อินเทลพัฒนาเทคโนโลยี PCIe 5.0 สำหรับการประมวลผลในอนาคต

ลองนึกภาพคอมพิวเตอร์ของคุณเป็นศูนย์กลางการขนส่งความเร็วสูง โดยมีข้อมูลไหลเวียนอย่างต่อเนื่องระหว่างส่วนประกอบต่างๆ หากเส้นทางไม่กว้างพอ แม้แต่ฮาร์ดแวร์ที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่สามารถเข้าถึงศักยภาพสูงสุดได้ นี่คือที่ที่เทคโนโลยี PCI Express (PCIe) มีบทบาทสำคัญในสถาปัตยกรรม PC สมัยใหม่ แต่ PCIe 5.0 และ 4.0 คืออะไรกันแน่? พวกมันเปรียบเทียบกับรุ่นก่อน PCIe 3.0 อย่างไร? และอะไรทำให้เลน CPU-direct แตกต่างจากเลนชิปเซ็ต?

ใครก็ตามที่สร้างคอมพิวเตอร์จะจำช่อง PCIe แนวนอนบนเมนบอร์ดได้ PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ทำหน้าที่เป็นบัสขยายแบนด์วิดท์สูงที่เชื่อมต่อส่วนประกอบสำคัญ เช่น การ์ดกราฟิก ไดรฟ์โซลิดสเตต (SSD) การ์ดจับภาพ และอะแดปเตอร์ไร้สาย ช่องเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นทางหลวงดิจิทัล ทำให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างส่วนประกอบได้อย่างรวดเร็ว

เมนบอร์ดมีช่อง PCIe ในการกำหนดค่าต่างๆ—x1, x2, x4, x8 และ x16—โดยมีเลนมากขึ้นให้แบนด์วิดท์ที่มากขึ้นและช่องทางกายภาพที่ยาวขึ้น การ์ดกราฟิกมักจะใช้ช่อง x16 ด้านบนเพื่อแบนด์วิดท์สูงสุดและการเชื่อมต่อ CPU โดยตรง ในขณะที่ PCIe M.2 SSD สมัยใหม่มักใช้เลน x4

PCIe แต่ละรุ่นจะเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าของรุ่นก่อนหน้า ในขณะที่ PCIe 3.0 ทำงานที่ 8 GT/s (GigaTransfers ต่อวินาที) PCIe 4.0 ทำได้ 16 GT/s และ PCIe 5.0 ทำได้ 32 GT/s (การวัด GT/s แสดงถึงความเร็วสูงสุดตามทฤษฎีก่อนการเข้ารหัส; ปริมาณงานจริงอาจต่ำกว่าเล็กน้อย)

ในแง่ของภาพ ช่อง PCIe ใหม่กว่ายังคงเข้ากันได้กับรุ่นเก่ากว่า ความเข้ากันได้แบบย้อนหลังและไปข้างหน้าหมายความว่าผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อ PCIe 3.0 SSD กับช่อง PCIe 4.0 หรือติดตั้ง PCIe 4.0 SSD ในช่อง 3.0—ปรัชญาการออกแบบที่ปกป้องการลงทุนด้านฮาร์ดแวร์และทำให้การอัปเกรดง่ายขึ้น

ไม่ใช่เลน PCIe ทั้งหมดที่ทำงานเท่ากัน เลน CPU-direct สร้างการเชื่อมต่อโดยตรงกับโปรเซสเซอร์ ในขณะที่เลนชิปเซ็ต (หรือเลน PCH) จะถูกส่งผ่านชิปเซ็ตของเมนบอร์ดก่อนที่จะไปถึง CPU ผ่าน Direct Media Interface (DMI) ลองนึกภาพเลน CPU-direct เป็นเลนด่วนและเลนชิปเซ็ตเป็นถนนในท้องถิ่นที่มีหลายป้าย

โดยทั่วไป ชิปเซ็ตจะจัดการฟังก์ชันเมนบอร์ดต่างๆ—อุปกรณ์ USB, Wi-Fi, Ethernet และเสียงออนบอร์ด อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์ที่จำกัดระหว่าง CPU และชิปเซ็ต (โดยปกติ x8 PCIe 3.0) สามารถสร้างคอขวดเมื่ออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลและอุปกรณ์ต่อพ่วงหลายตัวทำงานพร้อมกัน การเชื่อมต่อ CPU โดยตรงจะข้ามข้อจำกัดนี้ ทำให้มีความหน่วงต่ำกว่าและประสิทธิภาพสูงกว่า

ในอดีต ผู้ใช้ที่มีเลน PCIe 3.0 จำนวน 16 เลนต้องเผชิญกับทางเลือกที่ยากลำบาก—การลดแบนด์วิดท์ของการ์ดกราฟิกเป็น x8 เพื่อเพิ่มเลนสำหรับส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้เกิดคอขวดใหม่ การออกแบบเมนบอร์ดสมัยใหม่ในปัจจุบันมีเลน CPU-direct มากขึ้น ทำให้ทั้ง GPU และ SSD สามารถทำงานได้เต็มความสามารถ

PCIe M.2 SSD และไดรฟ์ NVMe ที่ใช้การ์ดอะแดปเตอร์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าไดรฟ์ที่เชื่อมต่อ SATA อยู่แล้ว ปริมาณงานที่สูงกว่าของ PCIe ช่วยให้ที่เก็บข้อมูล NVMe เข้าคิวข้อมูลได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่การเชื่อมต่อเมนบอร์ดโดยตรงช่วยลดความหน่วง การเชื่อมต่อกับเลน PCIe CPU-direct ช่วยลดระยะทางการเดินทางของข้อมูลผ่านชิปเซ็ต ซึ่งช่วยเพิ่มการตอบสนอง

คุณค่าที่แท้จริงของ PCIe 5.0 อยู่ที่ความเข้ากันได้แบบย้อนหลังอย่างสมบูรณ์และการเตรียมพร้อมสำหรับอนาคต—ทำให้มั่นใจได้ว่าฮาร์ดแวร์ใหม่จะไม่ประสบปัญหาด้านประสิทธิภาพ ผู้ใช้สามารถอัปเกรดส่วนประกอบที่เก็บข้อมูลและกราฟิกได้อย่างมั่นใจโดยไม่ต้องกังวลเรื่องความเข้ากันได้

ปัจจุบัน PCIe 4.0 SSD แสดงความเร็วในการอ่าน/เขียนสูงสุดที่สูงกว่ารุ่น 3.0 แม้ว่าประโยชน์ในโลกแห่งความเป็นจริงในเวลาในการโหลดและการถ่ายโอนไฟล์ยังคงมีอยู่อย่างพอประมาณ อย่างไรก็ตาม เมื่อตัวควบคุมหน่วยความจำก้าวหน้าและซอฟต์แวร์ปรับให้เหมาะสมสำหรับ SSD สมัยใหม่ ข้อดีเหล่านี้จะเด่นชัดขึ้น

เทคโนโลยีใหม่ๆ สัญญาว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพ SSD ในระหว่างการทำงานที่เข้มข้น การพัฒนาเช่นนี้สามารถปฏิวัติความเร็วในการโหลดเกม การสตรีมทรัพยากร และการออกแบบระดับ—สร้างการโหลดเกือบจะในทันทีและประสบการณ์โลกเปิดที่ราบรื่น

ในขณะที่แบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นของ PCIe 4.0 และ 5.0 ในทางทฤษฎีเป็นประโยชน์ต่อการ์ดกราฟิกโดยการเร่งการถ่ายโอนข้อมูลไปยัง VRAM ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพการเล่นเกมในปัจจุบันระหว่าง PCIe 3.0 และ 4.0 ยังคงน้อยที่สุด การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแม้ที่ความละเอียด 4K GPU สมัยใหม่ก็ไม่ได้ทำให้แบนด์วิดท์ PCIe 3.0 x16 อิ่มตัว

อย่างไรก็ตาม เมื่อความสามารถของ GPU ก้าวหน้าและเกมต้องการพลังกราฟิกมากขึ้น ข้อดีของ PCIe 4.0 และ 5.0 จะมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในการรักษาประสิทธิภาพสูงสุด

ในการใช้ประโยชน์จาก PCIe 4.0 และ 5.0 อย่างเต็มที่ ผู้ใช้ต้องเลือกส่วนประกอบที่เข้ากันได้:

• CPU: โปรเซสเซอร์สมัยใหม่มีเลน PCIe 5.0 สูงสุด 16 เลนและเลน PCIe 4.0 จำนวน 4 เลน ทำให้มั่นใจได้ถึงแบนด์วิดท์ที่เพียงพอสำหรับทั้ง GPU และ SSD
• เมนบอร์ด: ต้องใช้ชิปเซ็ตที่เข้ากันได้ซึ่งมีซ็อกเก็ต LGA 1700 หรือรุ่น 500-series เฉพาะ ขึ้นอยู่กับการเลือกโปรเซสเซอร์
• อุปกรณ์: ในขณะที่รุ่นเริ่มต้นอาจไม่รวมส่วนประกอบ PCIe 4.0 หรือ 5.0 การสนับสนุนเทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความพร้อมสำหรับความก้าวหน้าของฮาร์ดแวร์ในอนาคต

แพลตฟอร์ม PCIe 5.0 และ 4.0 มอบความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ โดยมีตัวเลือกการกำหนดค่าและตัวเลือกอุปกรณ์ต่อพ่วงมากขึ้น ด้วย PCIe 5.0 ผู้ใช้จะได้รับความเกี่ยวข้องที่ขยายออกไปก่อนที่ฮาร์ดแวร์ในอนาคตจะเข้าใกล้ขีดจำกัดแบนด์วิดท์—ข้อได้เปรียบที่มีค่าในภูมิทัศน์ทางเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วของเรา