Actualizado a: 19 de enero de 2024
Las nuevas ranuras PCIe o PCI Express llegaron como sustituto de las antiguas AGP para tarjetas gráficas, aunque han resultado ser mucho más versátiles para otras muchas tarjetas de expansión diferentes. Esta ranura o slot de la placa base es una desconocida para algunos, por lo que aquí te vamos a enseñar todo lo que debes saber sobre la PCIe, incluido la PCIe x16…
¿Qué es PCIe?
PCIe, o PCI Express, es un tipo de conexión rápida de comonentes periféricos basado en un estándar de E/S de alta velocidad (HSIO). Estas ranuras llegaron para sustituir a las anteriores AGP para tarjetas gráficas, pero han permitido conectar muchos otros componentes dada su versatilidad y alto rendimiento.
Al ofrecer un mayor ancho de banda que las AGP y las PCI convencionales, las velocidades conseguidas, la tasa de transferencia de datos y la latencia han mejorado de forma considerable.
¿Cómo funcionan las ranuras PCIe?
Las ranuras PCIe vienen en diferentes configuraciones físicas: x1, x4, x8 y x16. El número después de x te está indicando cuántos carriles, es decir, cuantas líneas de datos simultáneas tiene la ranura PCIe. Por ejemplo, una ranura PCIe x1 tiene un carril y puede mover datos a un bit por ciclo. Una ranura PCIe x2 tiene dos carriles y puede mover datos a dos bits por ciclo.
Veamos todo esto con mayor detalle:
- PCIe x1: son ranuras PCIe muy pequeñas, utilizadas para casi cualquier tipo de tarjeta o adaptadores de red, expansión USB, etc. Como he dicho anteriormente, solo cuenta con un carril.
- PCIe x4: estas ranuras son algo más largas que las anteriores, y cuentan con cuatro carriles PCIe para las transferencias. A menudo se usan para tarjetas de expansión SSD M.2 NVMe individuales, también se usan para tarjetas de expansión SATA3 y adaptadores de red de alta velocidad.
- PCIe x8: estas ranuras son aún más largas que las anteriores, puesto que usan hasta 8 carriles PCIe. Eso aumenta el rendimiento con respecto a las anteriores y suelen usarse para algunas GPUs o para tarjetas de expansión SSD M.2 NVMe.
- PCIe x16: son las ranuras más grandes de la placa base, estas ranuras se utilizan para tarjetas gráficas de alta gama que requieren un gran ancho de banda como las GPU. Como puedes suponer, tienen 16 carriles en este caso.
Como sabrás la configuración más popular es PCIe x16, ya que la mayoría de las GPU la requieren para funcionar a su máximo potencial. Por eso será la que encuentres más en las placas base, a veces puede haber varias de estas ranuras para configuraciones multitarjeta.
¿Qué es un carril PCIe?
Los carriles PCIe son el enlace físico entre el dispositivo compatible con PCIe y el procesador/chipset. Mientras más carriles de estos tenga, mayor será la velocidad de transferencia y el ancho de banda. Cada microarquitectura admite una cierta cantidad de carriles PCIe que son usados para múltiples cosas, como conectar el chipset a la CPU de forma directa, para puertos USB de alta velocidad, para SSD NVMe PCIe, o para tarjetas de expansión como la GPU.
Piensa en un carril PCIe como una autopista donde los vehículos, o en este caso, los datos, viajan en ambas direcciones al mismo tiempo. Se pueden asignar hasta 32 de estos carriles PCIe bidireccionales a un solo dispositivo, lo que le permite lograr una transferencia de datos de baja latencia y gran ancho de banda.
Por supuesto, dependiendo de la versión del estándar PCIe, la velocidad y el ancho de banda conseguido será uno u otro. De esto hablamos en el siguiente apartado…
Versiones de PCIe
El estándar PCIe actualmente viene en cinco generaciones diferentes: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0 , PCIe 4.0 y PCIe 5.0, aunque ya se están desarrollando futuras versiones como la PCIe 6.0 y PCIe 7.0 que duplicarán a la generación anterior en cada caso. Como puedes ver, el ancho de banda se duplica con cada generación.
¿Qué se puede conectar a las ranuras PCIe?
Hay muchos dispositivos que se pueden conectar a las ranuras PCIe, no solo las tarjetas gráficas, aquí te muestro algunas de las posibilidades:
Recuerda que cuando se habla de conexiones PCIe no siempre se refieren a ranuras de expansión PCIe, sino que se pueden usar también otros formatos como pueden ser los M.2, o implementados directamente en la placa base para dispositivos soldados a la PCB. Por tanto, existen muchos componentes conectados mediante PCIe que quizás ni sabías que lo usaban…
Tarjetas gráficas dedicadas
Las GPU son uno de los componentes más comunes que se conectan a las ranuras PCIe x8 o x16. Generalmente las de alta gama suelen usar los x16 para conseguir las mejores velocidades y anchos de banda. Estas tarjetas gráficas son muy rápidas y necesitan de un gran rendimiento, por lo que las nuevas versiones han conseguido darle el rendimiento que necesitan sin generar un cuello de botella.
Además, es importante recordar que las nuevas tarjetas gráficas utilizan aún el estándar PCIe 4.0, a pesar de que el 5.0 ya está listo. No obstante, como bien sabes, no todas las plataformas soportan este nuevo formato.
Aunque en los equipos portátiles no haya ranuras PCIe x16 para las tarjetas gráficas dedicadas, se usan estas interfaces para la conexión, aunque se implementa en el propio PCB para ahorrar espacio.
La GPU no es el único componente que se puede conectar a través de este tipo de conexión, hay otros como veremos en los siguientes apartados.
Tarjetas de red Ethernet
Algunas tarjetas Ethernet o adaptadores de red inalámbricos de alta velocidad usan las nuevas ranuras PCIe para conseguir mayores velocidades de transferencias. Las antiguas tarjetas de red se conformaban con una PCI normal, pero no las actuales para 1Gbit LAN o superiores y para las actuales WiFi 6.
En las placas base convencionales, solo obtiene velocidades de red de 1 gigabit promedio, pero existen algunas de 10 Gbit y más. Por eso, algunas de estas tarjetas de alta velocidad usan más carriles. Por ejemplo, puedes encontrar algunas con PCIe x1, x4, e incluso más allá de eso, como las que se emplean en HPC.
Tarjetas de sonido de alta gama
Las tarjetas de sonido de alta gama también se han unido a las interfaces PCIe para conseguir mejores prestaciones. Generalmente las tarjetas de sonido se usan integradas, puesto que son más que suficientes para las actuales necesidades. Pero también existen algunas de alta gama que van externas o internas mediante estas ranuras de expansión.
Las tarjetas de sonido también se pueden encontrar en diversos carriles, aunque generalmente suelen usar ranuras de expansión PCIe x1.
Tarjetas de expansión para puertos
Puedes encontrar también otras tarjetas de expansión que están aprovechando el potencial de las ranuras PCIe, y las puedes encontrar en modos x1, x4, y x8. Es el caso de algunas tarjetas de expansión de puertos como pueden ser SATA3 para configuraciones RAID, para expandir el número de puertos USB 3.x, USB4, Thunderbolt, etc.
Tarjetas de expansión M.2 NVMe
PCIe NVMe SSD son los discos duros más rápidos disponibles en la actualidad. Estas unidades también emplean PCIe para comunicarse a más alta velocidad, con una ranura M.2. De ese modo, se pueden conseguir velocidades de acceso muy rápidas, además de aumentar la transferencia y el ancho de banda de estas unidades de estado sólido. Los nuevos M.2 NVMe suelen requerir x4, es decir, cuatro carriles PCIe.
Otras tarjetas de expansión
Por supuesto, puedes encontrar otros tipos de tarjetas de expansión y componentes que se pueden insertar en este tipo de ranuras o que usan el protocolo PCIe para su comunicación. Generalmente los anteriores dispositivos son los más comunes, aunque puedes encontrarte otros…
