สำหรับคนที่ใช้งานคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่สนใจการประกอบคอมฯ ชิ้นส่วนคอมฯต่างๆน่าจะคุ้นเคยกับ PCI Express เป็นอย่างดี หลายคนอาจเกิดความสงสัยว่าจริงๆแล้ว PCI Express มันคืออะไร ตัวเลขที่บอกในรุ่นสเปคของเมนบอร์ดมันเป็นอะไร PCIe เวอร์ชัน 1.0, 2.0, 3.0 และ 4.0 แล้วจำนวน X ที่เขียนด้านหน้า PCIe x1, x4, x8 และ x16 มันน่าจะเกี่ยวกับความเร็ว แต่มันมีความเร็วเท่าไหร่ บทความนี้จะมาพูดถึงเรื่องของ PCI Express ให้เข้าใจกันแบบง่ายๆ
PCI Express คืออะไร
PCI Express ย่อมาจาก Peripheral Component Interconnect Express หรือที่ย่อมาเป็นที่รู้จักกันคือ PCIe หรือ PCI-e เป็นช่องทางสำหรับรับส่งข้อมูลเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ ความเร็วสูง ที่นำมาใช้ทดแทนช่องทางเก่าอย่าง PCI, PCI-X และ AGP ถือเป็นอีกหนึ่ง interface ที่ถูกฝังไว้ใน Motherboard หรือเมนบอร์ด ใชสำหรับอุปกรณ์เสริมต่างๆที่ต้องการการเชื่อมต่อแบบความเร็วสูง อาทิเช่น Graphics Cards, Hard Disk Drive host adapters, SSDs, Wi-Fi และ Ethernet
ประวัติ PCI Express ถูกพัฒนาขึ้นโดย
PCI Express ถูกพัฒนาขึ้นโดย PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) เดิมทีถูกตั้งขึ้นภายในบริษํท Intel (ปี 1992) ต่อมาได้กลายเป็น บริษัท ที่ไม่แสวงหาผลกำไร มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า “PCI-SIG” ในปี 2000
PCI-SIG มี บริษัท สมาชิกมากกว่า 800 บริษัท ที่พัฒนาผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างและใช้งานร่วมกันได้ตามข้อกำหนด ได้ผลิตข้อกำหนด PCI, PCI-X และ PCI Express โดยมีบริษัท ยักษ์ใหญ่ของระบบคอมพิวเตอร์ต่างๆเข้าร่วมเป็นคณะกรรมการ อาทิเช่น Agilent, AMD, Dell, HP, Intel, Synopsys, NVIDIA และ Qualcomm
ก่อนหน้านี้ PCIe ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาในครั้งแรกชื่อที่ถูกเรียนตอนพัฒนาคือ HSI (High Speed Interconnect) และได้รับการเปลี่ยนชื่อเป็น 3GIO (สำหรับ I / O รุ่นที่ 3) ก่อนที่จะเปลี่ยนชื่อ PCI-SIG PCI Express ในที่สุด
เวอร์ชัน PCI Express และความเร็ว x
เนื่องจาก PCI Express ถูกพัฒนามาเป็นระยะเวลานาน ก็ต้องมีการปรับเปลี่ยนรุ่นและเวอร์ชั่นๆต่างๆออกไป โดยตอนนี้จะแบ่งออกเป็นตามรุ่นใหญ่ๆด้วยกันดังตารางข้างล่างนี้
| Version | Intro- duced | Line code | Transfer rate | Throughput | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ×1 GB/s | ×2 GB/s | ×4 GB/s | ×8 GB/s | ×16 GB/s | ||||
| 1.0 | 2003 | 8b/10b | 2.5 GT/s | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 |
| 2.0 | 2007 | 8b/10b | 5.0 GT/s | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 | 8.000 |
| 3.0 | 2010 | 128b/130b | 8.0 GT/s | 0.985 | 1.969 | 3.938 | 7.877 | 15.754 |
| 4.0 | 2017 | 128b/130b | 16.0 GT/s | 1.969 | 3.938 | 7.877 | 15.754 | 31.508 |
| 5.0 | 2019 | 128b/130b | 32.0 GT/s | 3.938 | 7.877 | 15.754 | 31.508 | 63.015 |
| 6.0 (planned) | 2021 | 128b/130b + PAM-4 + ECC | 64.0 GT/s | 7.877 | 15.754 | 31.508 | 63.015 | 126.031 |
| PCIe Version | Line Code | Bandwidth x1 | Bandwidth x16 |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 8b/10b | 2 GT/s | 32 GT/s |
| 2.0 | 8b/10b | 4 GT/s | 64 GT/s |
| 3.0 | 128b/130b | 8 GT/s | 126 GT/s |
| 4.0 | 128b/130b | 16 GT/s | 252 GT/s |
ในมือถืออาจมองตารางไม่ครบนะครับให้ดูรูปด้านล่างแทน
จากตารางด้านบน คุณจะเห็นเวอร์ชันของ PCIe ที่เป็น 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 และ 6.0 ซึ่งตอนนี้ที่เราใช้ๆกันอยู่จะมีทั้งแบบ 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 ส่วน 5.0 ยังไม่ถูกนำมาใช้ในวงกว้าง มีข่าวว่าจะถูกนำมาใช้จริงๆจังๆในปี 2022 ถึงแม้ว่าตอนนี้จะเริ่มมีแผนการกำหนดเปิดตัว 6.0 กันในปี 2021 แล้วก็ตาม
** ระหว่างทางการพัฒนา PCIe ยังมีเวอร์ชันย่อยที่ได้รับการอัปเดตจากเวอร์ชันใหญ่ๆอยู่บ้างเช่น PCI Express 1.1, PCI Express 2.1 และ PCI Express 3.1 มีการปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น แต่ไม่ได้ช่วยเรื่องความเร็ออะไรเลยไม่ได้กล่าวถึงเป็นมาตรฐานความเร็ว
ความเร็วและอัตราการคุณ PCI Express
PCI Express จะแบ่งออกเป็นความยาวของ slot ที่แตกต่างกันออกไปตามจำนวน lane ของมันซึ่งมาตรฐานความเร็ว ยกตัวอย่างเช่น PCI Express 1.0 มีความเร็วที่ 250 MB/s ที่ x1 นั้นความว่าหาเป็นแบบ 1 เลนมันจะมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่ 0.250 GB/s หรือ 250 MB/s แต่เมื่อเพิ่มเลนเข้าไปเป็น x16 ความเร็วของมันก็จะคูณ 16 ตามชื่อคือ x16 ก็จะได้ความเร็วที่ 4.000 GB/s หรือ 4,000 MB/s นั้นเอง สรุป x ก็คือตัวคุณตามมาตรฐานความเร็วเริ่มต้น ถ้า x16 ก็หมายถึงว่ามันคุณ 16 เท่าจาก 1 เลนที่มาตรฐานความเร็วของเวอร์ชันนั้นๆ
ขนาดของความยาวของ PCI Express บอกจำนวน x
แน่นอนความเร็วขึ้นอยู่กับจำนวน x หรือเลนที่มากขึ้น และพอมันมีเลนมากขนาดต้องสามารถบอกจำนวน x ได้คร่าวๆด้วยสายตา โดยขนาดที่ถือเป็นมาตรฐานทั่วไปคือ x16 ที่มักใช้กับ device ที่ต้องการความเร็วในการเชื่อมต่อมากเช่น การ์ดจอ หรือ SSD m.2 NVME ดังภาพด้านบนที่ใช้ PCIe x16 และภาพด้านล่างที่จำนวนแต่ละเลน รับได้ที่ความเร็วเท่าไหร่
การใช้พลังงานของ PCIe ส่วนใหญ่มักจะรับไฟจาก pic ของช่อง PCIe เอง ถ้าอุปกรณ์ไม่ต้องการใช้พลังงานที่มากนัก ก็จะดึงไฟมาจากตัวเมนบอร์ดโดยตรงมาใช้ผ่าน pin ที่เสียบ (จะเป็นบากแรกช่องเล็กๆ) แต่หากอุปกรณ์ต้องการไฟที่มากขึ้นก็จำเป็นต้องต่อรับไฟโดยตรงจาก power supply ที่ต่อเข้ากับอุปกรณ์นั้นๆ อาทิเช่นการ์ดจอที่ต้องการไฟเพิ่ม เป็นต้น