PCI Express es un estándar esencial para las computadoras modernas. Autobuses locales de entrada y salida. Se utiliza para conexiones internas de circuitos integrados de placa base (chipset), comunicación con la CPU e instalación de componentes tan importantes como tarjetas gráficas, SSD o soluciones de sonido o redes dedicadas.

La historia de PCI Express se basa en las necesidades de la industria tecnológica Autobús único y de alto rendimiento Puede reemplazar las tecnologías utilizadas en la arquitectura informática hace décadas, desde ISA hasta AGP y originalmente PCI. De esta forma, PCI-SIG, un grupo responsable compuesto por más de 700 grandes empresas, creó un estándar que, además de ahorrar costes y complejidad en el diseño, también consiguió el objetivo principal de mejorar el rendimiento y sustituir las interfaces tradicionales como SATA por almacenamiento. Computadora moderna.

De hecho, gran parte de la arquitectura actual de PC se basa en un estándar que verás abreviado como “PCIe” o “PCI-E”, y hoy vamos a escribir esta guía específicamente para este estándar, en la que recordarte todo. Es necesario entenderlo, su presente y lo que está por venir.

Versión PCI Express

La versión inicial se basó en el PCI existente, pero sufrió cambios fundamentales: su estructura era punto a punto, canal full-duplex y funcionaba en serie. Desde un punto de vista práctico que es más fácil de entender, cada puerto PCIe individual y la tarjeta en la que está instalado obtienen el máximo rendimiento del bus, mientras que el PCI, mucho más lento, tiende a saturarse cuando se instala una computadora con múltiples conectores.

Una vez que se sientan las bases principales, el objetivo principal a partir de ese momento es aumentar el ancho de banda para mejorar el rendimiento y la implementación. PCI-Express 3.0 2010 fue la norma. Una gran mejora con respecto al PCI 1.0 original, con velocidades de transferencia cuadruplicadas a 8 GT/s; ancho de banda total de hasta 126 Gbit/s (15,8 GB/s) y ancho de banda por carril de hasta 15,8 Gbit/s (1969,2 MB/s).

Como las demandas de la industria no cesan, especialmente en el mercado de gráficos y otras aplicaciones con grandes cargas de trabajo y ancho de banda, PCI-SIG continúa lanzando lanzamientos para mejorar el rendimiento, reducir la latencia, proporcionar capacidades RAS superiores y mejorar la E/S. La versión más utilizada es la virtualización. PCIe 4.0el estándar aumenta el número de canales por los que pasa la señal, duplicando el ancho de banda a 16 Gigatransferencias por segundo.

Vine aquí de nuevo recientemente PCIe 5.0Se trata de otra gran mejora con respecto a la versión anterior del estándar, con un rendimiento significativamente mejorado, utilizando una frecuencia de 32 GHz, hasta que el ancho de banda full-duplex alcanza los 128 GB/s, el doble que PCI Express 4.0 y cuatro veces que PCI. Expreso 3.0. La adopción de esta generación aún es baja y solo la admiten las últimas plataformas de procesamiento de Intel y AMD. Además, hay componentes importantes, como las tarjetas gráficas, que aún no han pasado a esta Gen5. Sus capacidades tampoco son aprovechadas por los fabricantes de SSD.

PCIe 6.0 está por llegar

PCI-SIG siempre ha estado muy por delante de la industria, ya que cualquier revisión del estándar tarda mucho en llegar a los clientes finales y, de hecho, está muy retrasada. La principal mejora será nuevamente un aumento sustancial en el rendimiento hasta ancho de banda 256 GB/seg. En modo full-duplex, es dos veces más rápido que PCI Express 5.0 y cuatro veces más rápido que PCI Express 4.0. Esto se logra duplicando la velocidad de datos de los carriles PCIe a 8 GB/s en cada dirección y más para configuraciones de múltiples carriles.

Su frecuencia es de 64 Ghz, lo que proporciona velocidades de transmisión de hasta 64 Giga por segundo. La nueva interfaz PCIe 6 cambia el esquema de codificación a PAM4 para aumentar la velocidad de transferencia. Esto es lo que realmente permite que la especificación alcance un ancho de banda tan alto. Técnicamente, modula la señal en cuatro niveles, empaquetando dos bits de información en el canal serie en la misma cantidad de tiempo. Este esquema PAM4 se usa ampliamente en redes de mayor rendimiento, p. InfiniBand empresarial También lo vemos en la memoria de vídeo GDDR6.

Otro cambio esperado en esta versión afectará Reducir el tamaño físico del autobús.. Esta novedad se ha retrasado demasiado y tiene que ver con el gran tamaño de algunos de los componentes que se enchufan en las ranuras PCIe, como las tarjetas gráficas. Esto sería comprensible si se implementara un sistema de refrigeración más eficiente, ya que hasta ahora esto no ha sido posible.

PCIe 7.0 persigue la velocidad de la luz

PCI-SIG ha anunciado una importante innovación para esta versión que seguramente no veremos comercializada hasta la próxima década. Eso es exactamente La norma se aplicará a las conexiones ópticas.que es el mayor avance desde la creación del estándar. El grupo ha creado un grupo de trabajo que desarrollará la versión independientemente de otras partes. Gen7 admitirá una amplia gama de tecnologías ópticas en el futuro y seguirá mejorando las capacidades del estándar en cuanto a rendimiento, consumo de energía, alcance y latencia.

Se rumorea que el ancho de banda del canal (x1) es 128 GT/s, lo que significa que en x16 (como el ancho de banda utilizado por la tarjeta gráfica), el rendimiento bidireccional teórico se puede aumentar a aproximadamente Estratosfera 512 GB/s. El grupo se centrará primero en tecnologías especializadas como la computación cuántica, la nube y los centros de datos a hiperescala, seguidos de la computación de alto rendimiento a nivel de cliente.

Tipos de PCI Express

Como habrás leído, PCIe ha pasado por muchas revisiones, pero todas tienen una cosa en común: utilizan las mismas conexiones físicas que ves en los cuatro factores de forma principales, llamadas x1, x4, x8 y x16. También existen puertos x32, pero son extremadamente raros y no suelen aparecer en el hardware de consumo.

Diferentes tamaños físicos te permiten moverte. Diferente número de conexiones y datos simultáneos a la placa base. Cuanto mayor sea el puerto, mayor será su capacidad máxima. Estas conexiones se denominan coloquialmente «líneas» o «carriles», donde cada carril PCI-E consta de dos pares de señalización, uno para enviar datos y otro para recibir. En la práctica, un mayor número de canales nos permitirá ganar rendimiento y capacidad, y los datos podrán fluir más rápido entre los periféricos y el resto del sistema informático.

No todos los dispositivos requieren la misma capacidad, y si bien no existen pautas establecidas sobre qué tipo de ranura utilizar, podemos señalar algunas Ejemplos de uso práctico. Para tarjetas de sonido normales o Wi-Fi, PCI-E x1 es suficiente, mientras que las tarjetas de red de alta gama, controladores RAID o extensores USB 3 utilizan x4 o x8. Las tarjetas gráficas suelen utilizar x16 para una capacidad de transferencia máxima. Los SSD de formato M.2 para PCIe suelen conectarse a puertos x4, pero todo apunta a que se quedarán pequeños en las próximas generaciones.

Para fines prácticos.

La parte técnica de PCI-Express que confunde al consumidor medio es que los puertos de tamaño x16 pueden no ofrecer el número máximo de carriles permitidos por el estándar. La explicación es que, si bien PCIe puede admitir un número ilimitado de conexiones individuales, Existen límites prácticos para el rendimiento de los chipsets de las placas base..

Esto nos lleva a una conclusión que sin duda conoces: no todas las placas base son iguales. Por ejemplo, la Serie Económica puede tener ranuras x16 pero funcionar como x8. Las placas base de PC de alta gama diseñadas para juegos o estaciones de trabajo profesionales suelen contar con varias ranuras x16 para aprovechar el rendimiento y el ancho de banda permitidos por el estándar, además del tamaño.

Si coloca una tarjeta gráfica de alta gama en una ranura que no ofrece el número máximo de subprocesos, incluso si tiene un factor de forma x16, puede encontrar un cuello de botella y no obtener su máximo rendimiento. Otro aspecto a considerar es que muchas placas base con 2 ranuras x16 solo ofrecen el número máximo de líneas cuando usas una de las ranuras, bajando a x8 si usas ambas ranuras. Los comentarios dicen que las tarjetas más pequeñas x1 y x4 se pueden instalar en x8 y x16 (aparentemente al revés). Además, algunos x8 tienen diferentes conjuntos de pines y no pueden caber en zócalos x16.

Si bien se agradecen las mejoras de rendimiento que aporta cada versión, también sería bueno si también se revisaran estos tipos de rieles, que pueden confundir a los consumidores. Las mismas dimensiones de ranura que comentamos anteriormente. Este es un tema muy técnico, pero esperamos que te haya quedado más claro todo lo relacionado con PCI Express, el bus local de entrada/salida más importante (y casi el único) de los ordenadores modernos.