2026-07-28 32 GB/s. Đó là băng thông hai chiều tối đa của khe cắm PCIe Gen3 x4, kích thước khe cắm phổ biến nhất dành cho các card mạng mở rộng. Một card mạng 100GbE có thể truyền 12,5 GB/s theo một hướng. Hãy tính toán, bạn sẽ thấy chỉ mất 2,5 giây để lấp đầy đường truyền Gen3 x4 ở tốc độ đường truyền. Giờ hãy thay thế bằng khe cắm Gen4 x16 với tốc độ 64 GB/s mỗi hướng và tình hình sẽ hoàn toàn thay đổi. Khe cắm mà bạn cắm thẻ mạng vào cũng quan trọng không kém chính thẻ mạng đó.
Trước khi so sánh các card mạng (NIC), bạn cần biết các con số thực tế về số làn PCIe. Dưới đây là thông số thực tế mà từng thế hệ PCIe và từng kết hợp khe cắm mang lại theo một hướng. Hiểu rõ Làn PCIe và băng thông của chúng là yếu tố quan trọng để ghép đúng khe cắm với card mạng (NIC) của bạn:
| Thế hệ PCIe | Tốc độ trên mỗi làn | Tổng x4 | Tổng x8 | Tổng x16 | |----------|---------------|----------|----------|-----------| | Gen3 | 985 MB/s | 3,94 GB/s | 7,88 GB/s | 15,76 GB/s | | Gen4 | 1,97 GB/s | 7,88 GB/s | 15,75 GB/s | 31,51 GB/s | | Gen5 | 3,94 GB/s | 15,75 GB/s | 31,50 GB/s | 63,01 GB/s |
Đây là các giá trị tối đa trên lý thuyết. Thông lượng thực tế thấp hơn từ 3 đến 5 phần trăm do chi phí mã hóa và các tiêu đề giao thức. PCIe Gen3 sử dụng mã hóa 128b/130b, do đó riêng phần mã hóa đã làm mất khoảng 1,5 phần trăm. Gen4 và Gen5 sử dụng cùng một phương thức mã hóa, do đó tỷ lệ chi phí mã hóa vẫn giữ nguyên qua các thế hệ (PCI-SIG, PCIe Base Specification Rev 5.0).
Điểm chính cần lưu ý: khe cắm Gen3 x4 cung cấp cho bạn băng thông khả dụng khoảng 3,8 GB/s trên các làn PCIe của nó. Khe cắm Gen4 x8 cung cấp khoảng 15 GB/s trên tám làn PCIe. Khe cắm Gen5 x16 cung cấp cho bạn khoảng 60 GB/s trên tất cả 16 làn PCIe. Khoảng cách giữa các cấp độ này không phải là sự gia tăng dần dần. Đó là những bước nhảy vọt theo hàm bậc thang, quyết định liệu NIC của bạn có chạy ở tốc độ tối đa hay bị giới hạn.
Đây chính là nơi lý thuyết toán học gặp gỡ phần cứng thực tế. Một card mạng cần khe cắm PCIe của mình phải cung cấp băng thông ít nhất bằng tốc độ cổng của nó ở cả hai chiều. Lưu lượng truyền thông hai chiều đồng thời (full-duplex) có nghĩa là một card mạng 25GbE cần 25 Gbps (khoảng 3,1 GB/s) ở cả hai chiều cùng một lúc.
| Tốc độ NIC | Băng thông hai chiều | Khe cắm tối thiểu (Gen3) | Khe cắm tối thiểu (Gen4) | Vừa vặn | |-----------|----------------------|---------------------|---------------------|-----------------| | 10GbE | 2,5 GB/s (mỗi hướng) | x4 (3,94 GB/s) | x4 (7,88 GB/s) | x4 Gen3 | | 25GbE | 6,25 GB/s (mỗi hướng) | x8 (7,88 GB/s) | x4 (7,88 GB/s) | x8 Gen3 | | 100GbE | 12,5 GB/s (mỗi hướng) | x16 (15,76 GB/s) | x8 (15,75 GB/s) | x8 Gen4 hoặc x16 Gen3 | | 200GbE | 25 GB/s (mỗi hướng) | Không khả thi | x16 (31,51 GB/s) | x16 Gen4 | | 400GbE | 50 GB/s (mỗi hướng) | Không khả dụng | Không khả dụng | x16 Gen5 |
Sự thật khó chấp nhận: hầu hết các bo mạch chủ máy chủ khi xuất xưởng đều được trang bị một khe cắm x16 và có thể một hoặc hai khe cắm x8, trong khi các khe cắm còn lại được cấu hình ở chế độ x4 hoặc thậm chí x1. Nếu bạn lắp một card mạng 100GbE hai cổng NIC Nếu cắm vào khe cắm Gen3 x8, bạn sẽ bỏ lỡ 30 đến 40 phần trăm băng thông làn PCIe. Điều này NIC có thể lắp vừa về mặt vật lý. Các đường dẫn điện đã có sẵn. Tuy nhiên, khe cắm này chỉ được nối dây cho một nửa số đường dẫn dữ liệu mà thẻ yêu cầu.
Khe cắm PCIe x4 không phải là giải pháp bế tắc. Đối với mạng 10GbE, nó cung cấp dung lượng dự trữ dư dả. Các LRES1016PF-SFP+, được xây dựng trên bộ điều khiển Intel 82599, là một thẻ mạng SFP+ 10G một cổng được thiết kế dành cho các khe cắm x4. Thiết bị này cung cấp tốc độ đường truyền 10GbE đầy đủ thông qua kết nối Gen3 x4 với dư địa đáng kể. Trong một máy chủ có số lượng khe cắm băng thông cao hạn chế, việc dành riêng các khe cắm x8 và x16 cho các thẻ thực sự cần chúng, đồng thời truyền tải lưu lượng quản lý 10GbE hoặc lưu lượng ngoài băng tần (out-of-band) qua các khe cắm x4 là một giải pháp kỹ thuật hợp lý.
Khe cắm x4 cũng tương thích với cáp đồng 10GbE. Cái LREC9811BT sử dụng bộ điều khiển Intel X550 để truyền tín hiệu 10GBASE-T qua hệ thống cáp Cat6a tiêu chuẩn thông qua giao diện PCIe x4. Đối với những môi trường mà việc sử dụng cáp quang không khả thi, giải pháp này giúp giảm chi phí cho mỗi khe cắm đồng thời vẫn đảm bảo hiệu suất 10G đầy đủ.
Quy tắc rất đơn giản: nếu tốc độ của card mạng (NIC) của bạn nằm vừa vặn trong băng thông của làn PCIe x4 với ít nhất 20% dung lượng dự phòng, thì x4 là lựa chọn phù hợp. 10GbE với tốc độ 1,25 GB/s mỗi chiều trong khe cắm Gen3 x4 (3,94 GB/s) chỉ sử dụng 32% băng thông của các làn PCIe có sẵn. Điều này là dư dả.
Thế hệ 25GbE hoàn toàn nằm trong vùng x8. Một card mạng 25GbE hai cổng như LRES1027PF-4SFP28 (Intel E810, 4x SFP28) yêu cầu khe cắm PCIe x8 Gen3 hoặc x4 Gen4 để hoạt động ở tốc độ đường truyền tối đa trên cả bốn cổng. Khi cắm vào khe cắm Gen3 x8, thiết bị đạt tốc độ 7,88 GB/s mỗi chiều. Bốn cổng 25GbE ở chế độ full duplex cần tổng băng thông hai chiều là 12,5 GB/s, mà khe cắm Gen3 x8 có thể xử lý ở mức 7,88 GB/s mỗi hướng (tổng cộng 15,76 GB/s hai chiều). Tính toán này là chính xác.
Khe cắm x8 cũng là nơi mà các thẻ mạng 100GbE một cổng trở nên khả thi trên các nền tảng máy chủ cũ hơn. Các LRES1019PF-QSFP28 sử dụng bộ điều khiển Intel E810 với một cổng QSFP28 duy nhất để kết nối 100GbE. Khi cắm vào khe cắm Gen4 x8, thiết bị đạt tốc độ 15,75 GB/s mỗi hướng, đủ để đạt tốc độ đường truyền 100GbE đầy đủ. Khi cắm vào khe cắm Gen3 x8, thiết bị đạt tốc độ 7,88 GB/s mỗi hướng, giới hạn thông lượng ở mức khoảng 63 Gbps mỗi hướng. Đối với nhiều tác vụ, đặc biệt là khi kết hợp với khung jumbo MTU để giảm chi phí phụ của gói tin, điều này là chấp nhận được.
Ở chế độ 100GbE hai cổng hoặc 200GbE một cổng, x16 không phải là tùy chọn. Cái LRES1014PF-2QSFP28 trang bị hai cổng 100GbE QSFP28 trên bộ điều khiển Intel E810. Cả hai cổng khi hoạt động ở tốc độ đường truyền tối đa đều yêu cầu 25 GB/s hai chiều. Khe cắm Gen3 x16 cung cấp 15,76 GB/s mỗi chiều (31,52 GB/s hai chiều) trên tất cả 16 làn PCIe. Khe cắm Gen4 x16 cung cấp 31,51 GB/s mỗi chiều với cùng số lượng làn PCIe. Đối với kết nối 100GbE hai cổng có dư địa băng thông, Gen4 x16 là mục tiêu cần đạt được.
Đối với các bộ điều hợp 200GbE và 400GbE, PCIe Gen5 x16 là lựa chọn duy nhất giúp tránh tình trạng tắc nghẽn băng thông. LRES1260PF-QSFP112, dựa trên bộ điều khiển Broadcom BCM57608, cung cấp tốc độ 400GbE thông qua đầu nối QSFP112. Với tốc độ 50 GB/s mỗi hướng, thiết bị này cần sử dụng toàn bộ các làn của khe cắm Gen5 x16 để hoạt động ở tốc độ tối đa. Nếu cắm vào khe cắm Gen4 x16, tốc độ sẽ bị giới hạn ở mức 31,51 GB/s mỗi hướng, khiến khoảng 37% khả năng của NIC không được sử dụng.
Đây là điểm khiến hầu hết mọi người bất ngờ. Khe cắm x16 vật lý trên bo mạch chủ của bạn không phải lúc nào cũng được kết nối điện như x16. Nhiều bo mạch chủ máy chủ kết nối khe cắm thứ hai có chiều dài x16 thành x8 hoặc thậm chí x4, chia sẻ làn với các khe cắm khác hoặc các đầu nối M.2. Một NIC vừa vặn về mặt vật lý với khe cắm sẽ tự động điều chỉnh xuống số làn điện tương ứng.
Trước khi mua một NIC, hãy kiểm tra ba điều sau:
1. Bảng thông số kỹ thuật các khe cắm trong sách hướng dẫn sử dụng bo mạch chủ. Hãy chú ý đến số làn truyền dẫn điện, chứ không chỉ kích thước vật lý của đầu nối. Một khe cắm có nhãn “x16 (chế độ x4)” chỉ cung cấp bốn làn truyền dẫn, chứ không phải mười sáu.
2. Quy tắc đi chung làn đường. Nhiều bo mạch chủ chia sẻ làn dữ liệu giữa các khe cắm PCIe và các khe cắm NVMe M.2. Việc lắp ổ M.2 có thể làm giảm băng thông của khe cắm x16 xuống còn x8. Sách hướng dẫn sử dụng bo mạch chủ liệt kê các cấu hình chia sẻ này trong một bảng, thường nằm ẩn trong phần thông số kỹ thuật.
3. Dung lượng làn CPU. CPU cung cấp một số lượng cố định các làn PCIe. Trên nền tảng Intel Xeon Scalable (Sapphire Rapids), bạn sẽ có 80 làn PCIe Gen5 từ CPU. Trên nền tảng AMD EPYC (Genoa), bạn sẽ có 128 làn PCIe Gen5. Nếu bạn lắp đặt nhiều card mạng (NIC), GPU hoặc ổ NVMe có số làn PCIe cao, bạn có thể sử dụng hết nguồn cung cấp làn PCIe của CPU trước khi hết khe cắm vật lý.
Đối với hầu hết các triển khai máy chủ vào năm 2026, khuyến nghị thực tiễn được phân chia theo từng loại khối lượng công việc như sau:
Quy luật này luôn đúng: cần đảm bảo băng thông của làn PCIe tương ứng với tốc độ của NIC, đồng thời dành ra ít nhất 15 đến 20 phần trăm dung lượng dự phòng để bù đắp cho chi phí xử lý giao thức. Nếu con số này thấp hơn, bạn sẽ phải trả tiền cho băng thông mạng mà bạn không thể sử dụng được.
Về mặt vật lý, câu trả lời là không. Một thẻ x8 sẽ không lắp vừa vào khe cắm x4 trừ khi khe cắm đó là loại mở hai đầu (một số bo mạch chủ máy chủ có khe cắm x4 mở hai đầu có thể hỗ trợ thẻ x8). Về mặt điện, ngay cả khi thẻ vừa khít, thẻ sẽ tự động điều chỉnh xuống tốc độ x4, điều này có thể gây tắc nghẽn cho NIC. Luôn kiểm tra hướng dẫn sử dụng bo mạch chủ để xác minh tính tương thích của khe cắm trước khi thực hiện việc này.
Cả hai đều quan trọng, nhưng theo những cách khác nhau. Làn PCIe Số thế hệ (Gen) quyết định giới hạn băng thông tối đa của bạn. Thế hệ (Gen) quyết định tốc độ trên mỗi làn. Một khe cắm Gen4 x4 (7,88 GB/s) có băng thông thô tương đương với khe cắm Gen3 x8 (7,88 GB/s). Nếu bo mạch chủ của bạn hỗ trợ Gen4, bạn có thể sử dụng ít làn PCIe hơn để đạt được cùng mức thông lượng. Đối với các card mạng (NIC), điều này có nghĩa là khe cắm Gen4 x4 có thể hỗ trợ đầy đủ cho một card 25GbE, trong khi trên bo mạch Gen3, card đó sẽ cần khe cắm x8.
Trên Linux, hãy chạy lệnh `lspci -vvv -s
Đúng vậy. PCIe hoàn toàn tương thích ngược và tương thích xuôi ở cả cấp độ vật lý lẫn cấp độ giao thức. Một card mạng Gen5 cắm vào khe cắm Gen4 sẽ tự động điều chỉnh xuống tốc độ Gen4 và sử dụng băng thông làn có sẵn của khe cắm Gen4. Bạn sẽ mất lợi thế về tốc độ trên mỗi làn của Gen5, nhưng thẻ vẫn hoạt động bình thường. Ngược lại cũng đúng: một thẻ mạng Gen4 cắm vào khe cắm Gen5 sẽ chạy ở tốc độ Gen4.
