PCI vs PCI Express: Sự khác biệt và so sánh

PCI (Kết nối thành phần ngoại vi) là một tiêu chuẩn cũ hơn để kết nối thẻ mở rộng với bo mạch chủ của máy tính, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn và giao diện song song. PCI Express (PCIe) là phiên bản kế nhiệm của nó, có giao diện nối tiếp và tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn đáng kể, mang lại hiệu suất và khả năng mở rộng được cải thiện cho các hệ thống máy tính hiện đại.

Các nội dung chính

1. PCI và PCI Express là hai khe cắm mở rộng máy tính kết nối các thiết bị ngoại vi với bo mạch chủ của máy tính.
2. PCI là công nghệ cũ hơn và có tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn PCI Express, nhanh hơn và hiệu quả hơn.
3. Mặc dù nhiều máy tính mới hơn chỉ sử dụng khe cắm PCI Express, nhưng một số thiết bị cũ hơn vẫn có thể yêu cầu khe cắm PCI và khả năng tương thích giữa hai loại có thể là một vấn đề.

PCI so với PCI Express

PCI là một tiêu chuẩn cũ hơn được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992. Đây là một tiêu chuẩn bus song song, nghĩa là dữ liệu được truyền đồng thời qua nhiều dây. PCIe là một tiêu chuẩn mới hơn được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2003. Đây là một tiêu chuẩn bus nối tiếp, nghĩa là dữ liệu được truyền qua một dây tại một thời điểm.

Bảng so sánh

Đặc tính	PCI	PCI Express (PCIe)
Năm giới thiệu	1992	2003
Loại giao diện	Song song	Nối tiếp
topology	Xe buýt chung	Điểm tới điểm
Tốc độ tối đa	133 MB / s	Lên tới 16 GB/giây (PCIe 5.0)
Kích thước khe	Bộ đồng phục	Thay đổi dựa trên số làn đường (x1, x4, x8, x16)
Khả năng tương thích	Không tương thích với PCIe	Phần mềm tương thích với PCI nhưng không tương thích về mặt vật lý
Tình trạng hiện tại	Phần lớn đã lỗi thời	Tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi
Các ứng dụng tiêu biểu	Các thiết bị có băng thông thấp như card mạng	Các thiết bị có băng thông cao như card đồ họa, card mạng, bộ điều khiển lưu trữ

PCI là gì?

PCI, hay Kết nối thành phần ngoại vi, là một tiêu chuẩn bus máy tính tạo điều kiện kết nối các thiết bị phần cứng với bo mạch chủ của máy tính. Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992 và nhanh chóng trở thành giao diện tiêu chuẩn để kết nối nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau như card mạng, card âm thanh và card đồ họa với bo mạch chủ.

Chi tiết kỹ thuật

Kiến trúc PCI: PCI hoạt động như một chuẩn bus cục bộ, cho phép nhiều thiết bị được kết nối đồng thời với bo mạch chủ. Nó sử dụng kiến ​​trúc song song, nghĩa là dữ liệu được truyền đồng thời qua nhiều dây. Chuẩn PCI ban đầu có độ rộng bus là 32 bit, cho phép tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 133 MB/s.

Khe mở rộng: Các khe cắm PCI trên bo mạch chủ đóng vai trò là giao diện vật lý cho các card mở rộng. Các khe cắm này có nhiều kích cỡ khác nhau, bao gồm khe cắm PCI tiêu chuẩn, khe cắm PCI-X ngắn hơn (dành cho các ứng dụng hiệu suất cao hơn) và khe cắm PCI Express (dành cho kết nối tốc độ cao hiện đại).

Khả năng tương thích: Một trong những ưu điểm đáng kể của PCI là khả năng tương thích ngược. Điều này có nghĩa là các thiết bị PCI mới hơn có thể được sử dụng trên các khe cắm PCI cũ hơn, mặc dù ở tốc độ của khe cắm cũ hơn. Tuy nhiên, điều ngược lại là không đúng – không thể sử dụng các thiết bị PCI cũ hơn trên các khe PCI mới hơn.

Hạn chế: Mặc dù được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm nhưng PCI vẫn có một số hạn chế. Kiến trúc song song của nó có thể dẫn đến các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu, hạn chế tốc độ tối đa của nó. Ngoài ra, khi công nghệ phát triển, nhu cầu về tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và giao tiếp hiệu quả hơn đã dẫn đến sự phát triển của các tiêu chuẩn nhanh hơn như PCI Express.

PCI Express là gì?

PCI Express (PCIe) là tiêu chuẩn bus mở rộng máy tính nối tiếp tốc độ cao được giới thiệu vào năm 2004. Nó đóng vai trò thay thế cho các tiêu chuẩn Parallel PCI (Kết nối thành phần ngoại vi) và AGP (Cổng đồ họa tăng tốc) cũ hơn, cung cấp băng thông cao hơn đáng kể và hiệu suất được cải thiện để kết nối các thiết bị ngoại vi khác nhau với bo mạch chủ của máy tính.

Chi tiết kỹ thuật

Kiến trúc nối tiếp: PCI Express sử dụng kiến ​​trúc nối tiếp, truyền dữ liệu nối tiếp qua nhiều làn, mỗi làn bao gồm hai cặp dây (tín hiệu vi sai). Cách tiếp cận nối tiếp này cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cải thiện tính toàn vẹn tín hiệu so với kiến ​​trúc song song được sử dụng trong các tiêu chuẩn bus cũ hơn như PCI.

Làn đường và tốc độ truyền dữ liệu: PCIe sử dụng kiến ​​trúc có thể mở rộng với nhiều làn, mỗi làn có khả năng truyền dữ liệu độc lập. Các cấu hình làn đường phổ biến bao gồm PCIe x1, x4, x8 và x16, với mỗi “x” biểu thị số làn đường. Số làn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền dữ liệu, trong đó PCIe x1 cung cấp băng thông thấp hơn PCIe x16. Tốc độ truyền dữ liệu cho PCIe 3.0 (phiên bản phổ biến tính đến thời điểm viết bài) nằm trong khoảng từ 8 GT/s (truyền Giga mỗi giây) cho PCIe x1 đến 128 GT/s cho PCIe x16.

Khả năng tương thích và tương thích ngược: PCI Express được thiết kế chú trọng đến khả năng tương thích ngược, cho phép sử dụng các thiết bị PCIe mới hơn trên các khe PCIe cũ hơn, mặc dù băng thông bị giảm. Ví dụ: thiết bị PCIe 3.0 có thể hoạt động trong khe cắm PCIe 2.0 hoặc PCIe 1.1 nhưng hiệu suất giảm do tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn của tiêu chuẩn cũ.

Sự khác biệt chính giữa PCI và PCI Express

• Kiến trúc:
  • PCI: Sử dụng kiến ​​trúc song song, truyền dữ liệu qua nhiều dây cùng một lúc.
  • PCIe: Sử dụng kiến ​​trúc nối tiếp, truyền dữ liệu nối tiếp qua nhiều làn, mỗi làn bao gồm hai cặp dây.
• Tốc độ truyền dữ liệu:
  • PCI: Cung cấp tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn so với PCIe, lên tới 133 MB/s cho bus 32 bit.
  • PCIe: Cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn đáng kể, với các phiên bản như PCIe 3.0 cung cấp tốc độ lên tới 8 GT/s trên mỗi làn, có thể mở rộng để đáp ứng các yêu cầu băng thông khác nhau.
• khả năng mở rộng:
  • PCI: Khả năng mở rộng hạn chế do độ rộng bus cố định và tốc độ dữ liệu chậm hơn.
  • PCIe: Khả năng mở rộng cao, cho phép bổ sung thêm nhiều làn để tăng băng thông khi cần, khiến nó phù hợp với các ứng dụng điện toán hiệu năng cao.
• Khả năng tương thích:
  • PCI: Tương thích ngược, cho phép các thiết bị PCI mới hơn hoạt động trong các khe PCI cũ hơn, mặc dù hiệu suất bị giảm.
  • PCIe: Được thiết kế chú trọng đến khả năng tương thích ngược, cho phép các thiết bị PCIe mới hơn hoạt động trong các khe PCIe cũ hơn nhưng có băng thông giảm.
• Độ trễ và quản lý năng lượng:
  • PCI: Độ trễ cao hơn và tính năng quản lý năng lượng hạn chế hơn so với PCIe.
  • PCIe: Độ trễ thấp hơn và khả năng quản lý năng lượng được cải thiện, nâng cao hiệu suất hệ thống tổng thể và hiệu quả sử dụng năng lượng.
• Tính toàn vẹn của tín hiệu:
  • PCI: Dễ xảy ra các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu do kiến ​​trúc song song của nó.
  • PCIe: Giảm thiểu các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu bằng cách sử dụng kiến ​​trúc nối tiếp, mang lại khả năng truyền dữ liệu đáng tin cậy hơn.

dự án

1. https://scholar.google.com/scholar?as_vis=1&q=pci+slot&hl=en&as_sdt=1,5#d=gs_qabs&u=%23p%3DCdOBznbN4dUJ
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7111377