Sự xuất hiện của tiêu chuẩn PCI Express (PCIe) là để đáp ứng nhu cầu về băng thông cao hơn, tính linh hoạt cao hơn và hiệu suất tốt hơn của các thiết bị mạng. PCIe đã được phát triển đầy đủ và ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị mạng sau khi ra mắt, đặc biệt là đối với Card PCIe.
1. Card PCIe là gì?
Card PCIe (hay còn gọi là Card PCI Express, Card dựa trên PCIe) đề cập đến một loại bộ điều hợp mạng có giao diện PCIe, được sử dụng trong các kết nối cấp bo mạch chủ như một giao diện Card mở rộng. Cụ thể, Card mở rộng dựa trên PCIe được thiết kế để phù hợp với các khe cắm dựa trên PCIe trong bo mạch chủ của các thiết bị như máy chủ, máy chủ và bộ chuyển mạch mạng. Hầu hết các bo mạch chủ của PC gần đây đều có khe cắm PCIe chỉ dành cho Card PCIe được lắp vào khe cắm PCIe tương ứng. (Khe cắm rộng bằng hoặc rộng hơn Card.)
PCI vs PCI-X vs PCI-E là ba phiên bản của bộ điều hợp mạng với thiết kế và cấu trúc liên kết khác nhau. Card PCIe mới nhất đã có những cải tiến và trở thành xu hướng tất yếu khi lựa chọn card mạng.
2. Card PCIe hoạt động như thế nào?
Thay vì hoạt động như một bus xử lý dữ liệu từ nhiều nguồn, Card PCI Express có thể đạt được một loạt các kết nối point-to-point thông qua các công tắc để kiểm soát nơi dữ liệu cần đến. Sau khi lắp card mạng PCIe, một kết nối logic sẽ được hình thành giữa khe cắm và Card để giao tiếp, được gọi là kết nối hoặc liên kết, cho phép kênh giao tiếp point-to-point giữa hai cổng PCIe và cho phép cả hai cổng gửi và nhận các yêu cầu và gián đoạn PCI thông thường.
Như hình sau minh họa, khe PCIe chứa một hoặc nhiều làn đường (lanes). Đối với liên kết x2, mỗi làn bao gồm hai cặp truyền dữ liệu khác nhau, một cặp để truyền dữ liệu và một để nhận dữ liệu. Do đó, mỗi làn đường bao gồm bốn dây hoặc dấu vết tín hiệu.
3. Phân loại Card PCIe?
3.1. Dựa trên kích thước Card PCIe
Kích thước của bất kỳ Card PCI Express nào thường được biểu thị bằng số lanes. Nói chung, có năm kích thước vật lý của Card PCIe: x1, x4, x8, x16 và x32. (FYI, PCIe x32 tồn tại với tối đa 32 lanes, nhưng nó cực kỳ hiếm và không phải là chủ đạo.) Số sau “x” đề cập đến số lanes trong khe PCIe. Ví dụ: Card PCIe x4 có nghĩa là Card có bốn lanes.
Trong các ứng dụng, bạn sẽ cần lắp Card PCIe vào khe cắm PCIe của máy chủ hoặc máy chủ có cùng kích thước và cấu hình của Card đó. Tuy nhiên, đối mặt với các trường hợp như thiếu khe cắm, Card PCIe cũng có thể được lắp vào một khe cắm rộng hơn. Ví dụ: bạn có thể đặt Card PCIe x8 vào khe cắm PCIe x16 khi khe cắm PCIe x8 đã bị chiếm dụng, nhưng Card đó sẽ luôn chạy ở chế độ PCIe x8. Để biết thêm chi tiết về kích thước Card PCIe, bạn có thể tham khảo bảng sau.
Chiều rộng khe cắm PCIe | Số lượng chân (Pins) | Chiều dài |
PCIe x1 | 18 | 25 mm |
PCIe x4 | 21 | 39 mm |
PCIe x8 | 49 | 56 mm |
PCIe x16 | 82 | 89 mm |
3.2. Dựa trên các phiên bản Card PCIe
PCIe 1.0 ban đầu được ra mắt vào năm 2003. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông cao hơn, bốn phiên bản liên tiếp đã được giới thiệu ra thị trường bao gồm PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0 và PCIe 5.0. PCIe 6.0 sẽ ra mắt trong tương lai không xa. Năm phiên bản Card PCIe được áp dụng tương ứng với năm thế hệ tiêu chuẩn: PCIe 1.x, PCIe 2.x, PCIe 3.x, PCIe 4.x và PCIe 5.x. PCIe 6.x đã được phát hành vào khoảng năm 2021.
Điều đáng nói là tất cả các phiên bản Card PCIe đều tương thích ngược. Điều đó có nghĩa là, bất kỳ phiên bản nào của Card PCIe và bo mạch chủ đều có thể hoạt động cùng nhau ở chế độ của phiên bản thấp nhất. Trong bảng sau, so sánh tốc độ truyền giữa năm phiên bản PCIe điển hình.
Phiên bản | Năm Giới thiệu | Tốc độ | Tỷ lệ | Mã dòng Line code |
PCIe 1,0 | 2003 | 2,5 GT/giây (250 MB/giây) | 40 GT / giây (4,0 GB / giây) | 8b/10b |
PCIe 2,0 | 2007 | 5,0 GT/giây (500 MB/giây) | 80 GT / giây (8,0 GB / giây) | 8b/10b |
PCIe 3,0 | 2010 | 8,0 GT/giây (984,6 MB/giây) | 128 GT / giây (15,75 GB / giây) | 128b/130b |
PCIe 4,0 | 2017 | 16,0 GT/giây (1969 MB/giây) | 256 GT / giây (31,51 GB / giây) | 128b/130b |
PCIe 5,0 | 2019 | 32,0 GT/giây (3938 MB/giây) | 512 GT / giây (63,02 GB / giây) | 128b/130b |
4. Làm thế nào để chọn một Card PCIe mong muốn?
Đầu tiên và quan trọng nhất, để sử dụng Card PCI Express, máy tính của bạn phải có sẵn ít nhất một khe cắm PCI Express. Nếu bạn đang áp dụng mạng có dây mà không cần mua một hệ thống được thiết kế, thì bạn nên tìm kiếm một số Card PCIe. Một số yếu tố cần chú ý khi lựa chọn Card PCIe phù hợp:
- Phiên bản Card PCIe và chiều rộng khe cắm: đảm bảo rằng loại Card PCI Express tương thích với thiết bị và môi trường mạng hiện tại của bạn.
- Tiêu chuẩn giao thức: liệu Card có hỗ trợ các tiêu chuẩn bạn cần như RDMA, RoCE, iSCSI và FCoE hay không là điều cần thiết để biết trước khi mua.
- Bộ điều khiển: chip của Intel, Broadcom, Mellanox và Realtek đang là xu hướng.
Sau khi xác định ba yếu tố đã đề cập ở trên, vẫn có một số biến thể ảnh hưởng đến lựa chọn của bạn như tốc độ truyền, số cổng, loại đầu nối, hệ điều hành, thương hiệu và giá cả, v.v.