เมื่อประกอบหรืออัปเกรดพีซี คนส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่การ์ดจอ ซีพียู และ SSD แต่มีน้อยคนที่จะตระหนักว่าช่อง PCI Express (PCIe) คือทางหลวงที่มองไม่เห็นซึ่งเชื่อมต่อชิ้นส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกัน มันเป็นตัวกำหนดความเร็วในการสื่อสารระหว่างการ์ดจอและซีพียู จำนวน SSD NVMe ที่คุณสามารถใช้ได้โดยไม่มีปัญหาคอขวด และว่าการอัปเกรดครั้งต่อไปของคุณจะทำงานได้ตามที่คาดหวังหรือไม่
บทความนี้จะอธิบายว่า PCIe lanes คืออะไร ทำงานอย่างไร มีอะไรใหม่ใน PCIe Gen4 และ Gen5 บ้าง และวิธีการเลือกใช้ PCIe lanes อย่างชาญฉลาดเมื่อวางแผนระบบของคุณ
PCIe Lane คืออะไร?
เลน PCIe เป็นช่องทางการสื่อสารพื้นฐานของอินเทอร์เฟซ PCI Express
แต่ละเลนประกอบด้วยสายไฟสองคู่ โดยคู่หนึ่งใช้สำหรับส่งข้อมูล และอีกคู่หนึ่งใช้สำหรับรับข้อมูล ทำให้ PCIe เป็นแบบฟูลดูเพล็กซ์ (ข้อมูลสามารถไหลได้ทั้งสองทิศทางพร้อมกัน)
สามารถรวมเลนหลายเลนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่กว้างขึ้น ซึ่งมักจะเห็นการระบุเป็น ×1, ×4, ×8 หรือ ×16
×1: เหมาะสำหรับอุปกรณ์เสริมขนาดเล็ก เช่น การ์ด Wi-Fi หรือการ์ดจับภาพ
×4: ใช้สำหรับ SSD แบบ NVMe และช่องเสียบ M.2
×16: จัดสรรให้กับ GPU เพื่อแบนด์วิดท์สูงสุด
กล่าวโดยสรุป ยิ่งมีเลนมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีแบนด์วิธมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ PCIe Lane โปรดดูบทความก่อนหน้า ของเราซึ่งมีคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อนี้
เลนที่รองรับโดย CPU เทียบกับเลนที่รองรับโดยชิปเซ็ต
ช่อง PCIe ทุกช่องไม่ได้มีคุณสมบัติเหมือนกันทั้งหมด
ระบบสมัยใหม่มีแหล่งที่มาของเลน PCIe สองแหล่ง:
เลน CPU: เชื่อมต่อโดยตรงกับโปรเซสเซอร์ ให้ความหน่วงต่ำที่สุดและแบนด์วิดท์สูงสุด
เลนชิปเซ็ต (PCH): เส้นทางของสัญญาณถูกส่งผ่านชิปเซ็ตของเมนบอร์ด ซึ่งเชื่อมต่อกลับไปยังซีพียูโดยใช้ลิงก์ (เรียกว่า DMI บน Intel หรือ Infinity Fabric บน AMD)
เนื่องจากเลนของชิปเซ็ตใช้ลิงก์ DMI เดียวกัน จึงอาจกลายเป็นคอขวดเมื่ออุปกรณ์ความเร็วสูงหลายตัว เช่น NVMe SSD หรือการ์ดจับภาพ แย่งชิงแบนด์วิดท์กัน
ตัวอย่างเช่น ซีพียู AMD Ryzen หรือ Intel Core ทั่วไป อาจมีเลนเชื่อมต่อโดยตรง 16-20 เลน ซึ่งโดยปกติจะจัดสรรดังนี้:
16 เลนสำหรับ GPU (สล็อต x16)
4 เลนสำหรับ SSD NVMe หลัก
ส่วนที่เหลือใช้สำหรับเชื่อมต่อชิปเซ็ต
ส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นตัวควบคุม USB, พอร์ต SATA และโมดูล Wi-Fi จะเชื่อมต่อผ่านช่องทางที่ช้ากว่าของชิปเซ็ต
รุ่นต่างๆ ของ PCIe และความเร็วของแต่ละรุ่น
แต่ละรุ่นใหม่ของ PCIe จะเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลต่อเลนเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า
มาดูตัวเลขกันดีกว่า:
(GT/s = กิกะทรานเฟอร์ต่อวินาที)
กล่าวโดยสรุป:
สล็อต PCIe Gen4 ×8 มีความเร็วใกล้เคียงกับสล็อต Gen3 ×16
สล็อต Gen5 ×8 นั้นเร็วกว่าความเร็วของ Gen4 ×16 อยู่แล้ว ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีจำนวนเลนน้อยลงก็สามารถให้ปริมาณข้อมูลมหาศาลได้
นี่คือเหตุผลที่ทำให้ GPU และ SSD รุ่นล่าสุดสามารถทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมแม้จะมีจำนวนเลนที่จัดสรรไว้ให้น้อยลงก็ตาม
PCIe Gen4 เทียบกับ Gen5: ก้าวกระโดดทางวิศวกรรม
PCIe Gen5 ไม่ได้แค่ "เร็วขึ้นสองเท่า" เท่านั้น แต่ยังออกแบบระบบให้รองรับได้ยากกว่ามากด้วย
ที่ความเร็ว 32 GT/s การสูญเสียสัญญาณทุกบิตมีความสำคัญ ผู้ผลิตเมนบอร์ดต้องใช้:
วัสดุ PCB คุณภาพสูง (ลามิเนตที่มีการสูญเสียต่ำ)
ความยาวของเส้นทางที่สั้นกว่า
ตัวปรับสัญญาณ หรือ ตัวตั้งเวลาใหม่ เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณ
การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำระหว่างการกำหนดเส้นทาง
นั่นเป็นเหตุผลที่เมนบอร์ด Gen5 มีราคาแพงกว่า เพราะต้องใช้เทคโนโลยีวิศวกรรมขั้นสูงเพื่อรองรับความเร็วเหล่านั้นโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดของข้อมูล
สำหรับผู้ที่ประกอบพีซี ข้อสรุปก็คือ:
คุณจะไม่ "รู้สึก" ถึงความเร็วของ Gen5 ในการใช้งานทั่วไป เว้นแต่คุณจะใช้งานที่ต้องการแบนด์วิดท์สูงมาก (เช่น การเรนเดอร์ 3 มิติ, การฝึกอบรม AI, RAID หลาย NVMe) แต่คุณจะได้รับประโยชน์จากการเตรียมพร้อมสำหรับอนาคต
ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง: การจัดสรรเลนในซีพียูสมัยใหม่
ลองนึกภาพการตั้งค่าทั่วไปโดยใช้ซีพียู Intel หรือ AMD รุ่นใหม่ๆ ดู:
[ซีพียู]
├── PCIe x16 → GPU
├── PCIe x4 → NVMe SSD (สล็อต M.2)
└── PCIe x4 → การเชื่อมต่อชิปเซ็ต (DMI / Fabric)
├── พอร์ต USB
├── ไดรฟ์ SATA
├── ช่องเสียบ NVMe รอง
└── การ์ดเครือข่าย / Wi-Fi
เมื่อคุณติดตั้งไดรฟ์ NVMe ตัวที่สอง เมนบอร์ดของคุณอาจแชร์หรือแบ่งเลน ซึ่งบางครั้งอาจลดความเร็ว GPU จาก ×16 เหลือ ×8 แม้ว่าโดยปกติแล้วจะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการเล่นเกมมากนัก (Gen4 ×8 = Gen3 ×16) แต่สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบคู่มือเมนบอร์ดของคุณเพื่อดูว่าสล็อตใดบ้างที่ใช้แบนด์วิดท์ร่วมกัน
เหตุใดช่อง PCIe จึงมีความสำคัญ
แม้จะมีส่วนประกอบที่เร็วมาก แต่ปัญหาคอขวดด้านแบนด์วิดท์ก็อาจเกิดขึ้นได้หากคุณใช้งานชิปเซ็ตมากเกินไปหรือแบ่งเลน CPU อย่างไม่มีประสิทธิภาพ
ต่อไปนี้คือวิธีที่การจัดการเลนส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน:
แบนด์วิดท์ของ GPU: สำคัญอย่างยิ่งสำหรับงานเรนเดอร์และงานประมวลผล
แบนด์วิดท์ในการจัดเก็บข้อมูล: ส่งผลต่ออัตราการถ่ายโอนข้อมูลของ NVMe SSD โดยเฉพาะในระบบ RAID
การ์ดเสริม: การ์ดจับภาพ การ์ดเครือข่าย และตัวเร่งความเร็ว อาจทำให้เลนของชิปเซ็ตเต็มได้ง่าย
การใช้เลน CPU อย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้มั่นใจได้ว่าแต่ละอุปกรณ์จะมีเส้นทางที่ชัดเจนและรวดเร็วไปยังโปรเซสเซอร์
นั่นเป็นเหตุผลที่แพลตฟอร์มระดับไฮเอนด์อย่าง AMD Threadripper หรือ Intel Xeon จึงมีเลนประมวลผล 48–128 เลน ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานหลาย GPU หรือเวิร์กสเตชัน
แนวโน้มในอนาคต: PCIe Gen6 และรุ่นต่อๆ ไป
ขั้นตอนต่อไปคือ PCIe Gen6 ซึ่งจะเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าอีกครั้งเป็น 64 GT/s ต่อเลน โดยใช้การส่งสัญญาณ PAM4 (Pulse Amplitude Modulation) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีการส่งสัญญาณ
อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้กลับนำมาซึ่งความท้าทายด้านการออกแบบที่ยิ่งใหญ่กว่าเดิม:
การใช้พลังงานสูงขึ้น
วัสดุ PCB ที่มีราคาแพงกว่า
ความต้องการการแก้ไขข้อผิดพลาด (การเข้ารหัส FLIT) เพิ่มมากขึ้น
แม้ว่าอาจต้องใช้เวลาสักระยะกว่าที่ Gen6 จะเข้าสู่พีซีสำหรับผู้บริโภค แต่เซิร์ฟเวอร์สำหรับองค์กรและศูนย์ข้อมูลจะนำไปใช้ก่อน ซึ่งจะเป็นการปูทางไปสู่ GPU และ SSD รุ่นต่อไป
เคล็ดลับที่เป็นประโยชน์สำหรับผู้ประกอบพีซี
ตรวจสอบการใช้เลนร่วมกัน: ก่อนซื้อเมนบอร์ด โปรดตรวจสอบว่าสล็อต M.2 หรือสล็อต PCIe ใดบ้างที่ใช้เลนร่วมกับ GPU ของคุณ
ใช้เลน CPU สำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญ: การ์ดจอและไดรฟ์ NVMe หลักของคุณควรใช้เลน CPU-direct เสมอ
อย่าเพิ่งไปกังวลกับ Gen5 มากนัก (ในตอนนี้): เว้นแต่ว่าภาระงานของคุณจะเกี่ยวข้องกับ I/O อย่างหนัก Gen4 ก็มีแบนด์วิดท์เพียงพอแล้ว
วางแผนเผื่ออนาคตอย่างชาญฉลาด: เลือกเมนบอร์ดที่รองรับทั้ง Gen4 และ Gen5 — เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ในอีกหลายปีข้างหน้า
สร้างสมดุลระหว่างการระบายความร้อนและแบนด์วิดท์: อุปกรณ์ PCIe ความเร็วสูงสร้างความร้อนมากกว่าปกติ การระบายอากาศที่ดีและฮีทซิงค์จึงเป็นสิ่งจำเป็น
บทสรุป
เลน PCIe เปรียบเสมือนระบบไหลเวียนโลหิตของพีซีของคุณ — มองไม่เห็น แต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง การเข้าใจจำนวนเลนที่ซีพียูของคุณมีให้ และวิธีการจัดสรรเลนเหล่านั้น สามารถสร้างความแตกต่างระหว่างการประกอบพีซีที่สมดุลและเต็มไปด้วยคอขวดที่ซ่อนอยู่ได้
เมื่อ PCIe Gen5 เริ่มเป็นที่นิยมและ Gen6 กำลังจะมาถึง การเข้าใจวิธีการทำงานของเลนเหล่านี้จะช่วยให้คุณตัดสินใจเลือกฮาร์ดแวร์ได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้น ไม่ว่าคุณจะสร้างเครื่องเล่นเกมประสิทธิภาพสูง เวิร์กสเตชันสำหรับงานสร้างสรรค์ หรือเซิร์ฟเวอร์จัดเก็บข้อมูลความเร็วสูงก็ตาม
