCI Express 4.0 - một trong những tính năng nổi bật của hãng này. Intel bắt kịp đối thủ với các CPU Rocket Lake, ra mắt vào năm 2021. Tuy nhiên, có vẻ như ngành công nghiệp này đã sẵn sàng để tiến lên một bước nữa. Các CPU Intel thế hệ thứ 12 Alder Lake được đồn đoán sẽ đi kèm với phiên bản PCI Express 5.0 mới.

Câu hỏi đặt ra: sự khác biệt giữa PCIe 5.0 và các phiên bản hiện có là gì? Có đáng để chúng ta quan tâm không? Cùng Quantrimang.com đi tìm câu trả lời qua bài viết sau đây nhé!

PCIe 5.0 so với PCIe 4.0: Tăng gấp đôi băng thông

Phần lớn, cải tiến lớn nhất giữa các thế hệ PCI Express là luôn tăng băng thông lên gần gấp đôi.

Tốc độ truyền trong phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn này, PCIe 1.0, là khoảng 250MB/s trên một làn đơn (x1) và có khả năng là 2,5GT/s (gigatransfers). Với sự xuất hiện của PCIe 2.0, tốc độ này đã được tăng gấp đôi lên lần lượt là 500MB/s và 5GT/s.

Với PCIe 4.0, tốc độ tăng lên 1,97GB/s và 16GT/s, gấp đôi so với 985MB/s và 8GT/s của PCIe 3.0. Cứ như vậy mỗi thế hệ mới tăng gấp đôi (hoặc gần gấp đôi) băng thông của phiên bản tiền nhiệm.

PCIe 5.0 không phải là một ngoại lệ. PCIe 5.0 là sự kế thừa trực tiếp của tiêu chuẩn PCIe 4.0. Và một lần nữa, băng thông và tốc độ gigatransfer tăng gấp đôi so với thế hệ trước, cho phép dữ liệu được truyền với tốc độ nhanh hơn đáng kể. Tốc độ truyền 32 gigatransfer/giây hay 32GT/s và 3,94GB/s đều sẽ xuất hiện. PCIe 4.0 đã rất nhanh (bạn chỉ cần nhìn vào SSD NVMe hỗ trợ PCIe 4.0 và các loại tốc độ đọc/ghi mà nó có thể đạt được), nhưng PCIe 5.0 sẽ còn nhanh hơn gấp đôi với cùng một số làn.

Tất nhiên, tăng gấp đôi tốc độ nói thì dễ hơn làm. Mặc dù kết nối vật lý vẫn giữ nguyên và PCIe 5.0 sẽ vẫn hoàn toàn tương thích ngược với các thế hệ PCI Express trước đó, nhưng những yêu cầu sẽ thay đổi để phù hợp với tốc độ cao hơn. Ví dụ, các bo mạch chủ hỗ trợ PCIe 5 sẽ cần phải bổ sung thêm những khả năng lớn hơn để xử lý tình trạng mất tín hiệu và nhiễu. Điều này là do việc chạy nhanh hơn có thể gặp phải nhiều vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu (SI) và điều đó cần được tính đến để hạn chế lỗi càng nhiều càng tốt.

Phiên bản sau của PCI Express, PCIe 6.0, đã được phát triển, sẽ được hỗ trợ về mặt tăng băng thông và tính toàn vẹn của tín hiệu bằng cách sử dụng tín hiệu PAM-4. Tuy nhiên, PCIe 5.0 sẽ cần sử dụng nhiều phương pháp thông thường hơn để tạo không gian cho những tốc độ cao hơn này: Bo mạch chủ chất lượng tốt hơn và PCB dày hơn với nhiều lớp để giảm thiểu suy hao tín hiệu và trở kháng.

Tại sao bạn cần quan tâm đến PCI Express 5.0?

Những thứ như card đồ họa không thực sự cần lượng băng thông quá lớn mà PCIe 5.0 mang lại, ít nhất là chưa phải lúc này. Rốt cuộc, thậm chí ngay cả thiết bị mạnh nhất từ ​​dòng sản phẩm hiện tại của NVIDIA, RTX 3090, cũng chưa sử dụng hết hoàn toàn khả năng của PCIe 4.0 x16.

Tuy nhiên, có nhiều trường hợp sử dụng mà PCIe 5.0 sẽ trở nên hữu ích, đối với cả người dùng bình thường và các trường hợp chuyên nghiệp hơn. Các thiết bị có thể được hưởng lợi từ việc có nhiều băng thông hơn nếu sử dụng một cách hợp lý, trong khi những thiết bị khác không thực sự cần nhiều tốc độ có thể hoạt động hiệu quả hơn thông qua việc sử dụng ít làn hơn.

Về phía người tiêu dùng, lợi ích chính của PCIe 5.0 là lưu trữ tốc độ cao. Về mặt lưu trữ, ổ NVMe với tốc độ PCIe 5.0 sẽ rất nhanh. Ví dụ, chiếc 980 Pro của Samsung, thường được coi là ứng viên “hạng vàng” của ổ PCIe 4.0, có thể đạt tốc độ đọc tuần tự lên đến 6.900 megabyte mỗi giây. Một ổ với PCIe 5.0 có thể đạt gấp đôi tốc độ đó.

Bộ nhớ tốc độ cao quan trọng hơn bao giờ hết với những thứ như DirectStorage của Microsoft, hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm chơi game. Vì vậy, mặc dù PCIe 5.0 không hoàn toàn cần thiết ngay bây giờ, nhưng có khả năng nó sẽ hữu ích trong tương lai.

PCIe 5.0 cũng sẽ trở nên rất quan trọng trong các trung tâm dữ liệu, vì khả năng lưu trữ nhanh và mạng tốc độ cao là điều cần thiết cho giao tiếp. Một số interface mạng máy chủ đang xem xét việc chuyển đổi từ mạng 100 GbE sang 400 GbE trong tương lai không xa và PCIe 5.0 sẽ có thể thực hiện được điều này.

Băng thông song công của liên kết PCIe 5.0 x16 là 128GB/s. Một liên kết song công 400 GbE yêu cầu băng thông 800Gbps. Tính theo byte, điều này có nghĩa là băng thông tổng hợp mà kết nối PCIe 5.0 x16 có thể xử lý là 100GB/s.

Khi nào PCIe 5.0 sẽ xuất hiện?

Tiêu chuẩn này đã được phát hành. Thông số kỹ thuật PCI Express 5.0 cuối cùng được phát hành vào ngày 29 tháng 5 năm 2019 và Jiangsu Huacun đã giới thiệu trình điều khiển PCIe 5.0 đầu tiên vào tháng 11 năm 2019.

Tuy nhiên, vẫn chưa thấy chuẩn này trong bất kỳ sản phẩm hoàn thiện nào cho đến nay. Các CPU mới nhất của Intel và AMD, Rocket Lake và Zen 3, hiện chỉ tương thích với PCIe 4.0, cũng như hầu hết các thiết bị ngoại vi PCI Express hiện có trên thị trường, cho dù là card đồ họa hay NVMe SSD.

Tuy nhiên, chúng sẽ sớm ra mắt. Hy vọng các CPU thế hệ thứ 12 của Intel, có tên là Alder Lake, sẽ hỗ trợ PCIe 5.0 cho máy tính để bàn. Những CPU này sẽ được tung ra thị trường vào đầu năm 2022. Alder Lake cũng sẽ ra mắt với một socket mới, hỗ trợ RAM DDR5 và mới chipset của bo mạch chủ. Đối với AMD, mặc dù các CPU mới sẽ sớm ra mắt với socket AM5, nhưng chúng không được mong đợi sẽ đi kèm với hỗ trợ PCIe 5.0 ngay từ đầu. Thay vào đó, có thể phải mất một vài thế hệ trước khi AMD bắt đầu hành động.