PCIe 4.0: novedades, diferencias con PCIe 3.0 y todo lo que tienes que saber

Escrito por Javier (Javisoft) López

La salida al mercado en poco más de 15 días de los nuevos procesadores de AMD y de sus nuevas tarjetas gráficas dejan varias novedades en cuanto a arquitectura se refiere, pero también incluyen una nueva versión del bus PCI-Express, donde por fin pasamos del 3.0 X16 al 4.0 X16 como máximo. Pero ¿qué novedades y diferencias hay con PCIe 3.0? ¿qué hardware lo incluirá?

PCI-Express: pasado, presente y también es futuro

PCIe-4.0

Mucho tiempo ha pasado desde que el bus PCI desapareciera de nuestras placas base y con ello de nuestras vidas. Cierto es que algunos modelos en concreto incluso lo siguen usando para aquellos usuarios que lo necesitan por compatibilidad de hardware antiguo y por múltiples razones.

Pero la realidad es que actualmente todo lo relacionado con dicho bus y ranuras acordes está asociado a su versión 3.0. AMD sorprendió en el CES anunciando la inclusión de la cuarta generación de este bus en sus microprocesadores y por ende en sus líneas PCIe, donde por lo tanto las placas base podrían hacer uso de él siempre que cumplieran el estándar fijado por PCI-SIG.

Para ello los fabricantes han tenido que adoptar una serie de nuevas especificaciones para garantizar la total compatibilidad con el nuevo estándar, donde entre ellas se encuentran:

  • Etiquetas extendidas y créditos para dispositivos de servicio.
  • Reducción de la latencia del sistema.
  • Margen de carril.
  • Capacidades superiores de RAS.
  • Escalabilidad para carriles adicionales y ancho de banda.
  • Mejora de la virtualización de E / S y la integración de la plataforma.

Como todos sabemos, las ranuras o Slots PCIe solo pueden configurarse con una sola línea o con múltiplos de 4, donde su velocidad máxima actual es de X16. Por lo que estamos viendo, cada generación que se lanza al mercado por PCI-SIG duplica el ancho de banda por línea, aumenta la frecuencia, los Gigatransfer por segundo y al mismo tiempo mantiene la codificación establecida desde la versión 3.0.

Velocidades y anchos de banda

Los cálculos para llegar a estos datos ya los hemos visto en otros artículos, pero siempre viene bien tenerlo a mano para comprender como va avanzando el bus a través de sus versiones:

  • PCIe 1.0 a 2.5 GT / s con 8b/10b
    2.5 * (1/5) / 2 = 0.250 GB / s por línea (4GB/s x16).
  • PCIe 2.0 a 5 GT / s con 8b/10b
    5 * (1/5) / 2 = 0.500 GB / s por línea (8GB/s x16).
  • PCIe 3.0 a 8 GT / s con 128b/130b
    8 * (1 – (2/130)) / 8 = 0.985 GB / s por línea (15.75GB/s x16).
  • PCIe 4.0 a 16 GT / s con 128b/130b
    16 * (1 – (2/130)) / 8 = 1.969 GB / s por línea (31.51GB/s x16).
  • PCIe 5.0 a 32 GT / s con 128b/130b
    32 * (1 – (2/130)) / 8 = 3.938 GB / s por línea (63.04GB/s x16).

Extrapolando esto al número de líneas PCIe que se habilite en cada placa base obtenemos unos datos bastante esclarecedores:

Velocidades-PCIe

Como vemos y salvando las nuevas directrices y requisitos para esta versión PCIe 4.0, la ventaja frente al ya veterano 3.0 radica en doblar la velocidad, simple y llanamente.

¿Qué hardware incorporará PCIe 4.0?

AMD-PCIe-4.0

Actualmente y al momento de redactar este artículo, solo AMD con su plataforma AM4 y solo bajo el chipset X570 dará soporte a dicho bus mediante sus nuevos procesadores basados en la arquitectura Zen 2 con nombre en clave Ryzen 3000 Series. Es decir, la combinación correcta para tener PCIe 4.0 pasa por un procesador Ryzen 3000 (exceptuando las dos APUs presentadas) y una placa base que tenga el chipset X570.

Finalmente, la opción de habilitar PCIe 4.0 en placas X470 e inferiores se ha descartado por parte de AMD, dejando la exclusiva a su último chipset.

Además de los microprocesadores y placas base, AMD anunció en el CES que su nueva arquitectura Navi para tarjetas gráficas también incluirá dicha versión del puerto, por lo que es de esperar que a partir de ahora todas las GPUs de AMD lo incluyan.

Por último, más dispositivos usarán de inicio PCIe 4.0, como por ejemplo SSD M.2, los cuales ya han sido presentados en el Computex 2019 con unas velocidades de hasta 4.800 MB/s, todavía muy lejos de los 7,88 GB/s como máximo teórico para el slot X4.

Además, la vinculación y líneas del chipset X570 bajo PCIe 4.0 habilita una serie de puertos y conectores bajo este bus, donde cada fabricante podrá incluir los modelos que desee. Hablamos, por ejemplo, de tarjetas de red, USBs, sistemas de sonido integrados etc etc …

Es de esperar que cada vez más dispositivos terminen pasando a esta nueva versión del bus, el problema es que precisamente PCI-SIG ya ha lanzado a fecha de hoy la nueva especificación oficial para PCIe 5.0, por lo que es más que posible que la vida de PCIe 4.0 sea más corta de lo que pensamos.

¿Es necesario PCIe 4.0 para gaming?

pcie-gen4-gaming-impat

Según los datos mostrados la respuesta es no, un rotundo no, ni siquiera en entornos multi GPU. Como vemos, un juego a 4K, 144 Hz y 10 Bits no es capaz de rellenar el ancho de banda de un PCIe Gen 3 X8 y supera por poco al ancho de banda del X4.

Es cierto que en multi GPU el ancho de banda no es escalable, sino algo por encima de la suma de los anchos de bandas de las tarjetas, sobre todo en AMD. En NVIDIA el uso disminuye a partir de las tarjetas Turing gracias a NVLink, por lo que tampoco está justificado el cambio hasta un máximo de 4 tarjetas.

Esto tampoco se va a cumplir a partir de ahora, ya que NVIDIA ha retirado el soporte para sus nuevas arquitecturas para más de 2 GPUs en SLI.

Veamos cómo influye en el rendimiento tener una GPU en X16 y X8:

pcie-scaling

Como vemos las distancias son irrisorias por lo anteriormente explicado, donde las diferencias totales son de solo un 0,0099%.

pcie-gen4-game-load

¿Qué hay de dos SSD más rápidos del mercado actualmente? ¿Qué ancho de banda total requieren ciertos juegos? Como vemos, los SSD llegan lógicamente casi al límite del bus PCIe 3.0 X4, pero esto dista mucho del X8 o X16, donde para mayor esclarecimiento, la mayoría de los juegos no pasa de los 2 GB/s en el mejor de los casos.

Es decir, tenemos actualmente suficiente ancho de banda con el PCIe 3.0 para gaming, otros escenarios profesionales o de data center seguro que utilizan mucho mejor y en mayor cantidad dichas líneas, pero para el usuario común PCIe 4.0 no va a suponer ninguna mejora, al contrario, puede suponer un encarecimiento de los precios de ciertos componentes por incluir simplemente la novedad, ya que, por ejemplo, una GPU no va a hacer buen uso de él.

Continúa leyendo
  • Nikolo666

    Para aclarar, en los últimos SSD si se aprovecha, porque está medio confuso en el artículo.

    • Javier Saove

      Vamos, que compras alguna placa dual m.2, metes dos ssd 3.0 en raid y te comes cualquier disco 4.0……

      • Nikolo666

        Y tambien puedes hacer raid con ssd pci4 y se come el raid que mencionas.
        Sin mencionar que el 2ª puerto m2 depende del chipset y tiene menos ancho de banda porque tiene que compartir con todos los otros puertos.
        Por supuesto, otra cosa es que a la gran mayoria no deberia importarle. xD

        • Javier Saove

          Mira, no me dan ganas ni de contestar…..placas con dual m2 tienes por 90 dolares. Ahi la dejo, no tiene sentido seguirla.

          • Nikolo666

            No te digo que valga la pena, pero las 570 seguramente todas tengan dual M2, y serían el doble de rápidas.
            Y tampoco es lo mismo 2 SSD en raid que uno que vaya al doble.
            Pero estoy de acuerdo en que al 99% de la gente no le conviene.

    • Ivo

      ¡Que va esta súper claro¡
      Como es AMD quien de momento da soporte a el PCIE 4.0, pues este no vale para mucho… Si fuese Intel el que lo da, pues sería la ostia…
      Y que los SSD suelan utilizar la conexión x4 para no acaparar todas las líneas del sistema y doblen su ancho de banda gracias a PCIE 4 pues es una minucia que se tiene que obviar…

      • Galen Pathwarden

        Los ssd pcie4 van un poco más rápidos que los pcie3, si es verdad, pero tu como usuario normal no vas a notar diferencia de un pcie 3 a un pcie4 porque los dos son ya rapidísimos y salvo en aplicaciones que usen bases de datos enormes no vas a notar ni 1sg de diferencia cargando windows o cargando un juego.

        Los fanboys de AMD os echáis la mano a la cabeza de que se diga que el pcie4 no vale para nada ahora mismo y le echáis la culpa a que como Intel no lo tiene no se le da importancia, y en cierta forma es verdad, el mercado de AMD es de risa comparado con el de Intel y hasta que la compañía que domina el mercado no lo tenga no será adoptado por todos como estandar, pero la realidad es que si Intel lo tuviera el pcie 4 seguiría valiendo para lo mismo, que es nada, bueno, algo hace… encarecer tanto las placas que la gente se esta comprando ryzen 3000 con placas 470.

        • Ivo

          Los fanboys de AMD que poseemos un xeon con una gtx 1060 nos echamos las manos en la cabeza cuando se plantea un artículo cuyo único objetivo es echar por tierra una tecnología simplemente porque la utiliza una determinada compañía. Puede que la diferencia de rendimiento de un SSD PCIE 4 a uno 3 ahora mismo sea ínfima, pero teniendo en cuenta que este último a llegado a su tope en un bus x4 ( que es el que mayormente está usando la industria), y que la tendencia es a incrementar la velocidad de las unidades, me parece un despropósito, cuando no una falacia, plantear que para poder asumir ese aumento se busquen soluciones como usar un bus x8…
          Ahora, que si a ti te pone gastarte la pasta en una tarjeta para pinchar discos duros más rápidos en ved de en una placa, pues tú mismo…

          • Galen Pathwarden

            Super necesario tener discos pcie 4 a 4500 de lectura oye, no llegan los 3500 de los pcie 3, que nadie quiere malgastar medio segundo de su vida al cargar windows o cargar un juego. Vaya despropósito que no digan que el pcie 4 es SUPER util.

            Además, como ese medio segundo es tan importante no me importa dejarme entre 100 y 200 euros que cuesta la placa x570 respecto a la x470.

            Yo quiero discos más rápidos y punto, y lo quiero ahora, no dentro de 1 año cuando los discos pcie 4 sean más rápidos porque mejoren las controladoras o cuando bajen de precio los chipsets. Quiero tener lo último o es un despropósito y una falacia.

  • Luis Dario

    Quisiera ver con una resolución de 8K. Colombia un país subdesarrollo y ya hay unos televisores en el mercado de 8K. Porque que la tendencia es la misma venden el 4K y por los lados le van poniendo el 8K. Con los 8K si merecería el PCI Expresa 4.

    • Galen Pathwarden

      Tienes razón, es super importante el pcie4 para usar 8k, porque todos tenemos monitores/tv y graficas que soportan mover juegos a 8k.

      • FranCañon

        jaja si , ¡por supuesto¡

  • Ivo

    ¡Muerte a PCIE 4! ( Mientras solo sea AMD quien lo ofrece)
    ¡Larga vida a PCIE 3¡ ( por lo menos mientas lo usé Intel)
    ¡Utilicemos nuestras ranuras x 16 para pinchar SSDs!
    ¡El tamaño no importa!

  • FranCañon

    pues yo, ya lo tengo claro…con PCIe3, me vale.

  • Carlos Manuel Alvarez Merejo

    Intel Aplicara el PCI 5.0. Esa si sera la buena, la leche, lo utra, lo ….