¿Qué es una tarjeta PCI-E? La diferencia entre PCI vs PCI-X vs PCI-E

¿Qué es PCI-E?

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) es una interfaz de alta velocidad para una transferencia de datos eficiente entre componentes electrónicos. Normalmente se utiliza en sistemas de escritorio, móviles y servidores. También puede funcionar en ubicaciones específicas para otros dispositivos conectados en red, como decodificadores y consolas de juegos.

PCIe es una conexión punto a punto que enlaza dispositivos compatibles con PCIe en una placa base con tarjetas de expansión o dispositivos de almacenamiento, como SSDs o discos duros. Los conectores PCIe utilizan señales diferenciales para transferir datos a través de pares de cobre individuales y pueden alcanzar velocidades de hasta 16 GT/s.

Para un rendimiento y una compatibilidad óptimos durante la transmisión, el estándar PCIe utiliza una variedad de tamaños de canal para conectar dos o más componentes simultáneamente, según los requisitos de velocidad de la red. Por ejemplo, los carriles más amplios (p. ej., x16) se utilizan generalmente para dispositivos con altos requisitos de transferencia de ancho de banda, como tarjetas gráficas para contenido de alta resolución. En comparación, los carriles más pequeños (p. ej., x1) se reservan para dispositivos periféricos de menor velocidad (p. ej., puertos USB o SATA).

¿Qué es una tarjeta PCIe y cómo funciona?

tarjeta PCIe (también conocida como tarjeta PCI Express, tarjeta basada en PCIe) es un adaptador de red con una interfaz PCIe para conectividad a nivel de placa base utilizado como interfaz de tarjeta de expansión. Las tarjetas de expansión basadas en PCIe, específicamente, están diseñadas para insertarse en ranuras PCIe en las placas base de dispositivos como hosts, servidores y switches de red, y la mayoría de las placas base de PC nuevas de hoy tienen ranuras PCIe para instalar tarjetas PCIe en las ranuras PCIe correspondientes.

En lugar de gestionar datos de múltiples fuentes como un bus, las tarjetas PCI Express pueden controlar adónde van los datos habilitando una serie de conexiones punto a punto a través de un switch. Cuando se inserta una tarjeta PCIe, se crea una conexión lógica entre la ranura y la tarjeta para comunicarse, convirtiéndose en una interconexión o enlace. Así, se realiza un canal de comunicación de datos punto a punto entre los dos puertos PCIe, lo que permite que ambos envíen y reciban solicitudes e interrupciones PCI comunes.

¿Cuál es el uso principal de la ranura PCIe?

Las ranuras PCIe también pueden proporcionar funcionalidad adicional a su sistema que, de otro modo, podría verse limitada debido a la falta de espacio de host o energía disponibles.

Los usos más comunes de las ranuras PCIe incluyen ampliaciones de almacenamiento mediante SSD NVMe, la actualización de una tarjeta gráfica existente para ofrecer rendimiento en juegos, la conexión de varios monitores mediante una tarjeta dedicada o la ampliación de las opciones de red con un adaptador Ethernet PCI. También puede alojar puertos USB adicionales y permitirle añadir conectividad Thunderbolt 3, que está adquiriendo cada vez más importancia para usuarios domésticos y empresariales.

Otros usos incluyen conectar interfaces de audio para grabar música utilizando equipos de sonido de mayor calidad o instalar tarjetas especializadas (controladores RAID o aceleradores GPU) para aprendizaje profundo, entrenamiento de IA y otras tareas aplicadas a grandes cargas de trabajo. En conclusión, la ranura PCIe es una solución ideal para mejorar el sistema y aumentar el rendimiento, o cuando se necesitan múltiples puertos y conectores.

La diferencia entre PCI vs. PCI-X vs. PCI-E

El estándar PCI ha desarrollado varias mejoras, incorporadas en la tarjeta de red correspondiente. El proceso de desarrollo consiste en que los servicios de tarjetas PCI para usuarios domésticos y empresariales gradualmente ya no pueden satisfacer la demanda de red. Una tarjeta PCI-X es una versión mejorada de PCI para requisitos de mayor ancho de banda. La última versión de PCI-E es la versión más reciente del consumidor actual y es la opción preferida para la compra.

La siguiente parte presentará la diferencia entre PCI vs. PCI-X vs. PCI-E.

Topología de trabajo

La principal diferencia entre las tarjetas PCIe más recientes y las tarjetas PCI y PCI-X anteriores es el método de transmisión de datos ''paralelo vs. serie''. Las tarjetas de red PCI y PCI-X están diseñadas utilizando el estándar PCI original, una arquitectura clásica de bus compartido en la que todos los dispositivos periféricos vinculados utilizan el mismo bus en paralelo. Durante la transmisión de datos, los datos se envían y reciben simultáneamente a través de múltiples líneas. Los dispositivos deben esperar en el bus mientras se comunican con el ordenador, y cuantos más dispositivos agregue, más disminuye el rendimiento general. Las tarjetas PCI-E utilizan una nueva tecnología serie punto a punto, similar a la red integrada, por lo que cada dispositivo está equipado con un bus separado, creando un sistema de bus más eficiente. Una sola conexión serie con una velocidad de reloj más alta puede lograr la misma tasa de transferencia de datos que múltiples líneas paralelas que operan bajo las mismas condiciones.

Tamaño de la ranura

Los tamaños de las ranuras en las placas base de ordenador también son muy diferentes entre estos tres. Las tarjetas PCI tradicionales vienen en versiones de 32 bits y 64 bits con anchos fijos, y las tarjetas PCI-X (que solo tienen 64 bits de ancho) son físicamente similares a las tarjetas PCI de 64 bits. Las ranuras PCI tradicionales miden 85mm de largo en la versión de 32 bits; la mayoría de las tarjetas PCI-X usan ranuras de 64 bits de 130mm de largo. Obviamente, las ranuras y las NIC correspondientes ocupan un espacio considerable. Por otro lado, las tarjetas PCI-E solo pueden insertarse en ranuras PCIe diseñadas para ellas, cuyo tamaño depende del número de carriles del bus PCI-E, por ejemplo, 'x1', 'x8', etc. El número indica los 'carriles' proporcionados por la ranura. Las ranuras PCI-E x1 tienen solo un carril y casi no ocupan espacio en la placa base, mientras que las ranuras PCI-E x32 de 32 carriles son de tamaño similar a las ranuras PCI-X.

Ancho de banda

Como se mencionó anteriormente, las tarjetas PCI vienen en dos modelos diferentes, de 32 bits y de 64 bits, y funcionan con anchos de banda de 33MHz y 66MHz respectivamente.El ancho de banda potencial es de 133MB/s en el estándar de 32 bits 33MHz, 266MB/s en 32 bits 66MHz o 64 bits 33MHz, y 533MB/s en 64 bits 66MHz. La mayoría de los adaptadores de red PCI-X son de 64 bits y normalmente funcionan a 66MHz, 100MHz, 133MHz y hasta 533MHz bajo PCI-X 2.0, con una tasa de transferencia máxima de 1.06GB/s. En las tarjetas PCIe, el ancho de banda mejora enormemente, desde 250MB/s hasta varios GB/s por carril, dependiendo del tamaño y la versión de la tarjeta. PCIe 5.0 x1 tiene un ancho de banda máximo de 3.938GB/s.

¿Por qué necesita una tarjeta PCI-E?

Supera el cuello de botella que los predecesores

En términos de tecnología, la tarjeta PCIe abandona la PCI tradicional. La tarjeta de red PCI-X requiere un método complejo de transmisión paralela con alineación y tecnología serie para que cada canal tenga un ancho de banda independiente y no interactúe con los demás durante el proceso de transmisión, reduciendo la interferencia en la transmisión de red.

Garantice una transmisión eficaz

En términos de eficiencia, la tasa de transmisión de la tarjeta PCIe no se reducirá con el aumento del número de canales. Por lo tanto, cuando el usuario utilice la tarjeta PCIe, incluso si se instala más de una tarjeta en la placa base, esto no afectará la tasa de transmisión de datos. Si se utiliza una tarjeta PCI o PCI-X, instalar más tarjetas reducirá la tasa de transferencia original, que está limitada por la topología de bus compartido de estas tarjetas.

Ofrece una solución económica

En cuanto a los costes, el enfoque de transferencia peer-to-peer del adaptador de red PCI Express reduce los costes de desarrollo y fabricación del sistema porque los ingenieros tienen menos dificultad para diseñar la plataforma de hardware.

Las tarjetas PCI, PCI-X y PCI-E coexisten actualmente en el mercado. Sin embargo, basándose en las mayores velocidades mencionadas anteriormente de las tarjetas de red PCIe y en la compatibilidad con los sistemas operativos actuales, los diseñadores y fabricantes de computadoras siguen integrando PCIe en sus productos más recientes. A medida que la tecnología se desarrolle, las tarjetas basadas en PCI se irán eliminando gradualmente, y las tarjetas PCI-E tendrán una cuota de mercado cada vez mayor.

Conclusión

Los requisitos de las tasas de transmisión de red y del software de alto nivel siguen impulsando avances en el rendimiento de PCIe. Los estándares PCIe recién creados, así como las tarjetas PCIe, los actuales PCI 4.x, PCIe 5.x y el aún por nacer PCIe 6.x, están demostrando en el mercado que pueden cerrar la brecha de desarrollo entre las tarjetas basadas en PCIe y los hosts, y que tienen un gran potencial para el desarrollo futuro de las redes.