Tabla de contenidos
- ¿Cómo funciona el estándar PCI Express?
- Para que sirve PCI Express
- Tipos de tarjetas PCI Express que existen
- Tipos de PCI Express que existen
- Versiones de PCIe que existen
- ¿Cuál será el futuro de PCIe?
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PCI Express, PCIe o PCI-E se les denominan a las abreviaturas de Peripheral Component Interconnect Express; que traducido al español sería algo como Componente Periférico de Interconexión Expresa. Este término se utiliza para referirse a un tipo estándar de conexión para añadir componentes de hardware a la placa base de un ordenador.
Por lo general, al decir PCI Express nos referimos a las ranuras de expansión ubicados en la placa base, a las que se acoplan las tarjetas de expansión basadas en este estándar. Además, para referirse a este tipo de tarjeta de expansión en sí.
El PCI Express fue introducido por primera vez en el mercado en el 2004 por la compañía Intel. Este estándar tuvo como objetivo superar las limitaciones de los buses anteriores y unificar esos formatos en un estándar universal.
La diferencia fundamental del estándar PCI Express con respecto a sus predecesores, es que este no es un bus para conectar varios dispositivos a la vez. Sinó que es una conexión punto a punto que conecta los dispositivos de hardware, aprovechando la máxima velocidad disponible del ancho de banda.
¿Cómo funciona el estándar PCI Express?
La arquitectura PCIe al estar basada en carriles individuales se pueden agrupar y así aumentar su ancho de banda. De esta forma se supera uno de los mayores inconvenientes de las conexiones paralelas; que es la disminución del rendimiento cuando varios dispositivos necesitan comunicarse con el procesador a la misma vez.
Al igual que estándar PCIe existen otras interfaces mucho más conocidas, como por ejemplo, las SATA y las USB. Estas utilizan protocolos de comunicación en serie donde solo se transmite un bit por cada ciclo de reloj en cada carril.
PCI Express es un estándar rápido, fiable y de bajo costo, que en la actualidad se ha convertido en la opción ideal cuando se tiene la necesidad de transferir grandes volúmenes de datos. Estas características lo convierten en el estándar de conexión por defecto de las tarjetas gráficas de los ordenadores en la actualidad.
Las computadoras pueden contener en su interior una mezcla de varios tipos de ranuras de expansión, PCI Express se considera una interfaz interna estándar. Muchas de las placas base de hoy en día se fabrican sólo con ranuras PCIe.
Similar a la interfaz SATA, PCI Express tiene una versión externa denominada ePCIe, aunque no es muy conocida como la SATAe. Los dispositivos ePCIe, como su nombre lo indica, al ser externos, requieren un cable especial para conectar cualquier dispositivo externo al puerto ePCIe del ordenador. Por lo general está ubicado en la parte posterior del ordenador, y es conectado a la placa base por una tarjeta PCIe interna especial.
Para que sirve PCI Express
Como se explicó anteriormente la base fundamental del estándar PCIe es la de permitir conectar diferentes tipos de hardware a la placa base o motherboard de tu ordenador. Siempre se debe tener en cuenta que en cada ranura solo se debe conectar una única tarjeta, esta no puede compartir su espacio con otra.
También se explicó que por lo general el uso que se le da a los puertos PCIe es para conectar tarjetas gráficas al ordenador; debido a que para el procesamiento gráfico necesitan de un gran ancho de banda y una excelente velocidad de transferencia de datos. Es por esta alta necesidad de conectividad que son conectadas en las versiones PCIe de 16 carriles; pero este es un tema que trataremos más adelante.
Del mismo modo, en los puertos PCIe es posible conectar tarjetas de expansión que añaden funcionalidades que permiten conexiones de WiFi, Bluetooth al ordenador. Además, se pueden añadir tarjetas de red, tarjetas de puertos USB adicionales y tarjetas de audio. Existen un determinado tipo de discos duros SSD que utilizan el protocolo NVMe, que son capaces de usar tanto las conexiones PCIe como las SATA; por lo que pueden ser utilizados mediante este estándar.
Tipos de tarjetas PCI Express que existen
Las tarjetas gráficas de video fueron los primeros periféricos en aprovechar las características y mejoras que ofrece el estándar PCI Express. Esto sucede debido al gran incremento en el detalle de los gráficos de los juegos y de las herramientas de creación de contenido multimedia utilizados en la actualidad.
De manera similar, están siendo fabricados cada vez, más dispositivos que se benefician de este tipo de conexión PCIe en lugar de las PCI tradicionales. Tal es el caso de tipos especiales de CPU y RAM. Por otro lado, muchas tarjetas de sonido de alta gama utilizan PCI Express; al igual que un número cada vez mayor de tarjetas de interfaz de red tanto cableadas como inalámbricas.
Los discos duros de estado sólido son otros de los dispositivos que se beneficiarán de este estándar de conexión. Aprovechar este tipo de conexión de alta velocidad permitirá una lectura y escritura más rápida en la unidad. Esta nueva forma altera drásticamente cómo los dispositivos de almacenamiento se han conectado tradicionalmente dentro de un ordenador.
Por supuesto, como el estándar PCI Express ha ido reemplazando al PCI y AGP en las placas base más nuevas; casi todos los tipos de tarjetas de expansión que dependían de esas interfaces antiguas se están rediseñando para que puedan utilizar también PCI Express. Entre estas se incluyen tarjetas de expansión USB, tarjetas Bluetooth, tarjetas WiFi, etc.
Tipos de PCI Express que existen
El estándar PCI Express utiliza diferentes tamaños de ranuras que son destinadas a diferentes tipos de tarjetas que varían en dependencia de sus requerimientos. El tamaño de las ranuras puede variar desde x1 a x16, la diferencia entre ellas está en el número de carriles de datos que tengan; cuánto mayor es este número mayores son las dimensiones de la ranura porque contiene más pines.
Ciertamente, el número después de la x indica el tamaño físico de la tarjeta o ranura PCIe, siendo x16 el más grande y x1 el más pequeño.
| Nombre | Número de carriles | Número de Pines | Longitud |
| PCI Express x1 | 1 | 18 | 25 mm |
| PCI Express x4 | 4 | 32 | 39 mm |
| PCI Express x8 | 8 | 49 | 56 mm |
| PCI Express x16 | 16 | 82 | 89 mm |
Como explicamos anteriormente, en el estándar PCIe cada carril es independiente y no se puede compartir entre varios dispositivos. Por lo tanto, si conectamos una GPU a una ranura x16, esto significa que tiene de manera exclusiva 16 carriles a su disposición. Independientemente de los otros dispositivos que estén conectados.
Las tarjetas y ranuras PCIe están divididas en dos espacios sin importar el tamaño que sean; estas tienen un pequeño espacio que siempre se encuentra en el Pin 11. A partir de este pin su tamaño varía en dependencia de su tipo. Esta distribución permite cierta flexibilidad para usar tarjetas de un tamaño con ranuras de otro.
Por ejemplo, una tarjeta PCIe x1 cabe en cualquier ranura PCIe x4, PCIe x8 o PCIe x16. Una tarjeta PCIe x8 cabe en cualquier ranura PCIe x8 o PCIe x16. Pero una tarjeta PCIe x16 solo se puede usar en una ranura PCIe x16, porque es físicamente imposible conectarla a una más pequeña.
Versiones de PCIe que existen
Al igual que existen tipos de PCIe, también existen diferentes versiones que han surgido según ha ido evolucionando esta tecnología. A continuación, se muestra una tabla que expone una comparación del rendimiento de las diferentes versiones que existen hasta la actualidad.
| Versión | Año | Ancho de banda por carril | Ancho de banda por carril en una ranura x16 |
| PCI Express 1.0 | 2003 | 2 Gbit/s (250 MB/s) | 32 Gbit/s (4000 MB/s) |
| PCI Express 2.0 | 2007 | 4 Gbit/s (500 MB/s) | 64 Gbit/s (8000 MB/s) |
| PCI Express 3.0 | 2010 | 7.877 Gbit/s (984.625 MB/s) | 126.032 Gbit/s (15754 MB/s) |
| PCI Express 4.0 | 2017 | 15.752 Gbit/s (1969 MB/s) | 252.032 Gbit/s (31504 MB/s) |
| PCI Express 5.0 | 2019 | 31,6 Gbit/s (3938,4 MB/s) | 504 Gbit/s (64512 MB/s) |
| PCI Express 5.0 | 2021 | 64 Gbit/s (7,877 MB/s) | 1008 Gbit/s (129024 MB/s) |
Todas las versiones de PCI Express son compatibles con versiones anteriores y posteriores. Esto significa que no importa qué versión sea la tarjeta PCIe o la que admita la placa base. Deben trabajar juntas, al menos a un nivel mínimo.
Las actualizaciones en las versiones de este estándar aumentaron drásticamente el ancho de banda disponible. Por lo tanto, esto hace que aumente en gran medida el potencial de lo que el hardware conectado puede hacer. Además, se corrigieron errores, se añadieron nuevas características, y se optimizó el consumo de energía por parte de los dispositivos.
¿Cuál será el futuro de PCIe?
A medida que transcurre el tiempo, los desarrolladores de videojuegos siempre diseñan juegos que son cada vez más realistas. Por lo tanto, esto requiere un aumento de la velocidad de procesamiento y del envío de datos entre el ordenador y las tarjetas gráficas. Debido a esto, PCI Express debe continuar su evolución aumentando drásticamente su ancho de banda por carriles como lo ha hecho hasta ahora.
Sin embargo, hay otra serie de estándares de interfaz de conexión que están siendo examinados por la industria de la tecnología. Pero su uso requerirá de cambios de hardware importantes en los nuevos diseños de ordenadores; por lo que, por el momento, PCIe seguirá siendo el líder durante algún período de tiempo más.
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