¿Qué es PCIe? Técnicamente significa Interconexión Rápida de Componentes Periféricos, aunque normalmente se lo abrevia PCIe como también PCI-E, es un tipo estándar de bus para la conexión de dispositivos internos en una computadora.

También podemos afirmar que PCI Express es una conexión en serie de alta velocidad que funciona más como una red que como un bus.

En general, se refiere a las ranuras de expansión reales en una placa base que aceptan tarjetas de expansión basadas en el bus PCI Express y a tipos de tarjetas de expansión relacionadas.

El bus PCIe ha reemplazado prácticamente a los buses AGP y PCI, ambos reemplazaron en su momento al tipo de conexión más antiguo ampliamente utilizado denominado ISA.

Si bien las computadoras pueden contener una combinación de varios tipos de ranuras de expansión, PCIe se considera la interfaz interna estándar.

Muchas placas bases de PC a día de hoy se fabrican únicamente con ranuras PCI Express en tamaños x1, x4, x8 y x16.

pci express


¿Cómo funciona el bus PCI Express?

Las ranuras de Interconexión de Componentes Periféricos (PCI) son una parte tan integral de la arquitectura de una computadora. Durante años, la función del PCI ha sido una forma versátil y funcional de conectar tarjetas de red, video y sonido a una placa base.

¿PCI es compatible con PCIe? Aunque PCI tiene algunas deficiencias. A medida que los procesadores, las tarjetas de video, las tarjetas de sonido y las redes se han vuelto más rápidas y más potentes, PCI se ha mantenido igual.

Tiene un ancho fijo de 32 bits y solo puede manejar 5 dispositivos a la vez. El bus PCI-X de 64 bits más nuevo proporciona más ancho de banda, aunque su mayor ancho agrava algunos de los otros problemas con PCI. Por lo tanto, podemos decir que ambas no son compatibles entre sí.

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Un nuevo protocolo llamado PCI Express (PCIe) elimina muchas de estas deficiencias, proporciona más ancho de banda y es compatible con los sistemas operativos existentes.

Aunque no es muy común, también existe una versión externa del bus PCI Express como era de esperar, denominada PCI Express externo, generalmente abreviada como ePCIe.

Los dispositivos ePCIe al ser externos, requieren un cable especial para conectarlo, el dispositivo ePCIe se utiliza en la computadora a través de este puerto ubicado generalmente en la parte posterior de la PC, suministrado por la placa base o por una tarjeta PCIe interna especial.

Conexión en serie de alta velocidad

En los primeros días de la informática, una gran cantidad de datos se movían a través de conexiones en serie. Las computadoras separaron los datos en paquetes y luego los movieron de un lugar a otro, uno a la vez.

Las conexiones en serie eran confiables pero lentas, por lo que los fabricantes comenzaron a usar conexiones paralelas para enviar múltiples paquetes de datos simultáneamente.

Resulta que las conexiones paralelas tienen sus propios problemas a medida que las velocidades aumentan cada vez más, por ejemplo, los cables pueden interferir entre sí electromagnéticamente, por lo que ahora el péndulo está volviendo hacia conexiones en serie altamente optimizadas.

Las mejoras en el hardware y en el proceso de dividir, etiquetar y reensamblar paquetes han llevado a conexiones seriales mucho más rápidas, como USB 2.0, USB 3.0 y FireWire.

PCIExpress es una conexión en serie que funciona más como una red que como un bus. En lugar de un bus que maneja datos de múltiples fuentes, PCIe tiene un conmutador que controla varias conexiones seriales punto a punto.

Estas conexiones se abren en abanico desde el conmutador y conducen directamente a los dispositivos a los que deben ir los datos. Cada dispositivo tiene su propia conexión dedicada, por lo que los dispositivos ya no comparten el ancho de banda como lo hacen en un bus normal. Veremos cómo sucede esto en la siguiente sección.

Carriles PCI Express

Enlaces y carriles PCI-Express

Cuando la computadora se inicia, PCIe determina qué dispositivos están conectados a la placa base. Luego identifica los enlaces entre los dispositivos, creando un mapa por dónde irá el tráfico y negociando el ancho de cada enlace.

Esta identificación de dispositivos y conexiones es el mismo protocolo que usa PCI, por lo que PCIe no requiere ningún cambio en el software o los sistemas operativos.

Cada carril de una conexión PCI Express contiene dos pares de cables: uno para enviar y otro para recibir.

Los paquetes de datos se mueven a través del carril a una velocidad de un bit por ciclo. Un enlace x1, la conexión PCIe más pequeña, tiene un carril compuesto por cuatro cables. Lleva un bit por ciclo en cada dirección.

Un enlace x2 contiene ocho cables y transmite dos bits a la vez, un enlace x4 transmite cuatro bits, y así sucesivamente. Otras configuraciones son x12, x16 y x32.

PCI Express está disponible para computadoras de escritorio y portátiles. Su uso puede conducir a un menor costo de producción de la placa base, ya que sus conexiones contienen menos pines que las conexiones PCI. También tiene el potencial de admitir muchos dispositivos, incluidas tarjetas Ethernet, USB y tarjetas de video.

Pero, ¿Cómo puede una conexión en serie ser más rápida que los 32 cables de PCI o los 64 cables de PCIx? En la siguiente sección, veremos cómo PCIe puede proporcionar una gran cantidad de ancho de banda en un formato serial.

Velocidades de conexión PCI Express

PCI - PCI Express

Los dispositivos que utilizan PCI comparten un bus común, pero cada dispositivo que utiliza PCI Express tiene su propia conexión dedicada al conmutador.

El bus PCI de 32 bits tiene una velocidad máxima de 33 MHz, lo que permite que un máximo de 133 MB de datos pasen a través del bus por segundo.

El bus PCI-X de 64 bits tiene el doble de ancho de bus que PCI. Las diferentes especificaciones de PCI-X permiten diferentes velocidades de transferencia de datos, desde 512 MB hasta 1 GB de datos por segundo.

Sin embargo, un solo carril PCI Express puede manejar 200 MB de tráfico en cada dirección por segundo. Un conector PCIe x16 puede mover la asombrosa cantidad de 6.4 GB de datos por segundo en cada dirección.

A estas velocidades, una conexión x1 puede manejar fácilmente una conexión Gigabit Ethernet, así como aplicaciones de audio y almacenamiento. Una conexión x16 puede manejar fácilmente adaptadores de gráficos potentes.

¿Cómo es posible esto? Algunos avances simples han contribuido a este salto masivo en la velocidad de conexión en serie:

  • Priorización de datos, esto permite que el sistema mueva primero los datos más importantes y ayuda a prevenir cuellos de botella
  • Transferencias de datos dependientes del tiempo (en tiempo real)
  • Mejoras en los materiales físicos utilizados para realizar las conexiones
  • Mejor reconocimiento y detección de errores
  • Mejores métodos para dividir los datos en paquetes y volver a juntarlos. Además, dado que cada dispositivo tiene su propia conexión punto a punto dedicada al conmutador, las señales de varias fuentes ya no tienen que pasar por el mismo bus

PCI Express y los gráficos avanzados

Tarjeta de enlace NVIDIA SLI

Hemos establecido que PCIe puede eliminar la necesidad de una conexión AGP. Una ranura PCIe x16 puede alojar muchos más datos por segundo de lo que permiten las conexiones AGP 8x actuales.

Además, una ranura PCIe x16 puede suministrar 75 vatios de potencia a la tarjeta de video, a diferencia de la conexión AGP 8x de 25 vatios / 42 vatios. Aunque PCIe tiene un potencial aún más impresionante reservado para el futuro de la tecnología gráfica.

Con el hardware adecuado, una placa base con dos conexiones PCIe x16 puede admitir dos adaptadores de gráficos al mismo tiempo.

Varios fabricantes han desarrollado y lanzado sistemas para aprovechar esta característica:

  • Interfaz de enlace escalable de NVIDIA (SLI): con una placa base certificada SLI, dos tarjetas gráficas SLI y un conector SLI, un usuario puede colocar dos tarjetas de video en el mismo sistema. Las tarjetas gráficas funcionan juntas dividiendo la pantalla por la mitad. Cada tarjeta controla la mitad de la pantalla y el conector se asegura de que todo se mantenga sincronizado.
  • ATI CrossFire: dos tarjetas de video ATI Radeon, una con un chip de ‘motor de composición’, se conectan a una placa base compatible. La tecnología de ATI se centra en la calidad de la imagen y no requiere placas de video idénticas, aunque los sistemas de alto rendimiento deben tener gráficas idénticas.

Crossfire divide el trabajo de renderizado de una de estas tres formas:

  • Dividir la pantalla por la mitad y asignar la mitad a cada tarjeta gráfica
  • Dividir la pantalla en mosaicos (como un tablero de ajedrez) y hacer que una gráfica represente los mosaicos ‘blancos’ y la otra represente los mosaicos ‘negros’
  • Hacer que cada gráfica represente cuadros alternativos

Alienware Video Array: dos tarjetas de video listas para usar se combinan como un centro de fusión de video y un software propietario. Este sistema utilizará sistemas de energía y enfriamiento especializados para manejar todo el calor y la energía adicionales de las placas de video. La tecnología de Alienware puede eventualmente admitir hasta 4 GPU.

Dado que PCI, PCI-X y PCI Express son compatibles, los tres pueden coexistir indefinidamente. Hasta ahora, las tarjetas gráficas han realizado la transición más rápida al formato PCIe.

Los adaptadores de red y de sonido, así como otros periféricos, han tenido un desarrollo más lento. Pero dado que PCIe es compatible con los sistemas operativos actuales y puede proporcionar velocidades más rápidas, reemplaza a PCI como estándar de PC. Gradualmente, las GPU basadas en PCI se volverán obsoletas.

¿Qué tipos de tarjetas PCI Express existen?

Gracias a la demanda de videojuegos más rápidos y más realistas y herramientas de edición de video, las tarjetas gráficas fueron los primeros tipos de PCI Express como periféricos informáticos que aprovecharon las mejoras que ofrece la interfaz.

Mientras que las GPU siguen siendo fácilmente el tipo más común de tarjeta PCIe que encontrarás, otros dispositivos que se benefician de conexiones considerablemente más rápidas a la placa base como la CPU y la RAM, también se fabrican cada vez más con conexiones PCIe en lugar de PCI.

Por ejemplo, muchas tarjetas de sonido de alta gama ahora utilizan PCI Express, al igual que un número cada vez mayor de tarjetas de interfaz de red tanto cableadas como inalámbricas.

Las tarjetas controladoras de discos duros pueden ser las más beneficiadas con esta interfaz después de las tarjetas de video. La conexión de una unidad SSD de alta velocidad a esta interfaz de gran ancho de banda permite una lectura y escritura mucho más rápidas del disco.

Algunos controladores de discos duros PCIe incluyen el SSD integrado, lo que altera drásticamente la forma en que tradicionalmente se conectan los dispositivos de almacenamiento dentro de una computadora personal.

Por supuesto, con el bus PCI Express 3.0 reemplazando a AGP y PCI completamente en placas bases más nuevas, casi todos los tipos de tarjetas de expansión internas que dependían de esas interfaces antiguas se están rediseñando para admitir PCI Express. Esto incluye características como tarjetas de expansión USB, tarjetas Bluetooth, etc.

Tamaños del bus PCIe: x1 vs x4 vs x8 vs x16

El número después de la X indica el tamaño físico de la ranura o tarjeta PCI Express, en este caso, con x16 siendo el más grande y con x1 siendo el más pequeño.

Así es como se conforman los diferentes tamaños:

Versión Número de Pines Longitud
PCI-Express x1 18 25 mm
PCI-Express x4 32 39 mm
PCI-Express x8 49 56 mm
PCI-Express x16 82 89 mm

Independientemente del tamaño de la ranura o tarjeta PCIe, la muesca clave, ese pequeño espacio en cualquier tarjeta o ranura, siempre se encuentra en el Pin 11.

En otras palabras, es la longitud del Pin 11 que se hace cada vez más larga a medida que pasa de PCIe x1 a PCIe x16. Esto permite cierta flexibilidad para utilizar tarjetas de un tamaño con ranuras de otra.

Las tarjetas PCIe caben en cualquier ranura PCIe de una placa base que sea al menos tan grande como lo es. Por ejemplo, una tarjeta PCIe x1 cabrá en cualquier ranura PCIe x4, PCIe x8 o PCIe x16. Una tarjeta PCIe x8 cabrá en cualquier ranura PCIe x8 o PCIe x16.

Las tarjetas de expansión PCIe que son más largas que la ranura PCIe, pueden caber en la ranura más pequeña, pero solo si esa ranura PCIe no tiene límites (es decir, no tiene un tope al final de la ranura)

En general, una ranura o tarjeta de expansión PCI Express más grande admite un mayor rendimiento, suponiendo que las dos tarjetas o ranuras que compares admitan la misma versión PCIe.

A continuación podrás comparar tablas que muestran ambas versiones con los pines de salida correspondientes en el sitio web pinouts.ru.

Versiones PCIe: 1.0 vs 2.0 vs 3.0 vs 4.0

Cualquier número después de PCIe que encuentres en un componente cualquiera que admita este tipo de bus indica el último número de versión de la especificación PCI Express compatible.

Aquí una comparación de las distintas versiones de PCI Express:

Versión Velocidad de bits sin procesar (por carril) Ancho de bus del enlace Ancho de bus (por carril) Total del ancho de banda x16
PCI-Express 1.0 2.5 GT/s 2 Gbit/s 250 MB/s 8 GB/s
PCI-Express 2.0 5 GT/s 4 Gbit/s 500 MB/s 16 GB/s
PCI-Express 3.0 8 GT/s 8 Gbit/s ~ 1 GB/s ~ 32 GB/s
PCI-Express 4.0 16 GT/s 16 Gbit/s ~ 2 GB/s ~ 64 GB/s
PCI-Express 5.0 32 GT/s 32 Gbit/s ~ 4 GB/s ~ 128 GB/s

Todas las versiones de PCI Express son compatibles con versiones anteriores y posteriores, lo que significa que no importa qué versión sea compatible con la tarjeta PCIe, deberían funcionar juntas, al menos a un nivel mínimo.

Como podrás ver, las principales actualizaciones de la norma PCIe aumentaron drásticamente el ancho de banda disponible cada vez, lo que aumenta enormemente el potencial de lo que puede hacer el componente de hardware conectado.

Las mejoras de la versión también corrigieron errores, añadieron funciones y mejoraron la administración de energía, aunque el aumento en el ancho de banda es el cambio más importante a tener en cuenta de una versión a otra.

Maximizando la compatibilidad con PCI Express

PCI Express, tal como lo lees en las especificaciones de tamaños y versiones anteriores, admite prácticamente cualquier configuración que puedas imaginar. Si encaja físicamente, probablemente funcione sin problemas, lo cual es genial.

Sin embargo, una cosa importante que debes saber es que para obtener un mayor ancho de banda (que generalmente equivale al mayor rendimiento), querrás elegir la versión de PCIe más alta que admita tu placa base y elegir el tamaño más grande que se ajuste.

Por ejemplo, una tarjeta de video PCIe 3.0 x16 te dará el mejor rendimiento, pero solo si la placa base también es compatible con PCIe 3.0 y tenga una ranura PCIe x16 libre. Si la placa base solo es compatible con PCIe 2.0, la tarjeta solo funcionará hasta esa velocidad admitida (por ejemplo, 64 Gbit/s en la ranura x16)

La mayoría de las placas bases y computadoras fabricadas en 2013 o posteriores probablemente sean compatibles con PCI Express 3.0. En este caso deberás consultar el manual de tu placa principal si no estás seguro.

Si no puedes encontrar ninguna información definitiva sobre la versión PCI compatible con la placa principal, se recomienda comprar la versión más grande y más reciente de la tarjeta PCIe, siempre y cuando encaje, por supuesto.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una ranura PCI Express?

Una ranura PCIe o PCI Express es la conexión entre la placa base de una PC y los componentes periféricos correspondientes.

¿PCI es compatible con PCI Express?

No son compatibles porque tienen diferentes configuraciones. Sin embargo, hay placas bases que albergan una combinación de ambas.

¿Una tarjeta gráfica entra en la ranura PCIe?

Debería ir a la primera ranura PCI Express x16 disponible. Sin embargo, eso no quiere decir que las ranuras inferiores sean incapaces de ejecutar una tarjeta gráfica PCI Express.

¿PCI es lo mismo que PCIe?

No son lo mismo. PCIe puede conectar tarjetas gráficas que PCI no puede, y también es más rápido en comparación.

¿Cuál es la principal diferencia entre PCI y PCIe?

PCIe es una interfaz en serie, mientras que PCI es una interfaz paralela.

¿Quién reemplazará a la interfaz PCI Express?

Los desarrolladores de videojuegos siempre buscan diseñar juegos que sean cada vez más realistas, pero solo pueden hacerlo si logran pasar más datos desde sus programas de juegos a sus auriculares VR o monitores de computadoras, lo que se requieren interfaces más rápidas para que eso suceda.

Debido a esto, la interfaz PCI Express no continuará reinando en lo supremo descansando en sus laureles. La interfaz PCIe 3.0 es increíblemente rápida, pero el mundo quiere ir cada vez más rápido.

PCI Express 5.0, admite un ancho de banda de 31.504 GB/s por bus (3938 MB/s), el doble de lo que ofrece PCI Express 4.0.

La industria de la tecnología está estudiando otros estándares de interfaces no PCIe, pero dado que requerirían grandes cambios de hardware, PCI Express parece que seguirá siendo el líder durante un largo tiempo.

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