El estándar PCI Express es uno de los elementos básicos de la informática moderna, con una ranura en casi todas las computadoras de escritorio fabricadas en la última década. Pero la naturaleza de la conexión es algo nebulosa: en una PC nueva, es posible que vea media docena de puertos en tres o cuatro tamaños diferentes, todos etiquetados como "PCIE" o PCI-E ". Entonces, ¿por qué la confusión y cuáles pueden ¿realmente lo usa?

Comprender el bus PCI Express

Como una actualización del sistema original PCI (Interconexión de componentes periféricos), PCI Express tenía una gran ventaja cuando se desarrolló inicialmente a principios de la década de 2000: utilizaba un punto un bus de acceso a punto en lugar de un bus en serie. Eso significaba que cada puerto PCI individual y sus tarjetas instaladas podían aprovechar al máximo su velocidad máxima, sin múltiples tarjetas o expansiones que estuvieran obstruidas en un solo bus.

PCI Express reemplazó el estándar anterior de la ranura PCI. Esta placa base admite ambos: PCIE x16 en azul, PCIE x1 en negro y PCI en color beige.

En términos sencillos, imagina tu PC de escritorio como un restaurante. El antiguo estándar PCI era como un deli, todos esperando en una sola línea para recibir el servicio, con la velocidad del servicio limitada por una sola persona en el mostrador. PCI-E es más como un bar, cada cliente sentado en un asiento asignado, con varios cantineros tomando el pedido de todos a la vez. (De acuerdo, nunca es posible conseguir un cantinero para cada cliente de inmediato, pero imaginemos que es una barra realmente genial). Con carriles de datos dedicados para cada tarjeta de expansión o periférico, toda la computadora puede acceder a los componentes y accesorios con mayor rapidez.

Ahora, para ampliar nuestra metáfora deli / bar, imagina que algunos de esos asientos tienen a varios cantineros reservados solo para ellos. Ahí es donde entra en juego la idea de los carriles múltiples.

La vida en los carriles rápidos

PCI-E ha pasado por múltiples revisiones desde su inicio; actualmente, las nuevas placas base generalmente usan la versión 3 del estándar, con la versión 4 más rápida cada vez más común y la versión 5 prevista para el 2019. Pero las diferentes revisiones usan todas las mismas conexiones físicas, y esas conexiones pueden venir en cuatro tamaños principales : x1, x4, x8 y x16. (Existen puertos x32, pero son extremadamente raros y generalmente no se ven en el hardware del consumidor.)

Las tarjetas de diferentes tamaños admiten diferentes carriles PCI-Express máximos.

Los diferentes tamaños físicos permiten diferentes números de conexiones de pin de datos simultáneos al placa base: cuanto mayor sea el puerto, más conexiones máximas habrá en la tarjeta y el puerto. Estas conexiones se conocen coloquialmente como "carriles", con cada carril PCI-E compuesto de dos pares de señalización, uno para enviar datos y el otro para recibir datos. Diferentes revisiones del estándar PCI-E permiten diferentes velocidades en cada carril. Pero, en general, cuanto más calles hay en un solo puerto PCI-E y su tarjeta conectada, más rápido pueden fluir los datos entre el periférico y el resto del sistema informático.

Volviendo a nuestra metáfora del bar: si imaginas cada cliente que se sienta en el bar como un dispositivo PCI-E, entonces un carril x1 sería un camarero único que atiende a un solo cliente. Pero un cliente sentado en el asiento "x4" asignado tendría cuatro camareros que irían a buscarle bebidas y comida, y el asiento "x8" tendría ocho cantineros solo para sus bebidas, y el que está en el "x16" el asiento tendría una friolera de dieciséis cantineros solo para él. Y ahora vamos a dejar de hablar sobre bares y cantineros, porque nuestros pobres bebedores metafóricos están en peligro de intoxicación por alcohol.

¿Qué periféricos usan qué puertos?

Para la revisión común versión 3.0 de PCI Express, el máximo la velocidad de datos por carril es de ocho gigatransfers, un término que significa "toda la sobrecarga de datos y electrónica a la vez". En el mundo real, la velocidad para la revisión 3 de PCI-E es un poco menos de un gigabyte por segundo, por carril.

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Por lo tanto, un dispositivo que utiliza un puerto PCI-E x1, como una tarjeta de sonido de baja potencia o una antena Wi-Fi, puede transferir datos al resto de la computadora a aproximadamente 1GBps. Una tarjeta que alcanza la ranura x4 o x8 físicamente más grande, como una tarjeta de expansión USB 3.0, puede transferir datos cuatro u ocho veces más rápido, y lo necesitaría, si se utilizaran más de dos de esos puertos USB al máximo ratio de transferencia. Los puertos PCI-E x16, con un máximo teórico de alrededor de 15GBps en la revisión 3.0, se utilizan para casi todas las tarjetas gráficas modernas diseñadas por NVIDIA y AMD.

La mayoría de las tarjetas gráficas discretas usan una ranura PCI-E x16 completa.

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No hay pautas establecidas para las tarjetas de expansión que usen la cantidad de carriles. Las tarjetas gráficas tienden a usar x16 solo por la máxima transferencia de datos, pero obviamente no necesitas una tarjeta de red para usar un puerto x16 y dieciséis carriles completos cuando su puerto Ethernet solo es capaz de transferir datos a un gigabit por segundo ( aproximadamente un octavo del rendimiento de un carril PCI-E-recuerda, ocho bits por byte). Hay una pequeña cantidad de unidades de estado sólido montadas en PCI-E que prefieren un puerto x4, pero parecen haber sido rápidamente superadas por el nuevo estándar M.2, que también puede usar el bus PCI-E. Las tarjetas de red de gama alta y los equipos entusiastas como los adaptadores y los controladores RAID usan una combinación de formatos x4 y x8.

Recuerde: el tamaño del puerto PCI-E y los carriles pueden no ser lo mismo

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Esta es una de las partes más confusas de la configuración PCI-E: un puerto puede ser del tamaño de una tarjeta x16, pero solo tiene suficientes líneas de datos para algo mucho menos rápido , como x4. Esto se debe a que, aunque PCI-E puede acomodar cantidades básicamente ilimitadas de conexiones individuales, todavía hay un límite práctico en el rendimiento del carril del chipset. Las motherboards más baratas con chipsets más orientados al presupuesto solo pueden subir a una sola ranura x8, incluso si esa ranura puede acomodar físicamente una tarjeta x16. Mientras tanto, las placas madre "gamer" incluirán hasta cuatro ranuras PCI-E completas de x16 y x16-lane para una compatibilidad máxima de GPU. (Hemos discutido esto con más detalle aquí.)

Esta placa base entusiasta incluye cinco ranuras PCI-E x16 de tamaño completo, pero solo dos de ellas tienen 16 líneas de datos completas; las otras son x8 y x4.

Obviamente, esto puede causar problemas. Si su placa madre tiene dos ranuras x16, pero una de ellas solo tiene x4 líneas, entonces conectar su nueva tarjeta gráfica en la ranura incorrecta podría embotellar su rendimiento en un 75%. Ese es un resultado teórico, por supuesto: la arquitectura de las placas base significa que no verá un declive tan dramático. El punto es que la tarjeta correcta debe ir en la ranura correcta.

Afortunadamente, la capacidad del carril de las ranuras PCI específicas generalmente se detalla en el manual de la computadora o la placa base, con una ilustración de qué ranura tiene qué capacidad. Si no tiene su manual, el número de carriles generalmente está escrito en la PCB de la placa base al lado del puerto, así:

Las etiquetas en estos puertos muestran los carriles disponibles: el puerto x1 en la parte superior tiene uno carril, pero el puerto x16 a continuación tiene solo cuatro, a pesar de su tamaño físico. PCIEX1_2 significa que es el segundo puerto x1 de la placa base.

Además, una tarjeta x1 o x4 más corta puede insertarse físicamente en una ranura x8 o x16 más larga: la configuración inicial de los contactos eléctricos la hace compatible. La tarjeta puede estar un poco suelta físicamente, pero cuando se atornilla en su lugar en las ranuras de expansión de una carcasa de PC, es más que suficientemente robusta. Naturalmente, si los contactos de una tarjeta son físicamente más grandes que la ranura, no se pueden insertar.

Recuerde, al comprar tarjetas de expansión o actualización para ranuras PCI Express, debe tener en cuenta el tamaño y la calificación de carril. de sus puertos disponibles.

Crédito de la imagen: Newegg, Amazon

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