¿Por qué los puertos PCI Express de mi placa base son de diferentes tamaños? x16, x8, x4 y x1 Explicado

El estándar PCI Express es uno de los elementos básicos de la informática moderna, con una ranura en más o menos 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 puedes usar realmente?

Descripción del bus PCI Express

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

En términos generales, imagine su PC de escritorio como un restaurante. El antiguo estándar PCI era como una delicatessen, todos esperando en una sola fila para ser atendidos, 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 camareros tomando el pedido de todos a la vez. (Está bien, así que nunca es posible llevar un camarero a cada cliente de inmediato, pero vamos a fingir que este es un gran bar). Con carriles de datos dedicados para cada tarjeta de expansión o periférico, toda la computadora puede acceder a componentes y accesorios más rápido.

Ahora, para extender nuestra metáfora de delicatessen / bar, imagine que algunos de esos asientos tienen múltiples camareros reservados solo para ellos. Ahí es donde entra en juego la idea de múltiples carriles.

La vida en los carriles rápidos

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

Los diferentes tamaños físicos permiten diferentes números de conexiones simultáneas de pines de datos a la placa base: cuanto más grande es el puerto, más conexiones máximas en la tarjeta y el puerto. Estas conexiones se conocen coloquialmente como “carriles”, con cada carril PCI-E compuesto por dos pares de señalización, uno para enviar datos y el otro para recibir datos. Las diferentes revisiones del estándar PCI-E permiten diferentes velocidades en cada carril. Pero en términos generales, cuantos más carriles haya en un solo puerto PCI-E y su tarjeta conectada, más rápido podrán fluir los datos entre el periférico y el resto del sistema informático.

Volviendo a nuestra metáfora del bar: si imaginas a cada cliente sentado en el bar como un dispositivo PCI-E, entonces un carril x1 sería un solo camarero sirviendo a un solo cliente. Pero un cliente sentado en el asiento asignado “x4” tendría Cuatro los camareros que le buscaban bebidas y comida, y el asiento “x8” tendría ocho camareros solo para sus bebidas, y el que estaba en el asiento “x16” tendría la friolera de dieciséis camareros solo para él. Y ahora vamos a dejar de hablar de bares y camareros, porque nuestros pobres bebedores metafóricos están en peligro de intoxicación por alcohol.

¿Qué periféricos usan qué puertos?

Para la versión 3.0 de revisión común de PCI Express, la velocidad de datos máxima por carril es de ocho gigatransferencias, un término que significa “todos los datos y la sobrecarga electrónica a la vez”. En el mundo real, la velocidad para pci-E revisión 3 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 1 GBps. Una tarjeta que se acerca a 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 necesitaría hacerlo, si más de dos de esos puertos USB se usaran a su velocidad de transferencia máxima. 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.

No hay pautas establecidas para qué tarjetas de expansión usarán qué número de carriles. Las tarjetas gráficas tienden a usar x16 solo por el bien de la máxima transferencia de datos, pero obviamente no necesita 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 una octava parte del rendimiento de un carril PCI-E; recuerde, ocho bits a un byte). Hay una pequeña cantidad de unidades de estado sólido montadas en PCI-E que prefieren un puerto x4, pero esos parecen haber sido rápidamente superados 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 adaptadores y controladores RAID utilizan una combinación de formatos x4 y x8.

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

Aquí está 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 carriles de datos para algo mucho menos rápido, como x4. Esto se debe a que, si bien PCI-E puede acomodar cantidades básicamente ilimitadas de conexiones individuales, todavía hay un límite práctico en el rendimiento de carril del chipset. Las placas base 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 base “gamer” incluirán hasta cuatro ranuras PCI-E completas de tamaño x16 y x16 carriles para una máxima compatibilidad con gpu. (Hemos discutido esto con más detalle aquí).

Obviamente, esto puede causar problemas. Si su placa base tiene dos ranuras de tamaño x16, pero una de ellas solo tiene carriles x4, entonces conectar su nueva y elegante tarjeta gráfica a la ranura incorrecta podría obstruirse en 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 de 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 junto al puerto, así:

Además, una tarjeta x1 o x4 más corta puede encajar físicamente en una ranura x8 o x16 más larga: la configuración inicial del pin de los contactos eléctricos lo 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 adecuadamente resistente. Naturalmente, si los contactos de una tarjeta son físicamente más grandes que la ranura, no se puede insertar.

Así que recuerde, al comprar tarjetas de expansión o actualización para ranuras PCI Express, debe tener en cuenta tanto el tamaño como la clasificación de carril de sus puertos disponibles.

Crédito de la imagen: Newegg, Amazon

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