Tiêu chuẩn bus PCI ban đầu được Intel giới thiệu vào năm 1992. Đây là một bus song song 32-bit với tốc độ truyền tải tối đa là 133 MB/s.

Trước khi giao thức PCI ra đời, các thiết bị máy tính thường được kết nối thông qua bus ISA (Industry Standard Architecture). Tuy nhiên, tốc độ truyền dữ liệu chậm của bus ISA đã hạn chế hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống máy tính. Do đó, sự ra đời của bus PCI được coi là một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của công nghệ máy tính.

Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính, các tiêu chuẩn bus PCI cũng liên tục được nâng cấp. Năm 1993, PCI 2.0 được giới thiệu, bổ sung tốc độ truyền dẫn 66 MHz, nâng tốc độ truyền dẫn tối đa lên 266 MB/s. Năm 1995, PCI 2.1 được giới thiệu, bổ sung hỗ trợ quản lý nguồn và chức năng thay thế nóng. Năm 1998, PCI 2.2 được giới thiệu, bổ sung hỗ trợ truyền dữ liệu 64-bit.

Tiêu chuẩn bus PCI đã liên tục được nâng cấp, trở thành một trong những tiêu chuẩn bus được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống máy tính. Tuy nhiên, khi các yêu cầu về hiệu năng và khả năng mở rộng của hệ thống máy tính ngày càng tăng cao, tiêu chuẩn bus PCI không còn đáp ứng được nhu cầu của các hệ thống máy tính hiện đại. Do đó, tiêu chuẩn bus PCI Express (PCIe) đã dần thay thế tiêu chuẩn bus PCI và trở thành một trong những tiêu chuẩn bus được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống máy tính hiện đại.

Băng thông và tốc độ truyền dữ liệu

PCIe x1, x2, x4 và x8 đề cập đến các cấu hình khác nhau của tiêu chuẩn bus PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), thể hiện số làn trên bus.

PCIe X1: Cho biết có một làn PCIe. Tốc độ của mỗi làn được quy định bởi tiêu chuẩn PCIe; ví dụ, tốc độ của PCIe 3.0 là 8 Gbps. Do đó, tốc độ của PCIe X1 thường là 8 Gbps.

PCIe X4: Chỉ ra bốn làn PCIe. Tốc độ của mỗi làn được quy định bởi tiêu chuẩn PCIe; ví dụ, tốc độ của PCIe 3.0 là 8 Gbps. Do đó, tốc độ của PCIe X4 thường là 32 Gbps (4 làn × 8 Gbps).

PCIe X8: Cho biết có tám làn PCIe. Tốc độ của mỗi làn được quy định bởi tiêu chuẩn PCIe; ví dụ, PCIe 3.0 có tốc độ 8 Gbps. Do đó, tốc độ của PCIe X8 thường là 64 Gbps (8 làn × 8 Gbps).

Khi nói về tốc độ truyền dữ liệu của tiêu chuẩn bus PCIe, chúng ta sử dụng đơn vị GT/s (Giga Transfers per second) thay vì Gbps (Giga Bits Per Second). Điều này là do tốc độ truyền dữ liệu dựa trên các đặc tính của giao thức truyền thông ở lớp vật lý và không liên quan đến các yếu tố như băng thông kết nối.

Dung lượng truyền tải (băng thông khả dụng) của bus PCIe có thể được tính toán bằng công thức sau:

Thông lượng = Tốc độ truyền * Phương thức mã hóa

Ví dụ, giao thức PCIe 2.0 hỗ trợ tốc độ 5,0 GT/s, có nghĩa là mỗi làn có thể truyền tải 5 Gbit mỗi giây. Tuy nhiên, không phải mọi làn đều hỗ trợ tốc độ 5 Gbps vì PCIe 2.0 sử dụng phương thức mã hóa 8b/10b. Điều này có nghĩa là cứ mỗi 8 bit được truyền đi thì phải gửi 10 bit.

Do đó, tốc độ truyền dữ liệu của mỗi làn trong giao thức PCIe 2.0 là 5 GT/s × 8 / 10 = 4 Gbps = 500 MB/s.

Ví dụ, đối với một làn PCIe 2.0 x8, băng thông khả dụng là 4 Gbps × 8 = 32 Gbps = 4 GB/s.

Tương tự, giao thức PCIe 3.0 hỗ trợ tốc độ 8,0 GT/s, có nghĩa là mỗi làn có thể truyền tải 8 gigabit dữ liệu mỗi giây. Tuy nhiên, PCIe 3.0 sử dụng phương thức mã hóa 128b/130b, nghĩa là phải truyền 130 bit cho mỗi 128 bit dữ liệu được truyền đi.

Do đó, tốc độ truyền dữ liệu của mỗi làn trong giao thức PCIe 3.0 là 8 GT/s × 128 ÷ 130 = 7,877 Gbps = 984,6 MB/s.

Ví dụ, đối với một làn PCIe 3.0 x16, băng thông khả dụng là 7,877 Gbps × 16 = 126,031 Gbps = 15,754 GB/s.

•ISA -> PCI -> PCIeX -> PCIe 1.0 -> PCIe 2.0 -> PCIe 3.0 -> PCIe 4.0 -> PCIe 5.0.

•PCI và PCIe kết nối song song; PCIe kết nối nối tiếp.

•Các giao diện PCI Express bao gồm X1, X4, X8 và X16 (chế độ X2 được sử dụng cho các giao diện nội bộ thay vì chế độ khe cắm). Các thẻ PCI Express có chiều dài ngắn hơn có thể được lắp vào các khe cắm PCI Express có chiều dài dài hơn.