PCI Express (PCIe 6.0): Có gì mới và khi nào khả dụng?

Đôi khi công nghệ phát triển quá nhanh, đến mức ngay cả những người thường xuyên cập nhật tin tức trong lĩnh vực này cũng phải cảm thấy bất ngờ. Ngành công nghiệp máy tính mới chỉ bắt đầu làm quen với sự phổ biến của PCIe 4.0 trong các sản phẩm tiêu dùng, và PCIe 5.0 cũng mới vừa ra mắt chính thức không lâu. Tuy nhiên, ngay lúc này, PCIe 6.0 đã được phát triển và cũng sẽ sớm được công bố. Vậy có gì đặc biệt ở tiêu chuẩn kết nối “của tương lai” này?

PCIe là gì?

PCIe là viết tắt của Peripheral Component Interconnect Express. Đây về cơ bản là tiêu chuẩn kết nối bo mạch chủ phổ biến. PCIe cho phép các thành phần khác nhau của phần cứng hệ thống “giao tiếp” với bo mạch chủ và những bộ phận khác trong hệ thống. Có thể kể đến như card âm thanh, card đồ họa hay card mạng kết nối với PC. Ngoài ra, PCIe cũng được sử dụng cho các dòng ổ SSD NVMe M.2 nhỏ, hỗ trợ tốc độ cao.

Nếu đã từng tự build PC hoặc tìm hiểu về các mẫu bo mạch chủ hiện đại trong vài năm gần đây, bạn chắc hẳn đã không còn xa lạ với khe cắm PCIe. Các đầu nối PCIe về cơ bản có 4 kiểu chính: x16, x8, x4 và x1. Có thể phân biệt chúng khá dễ dàng vì các khe x16 thường có kích cỡ khá lớn, sau đó nhỏ dần. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng vậy, vì đôi khi một khe PCIe có kích thước lớn như x16 nhưng thực sự chỉ hỗ trợ x8.

Đơn vị “x” cho biết số lượng làn truyền dữ liệu được kết nối với một vị trí nhất định trên bo mạch chủ. Số lượng làn truyền càng cao thì băng thông tiềm năng mà khe PCIe đó hỗ trợ càng lớn, hay nói nôm na là việc kết nối dữ liệu càng nhanh. Hầu hết các card mở rộng hiện đại đều hoạt động tốt nhất trong khe x16, đặc biệt là đối với card đồ họa.

PCIe cũng hỗ trợ một khả năng cực kỳ hữu ích là tương thích ngược giữa các phiên bản. Ví dụ: card được thiết kế với PCIe 2.0 sẽ vẫn có thể hoạt động bình thường trong khe cắm PCIe 6.0, tất nhiên với điều kiện có driver phần mềm phù hợp để vận hành thiết bị.

Có gì mới trong PCIe 6.0?

Đầu tháng 1 năm 2022, tổ chức PCI Special Interest Group (PCI-SIG) đã công bố các thông số kỹ thuật cuối cùng cho PCIe 6.0. Tiêu chuẩn mới hứa hẹn cho tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn và khả năng tương thích ngược hiệu quả hơn.

Kế hoạch của PCI-SIG là tung ra các tiêu chuẩn PCIe mới sau mỗi hai hoặc ba năm, với mục tiêu tăng gấp đôi băng thông truyền tải của các phiên bản trước một cách hiệu quả. PCIe 6.0 chắc chắn cũng không phải ngoại lệ.

Về lý thuyết, một khe cắm PCIe 6.0 x16 có khả năng cung cấp băng thông hai chiều tối đa là 256 gigabyte mỗi giây (GB/s), so với 128GB/s của PCIe 5.0. Để dễ hình dung, hãy tưởng tượng bạn sở hữu một chiếc card đồ họa kết nối qua cổng PCIe 6.0. Số băng thông hai chiều đó cho biết tổng lượng dữ liệu mà card có thể gửi đến CPU và CPU gửi lại card. Trong trường hợp của PCIe 6.0, điều này có nghĩa là 128GB/s mỗi chiều với tổng cộng 256GB/s.

Thử so sánh với PCIe 3.0, một tiêu chuẩn đã phổ biến trong nhiều năm và phần lớn vẫn được sử dụng trên các dàn PC mua trước năm 2019. PCIe 3.0 cung cấp băng thông tối đa 32GB/s tích lũy trên một khe cắm x16. Như vậy PCIe 6.0 hỗ trợ băng thông lớn hơn tám lần so với phiên bản PCIe 3.0 vẫn đang được sử dụng rộng rãi. Đó là một mức nâng cấp “điên rồ”. Nhưng trên thực tế, các trò chơi hiện tại sẽ khó có thể bão hòa được nhiều băng thông như vậy. Cải tiến đáng chú ý nhất mà chúng ta có thể thấy với PCIe 6.0 là tốc độ SSD NVMe được cải thiện hiệu quả, giống như khi chuyển đổi sang PCIe 4.0 – SSD thường sử dụng 4 làn PCIe. Nhưng con số cải thiện chính xác chỉ có thể được đưa ra sau khi có các thử nghiệm thực tế chuyên sâu.

PCIe 6.0 khi nào khả dụng?

Theo ước tính của PCI-SIG, những thiết bị hỗ trợ PCIe 6.0 sẽ chỉ được tung ra thị trường sớm nhất vào khoảng đến 12 đến 18 tháng kể từ khi tiêu chuẩn được công bố chính thức. PCIe 6.0 được giới thiệu vào ngày 11 tháng 1 năm 2022, vì vậy, các sản phẩm PCIe 6.0 sẽ ra mắt sớm nhất vào đầu năm 2023, đó là tình huống mọi thứ diễn ra suôn sẻ.

Mức cải tiến về băng thông mà PCIe 6.0 mang lại là thực sự cần thiết trong các lĩnh vực liên quan đến máy học và trí tuệ nhân tạo, chẳng hạn như trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ hay trung tâm dữ liệu, v.v.

Đối với thị trường tiêu dùng, sẽ mất nhiều thời gian hơn vì các nhà sản xuất CPU phải tính toán kỹ lưỡng thời điểm phát hành thiết bị hỗ trợ PCIe 6.0. Hiện tại, toàn ngành mới chỉ vừa bước vào kỷ nguyên PCIe 4.0 cho PC gia đình. AMD đã phát hành CPU hỗ trợ PCIe 4.0 đầu tiên cho người tiêu dùng vào giữa năm 2019, trong khi Intel là đầu năm 2021. Về card đồ họa, AMD đã phát hành GPU PCIe 4.0 đầu tiên cũng vào năm 2019, trong khi NVIDIA là năm 2020.

Tuy vậy, việc chuyển đổi sang PCIe 6.0 có thể đồng nghĩa với chi phí nâng cấp không quá cao. Card đồ họa PCIe 6.0 không có khả năng yêu cầu kết nối x16 lớn hơn, điều này có thể dẫn đến chi phí nâng cấp phần cứng được tinh giản, trong khi vẫn duy trì băng thông tối đa của card đồ họa.

Với những lợi thế nêu trên, hy vọng quá trình chuyển đổi sang PCIe 6.0 sẽ diễn ra nhanh chóng, với giả định rằng các rào cản kỹ thuật không gây ra sự chậm trễ nghiêm trọng.