Un poco de historia
El PCI (Peripheral Component Interconnect) fue creado por Intel en 1991, aunque su presentación oficial fue el 22 de junio de 1992. El nuevo estándar se presentaba con el objetivo de superar las limitaciones de los buses de la época, ISA, MCA, EISA y VESA, unificando estos formatos en una solución universal.
Como ha ocurrido tantas veces en la historia de la tecnología, a pesar de que sobre el papel el PCI no era superior al VESA en términos de velocidad de transferencia, terminó por imponerse gracias a su bajo coste y una decisión empresarial clave: al no ser una extensión del bus del microprocesador era posible cambiar de micro sin tener que cambiar toda la placa.
Además, la arquitectura del PCI estaba diseñada para hacer realidad ese sueño llamado “Plug & Play” y funciones como las asignaciones DMA, las IRQ dinámicas o las posibilidades para aprovechar el rendimiento del bus cuando teníamos varios dispositivos al mismo tiempo terminaron por convencer a la industria de su adopción masiva.
La aparición de la versión 2.0 en 1993 y el lanzamiento de Intel Pentium el 22 de marzo de 1993 fueron dos claves para la consagración del PCI como el estándar que hoy conocemos. Durante los siguientes años se fue mejorando el estándar, ampliando el ancho de banda disponible hasta que se iban produciendo cuellos de botella. El más grave, provocado por la popularización de las tarjetas de vídeo, se solucionó creando un puerto exclusivo (AGP) y “liberando” al PCI de esa pesada carga.
PCI Express es un estándar de comunicación para ordenadores pensado como bus local de Entrada/Salida. Lo verás abreviado como «PCI-E» o «PCIe» y se utiliza tanto para conexión interna en los circuitos integrados de las placas base como para conectar tarjetas externas pinchadas en los slots correspondientes.
La norma PCI Express es responsabilidad del “Grupo de Interés Especial de PCI” (PCI-SIG) y el objetivo de su desarrollo era que reemplazara por completo como estándar único a buses anteriores como ISA, AGP o el mismo PCI en el que está basado. PCIe ofrece una ventaja fundamental frente a PCI al estar estructurado como carriles punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. Básicamente, cada puerto PCIe individual y sus tarjetas instaladas pueden obtener el máximo rendimiento del bus, frente al PCI más lento y saturado cuando el equipo monta múltiples conectores.
Obviamente se trata de un estándar fundamental en la estructura actual de los ordenadores, porque es utilizado para comunicación de las tarjetas gráficas y puede usarse para otro tipo de tarjetas de expansión, de red, sonido, edición de vídeo y en los últimos tiempos para conectar las SSD más rápidas del mercado.
Versiones PCI Express
La versión 3.0: Una mejora sobre la PCI 1.0 original que cuadriplica su velocidad de transferencia hasta 8 GT/s; su ancho de banda total hasta 126 Gbit/s (15,8 GB/s) y su ancho de banda por carril hasta 15,8 Gbit/s (984,6 MB/s).
PCI Express Gen 4.0: Una versión que ofrece un mayor rendimiento que el actual PCIe 3.0, aumentando el número de canales por el que pasa la señal para duplicar el ancho de banda hasta 16 Gigatransferencias por segundo.
También ofrecerá menor latencia, capacidades superiores RAS, mejora de la virtualización de E / S, para acometer el aumento de necesidades de la industria especialmente en el mercado gráfico con videojuegos realmente fotorrealistas, pero también en aplicaciones profesionales con grandes cargas de trabajo y ancho de banda como las tecnologías relacionadas con inteligencia artificial. Otra de las mejoras llegará del menor tamaño físico del bus, lo que permitirá tarjetas más pequeñas.
PCI Express Gen 5.0: Otro gran avance sobre las anteriores versiones del estándar con un aumento de rendimiento sustancial, usando una frecuencia de 32 GT/s hasta alcanzar un ancho de banda de 128 GB/s en full duplex, duplicando el de PCI Express 4.0 y a su vez cuadriplicando la de PCI Express 3.0.
Tengamos en cuenta que la PCI Express 3.0 está disponible desde 2010 y desde entonces las necesidades de la industria han aumentando especialmente en el mercado gráfico, pero también en otras aplicaciones con grandes cargas de trabajo y ancho de banda como las tecnologías relacionadas con inteligencia artificial.
PCI Express 6.0 ha sido anunciado formalmente por el consorcio industrial PCI-SIG. La hoja de ruta para la nueva versión del bus local de Entrada/Salida contempla un calendario agresivo con la publicación de las especificaciones finales en 2021 y la llegada de los primeros productos en 2022.
Novedades PCI Express 6.0
El principal avance de PCI Express 6.0 sobre las anteriores versiones del estándar será un aumento de rendimiento sustancial, duplicando el de PCI Express 5.0 y a su vez cuadriplicando el de PCI Express 4.0. hasta 16 Gigatransferencias por segundo. Con una frecuencia de 64 Ghz, podrá ofrecer hasta 64 Gigatransferencias por segundo.
Además del aumento de rendimiento, una menor latencia, capacidades superiores RAS o mejora de la virtualización de E / S para acometer el aumento de necesidades de la industria, la nueva interfaz cambia el esquema de codificación a PAM4 para ayudar a aumentar las tasas de transferencia. El esquema se usa ampliamente en redes por lo que debería ser relativamente fácil de implementar.
Tipos PCI Express
PCIe ha pasado por varias revisiones como hemos visto, pero todas tienen un denominador común, usan las mismas conexiones físicas que verás en cuatro tamaños primarios: x1, x4, x8 y x16. También existen puertos x32, pero son extremadamente raros y por lo general no se ven.
Los diferentes tamaños físicos permiten mover diferentes cantidades de conexiones y datos simultáneos a la placa base. Cuanto mayor sea el puerto, mayor será su capacidad máxima. Estas conexiones se conocen coloquialmente como «líneas» o “carriles”, donde cada carril PCI-E está compuesta de dos pares de señalización, uno para el envío de datos y el otro para la recepción. En la práctica, el mayor número de carriles permiten ganar en rendimiento y capacidad y los datos podrán fluir más rápidos entre el periférico y el resto del sistema informático.
No todos los dispositivos necesitan la misma capacidad y aunque no hay directrices establecidas sobre qué tipo de slot utilizar, podemos señalar algunos ejemplos prácticos de su uso.
Para una tarjeta de sonido común o una Wi-Fi es suficiente con una PCI-E x1, mientras que una tarjeta de red de gama alta, controladores RAID o expansores de USB 3, utilizan las x4 o x8. Las tarjetas gráficas suelen utilizar x16 para disponer de la máxima capacidad de transferencia. Las SSD en formato M.2 para PCIe se suelen conectar a puertos x4, pero todo indica que se le va a quedar pequeño en próximas generaciones.
Consideraciones sobre el tipo PCI-E y carriles
Una de las partes de la configuración PCI-E que pueden confundir a un consumidor es que un puerto de tamaño x16 puede no ofrecer el máximo de carriles que permite la norma. La explicación es que mientras PCI-E puede acomodar conexiones individuales en cantidades ilimitadas, existe un límite práctico en el rendimiento del chipset de la placa.
Ello nos lleva a una conclusión que seguro conoces: no todas las placas base son iguales. Las de gama económica pueden contar con slots x16 pero cuyo rendimiento equivale a x8 por ejemplo. Placas de gama alta para PCs dedicados a juegos o estaciones de trabajo profesionales, suelen tener varios slots x16 que además de tamaño aprovechan al máximo el rendimiento y ancho de banda que permite la norma.
Si colocas una gráfica de gama alta (especialmente en sistemas multigráfica SLI o Crossfire) en un slot que «aunque tenga un tamaño x16» no ofrezca el máximo de líneas, puedes tener un cuello de botella y no obtener su máximo rendimiento. Otro aspecto a considerar es que muchas placas con 2 slots x16 solo ofrecen el máximo de líneas si utilizas una de ellas, bajando a x8 si empleas las dos conjuntamente.
En definitiva, detalles a tener en cuenta a la hora de comprar tu placa base, un componente fundamental al que hay que prestar atención más allá de conocer el socket y chipset, como hemos visto en este acercamiento al que se ha convertido en su bus local de Entrada/Salida más importante: PCI Express.
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