Todos conocemos qué es un puerto PCIe, y la función que desempeñan en una placa base. Sin embargo, no todos conocen los tipos de este puerto que podemos encontrar en ellas, los tamaños, cada variante y cada característica específica del estándar. De la misma manera que, muchos usuarios, desconocen lo que pueden esperar de cada uno de ellos. Es por ello que hemos querido realizar este artículo. En el que veremos los diferentes tipos de puertos PCIe y sus especificaciones.
Hubo un tiempo en el que los puertos de los viejos PC no eran PCIe sino PCI a secas, e incluso ISA si nos marchábamos más atrás en el tiempo, cuando los PC XT de los 80 y aquellos puertos (bahías se decía) de expansión servían para conectar las primeras tarjetas de entonces (discos duros, gráficas, sonido y hasta coprocesadores matemáticos 8088).
Ese PCI a secas se trataba de la norma que después dio paso a estas nuevas conexiones y que son las que mayoritariamente todos tenemos en nuestros actuales PC. Así que aunque solo sea por eso, estamos ante una de las normas que más años llevan pegadas al mundo de los ordenadores y son pieza clave en todas sus posibilidades de expansión y conectividad y sin ellas, de no haber existido jamás, pues seguramente se hubieran tenido que inventar otras similares para hacer el mismo trabajo de permitir a la placa contar con un hardware específico para llevar a cabo ciertas tareas.
Bajo el nombre de PCI Express tenemos varios puertos diferentes en nuestra placa base. Os enseñamos cuáles son las características de cada uno de ellos y qué forma tienen para que los puedas identificar sin problemas cuando quieras instalar algún componente extra o, simplemente, desees saber cuántos tienes para futuras expansiones.
Y es que, si conocéis la historia de este estándar, al principio le costó abrirse camino, pero una vez demostradas sus virtudes frente a viejos estándares, se ha mantenido a lo largo de los años como el más eficiente para conectar todos los componentes del ordenador.
¿Qué es PCI Express?
Llamamos «puertos PCIe» a algunas de las ranuras o zócalos de expansión que hay sobre el PCB de nuestra placa base. Como suponemos que sabréis, estas ranuras tienen como función permitir la colocación de tarjetas de expansión para nuestros ordenadores personales. Hasta no hace muchos años, nuestros PC solían tener una mezcla de ranuras PCI y PCIe, que enredaban lo suyo porque no sabíamos muy bien dónde colocar las cosas.
Además, algunos componentes y periféricos se vendían para las dos normas y muchos no sabían con cuál iban a obtener mejores resultados. Incluso sus ordenadores se veían limitados por tener pocos PCIe que impedían seguir añadiendo un mejor hardware. Sin embargo, desde hace unos cuantos años ni Intel ni AMD dan soporte oficial al bus PCI en sus placas base, con lo que, actualmente, las placas base solo soportan puertos PCIe. Gran noticia.
Se trata de lo que llamamos un bus en paralelo, el cual tiene una gran cantidad de pines para la transferencia de datos de forma simultánea. Lo cual le permite otorgar un ancho de banda mucho mayor que los puertos USB. Lo que lo hace ideal para componentes que requieren comunicarse con el procesador y la RAM a gran velocidad.
Siendo el caso más famoso el de las tarjetas gráficas. Eso a su vez lo hace modular, es decir, existen diferentes variaciones de los puertos PCI Express que los fabricantes distribuyen alrededor de sus placas base. Lo cual influirá en el ancho de banda disponible y obviamente en la longitud de la propia placa que usa el hardware para conectarse a la placa.
Esto significa que el fabricante de la placa base puede elegir qué tipo de puertos quiere instalar en ella. Y esto lo hará, dado que, según el modelo de puerto, así será el ancho de banda y la tasa de transferencia que tendrá disponible una tarjeta de expansión. Esto es en claro contraste a los puertos PCI antiguos (como el de la imagen superior). Cuyo ancho de banda era compartido por todas las tarjetas conectadas en el bus.
Tipos de puertos PCIe
Si nos fijamos en este conector, podemos ver que físicamente está dividido en dos partes. La primera parte tiene una longitud y número de pines fijo y la segunda parte puede variar en longitud y número de pines. Que se divida en dos partes tiene una motivación clara y es una razón que, cuando la veáis, vais a comprenderla al instante. Es esta:
- Primera parte: Este primer tramo de longitud y cantidad de pines fijo sirve para la alimentación de la tarjeta gráfica. Los conectores PCIe tienen la característica de poder ofrecer hasta 75 vatios de potencia para alimentar runa tarjeta gráfica. Sirve, sobre todo, para alimentar tarjetas de expansión con bajo consumo como tarjetas de sonido, de red o controladoras RAID, entre otras.
- Segunda parte: Aquí están las líneas de conexión que sirven para la transferencia de los datos. Existen cuatro tipos de longitudes de conector, aunque puede variar la cantidad de pines de estos conectores. Pero siempre, basándose en un conjunto de formatos estándar.
PCIe x1
El más pequeño de todos, este tipo de puerto es el más empleado para ser usado con tarjetas de expansión. Dado que, la gran mayoría de ellas, no requieren tasas de transferencia de archivos muy elevadas para poder funcionar y así pueden adaptarse mejor a ese ritmo de trabajo, que difiere de los otros PCIe que forman parte del estándar.
A este conector solo llega una vía PCIe. Esto significa que, si la placa base usa PCIe 3.0, el máximo ancho de banda será de 8 GT/s (GigaTransfers per second). Pudiendo alcanzar una tasa de transmisión de datos de hasta 984,6 MB/s. En el caso de usar PCIe 4.0, las tasas se doblan. Lo cual significa que el ancho de banda sería de 16 GT/s y la tasa de transferencia máxima será de 1.969 MB/s.
PCIe x4
Este puerto no es muy común en las placas base de la gama de escritorio. Su uso es bastante escaso debido a las pocas tarjetas de expansión que utilizan este tipo de conector. Normalmente, las tarjetas de expansión existentes son de tipo PCIe x1 o PCIe x16, ocupando solo las líneas que el fabricante considera necesarias.
Las especificaciones de este tipo de puerto, para el PCIe 3.0, es que proporciona una tasa de transferencia máxima de 3,94 GB/s. Y, para PCIe 4.0, dicha tasa de transferencia se eleva hasta los 7,88 GB/s. El ancho de banda es el mismo que en el caso del PCIe x1 en ambos casos.
Una particularidad de este tipo de puerto es que su extremo derecho suele estar abierto, como podéis comprobar en las fotos que os dejamos justo aquí debajo. Esto le permite que se conecten a él tarjetas de expansión desarrolladas para puertos PCIe de superiores especificaciones, es decir, con un tamaño de placa que excede el previsto para el conector. De esta forma, podemos utilizar algunos componentes aunque no se ciñan específicamente a ese tamaño del puerto.
PCIe x8
Este conector para agregar tarjetas de expansión ciertamente es bastante extraño de ver en las placas base. Sucede algo similar que en el caso anterior, ya que apenas existen tarjetas de expansión que utilicen este conector. Las tarjetas que lo utilizan, si no existe esta ranura, se instalan en una ranura PCIe x16 sin problemas. Decir que, principalmente, las ranuras PCIe x8 se ven en placas base para servidores y estaciones de trabajo.
La tasa de transferencia máxima de archivos de este puerto es de 7,88 GB/s en el caso de ser PCIe 3.0. Y de 15,75 MB/s, en el caso de ser PCIe 4.0.
PCIe x16
Terminamos el listado de tipos de puertos PCIe con el que probablemente es el puerto PCIe más conocido por la mayoría de usuarios, dado que es en ellos donde deberemos de instalar, habitualmente, la tarjeta gráfica de nuestro PC. De hecho, es el único de todos los puertos PCIe que está presente en todos los formatos de placas base de la gama de escritorio.
La tasa de transferencia máxima que admite este puerto es de 15,75 MB/s en el caso de ser PCIe 3.0 y de 31,51 MB/s en el caso de ser PCIe 4.0. En cada generación de PCIe la tasa de transferencia se va doblando, así que para las próximas generaciones que se vayan introduciendo en la industria el cálculo es bastante sencillo como podéis imaginar.
Destacar que esta ranura tiene una particularidad interesante. Podemos ver en placas base de gama alta cuatro o más ranuras PCIe x16, aunque no todas son iguales. Algunas de estas ranuras, sobre todo los que se encuentran más alejadas del procesador, no son PCIe x16 completas.
¿Qué significa esto? Aunque físicamente veas un puerto PCIe x16, realmente lo que estás viendo es un puerto PCIe x8. Lo que se hace es eliminar la mitad de contactos de la ranura. Esto tiene que ver con las tarjetas gráficas y la posibilidad de instalar varias de ellas.
Si instalamos solo una tarjeta gráfica, se instala en la ranura más cercana al procesador y aprovecha todo el ancho de banda. Pero, cuando se crean configuraciones multi tarjeta gráfica (algo muy raro actualmente) se modifica la característica de la ranura PCIe. Habitualmente, en configuraciones de dos tarjetas gráficas se pasa a una configuración PCIe x8 / x8. Esto es debido a la limitación que establece el procesador en cuanto a la configuración de las líneas PCIe directas. Para configuraciones multi tarjeta gráfica es importante leer el manual del fabricante de la placa base que nos dará toda la información.
Debido a esto, los fabricantes optan por instalar ranuras PCIe x16 pero con una configuración de pines PCIe x8. Si te fijas en la imagen de arriba, podrás ver que el PCIe x16 de color negro y el que está más abajo, el último de color rojo, tienen menos pines de conexión.
Socket M.2
Este tipo de conector está presente en todas las placas base actuales. Pese a que también es una interfaz PCIe, tiene un diseño diferente al resto de conectores que hemos visto. Normalmente, la ranura M.2 o socket M.2, tiene un diseño plano para instalar unidades SSD directamente sobre la placa base. Al ser de tipo PCIe, ofrece elevadas velocidades de lectura y escritura en las unidades SSD.
Tiene varias particularidades que debes conocer. No todos los socket M.2 son PCIe, algunos pueden ser SATA, aunque cada vez son más raros. Otra particularidad es que podemos instalar un SSD SATA de formato M.2 en una ranura de tipo M.2 PCIe sin problemas, aunque claro, estaremos limitados a las velocidades SATA que puede ofrecer la unidad de almacenamiento.
La última particularidad es que, si bien actualmente se suele usar para unidades SSD, tiene otros usos. Existen bastantes tarjetas de red WiFi + Bluetooth que utilizan este tipo de conexión. De momento, no hay más tarjetas de expansión que se puedan agregar a este tipo de socket.
Comparativa de velocidades PCIe por generación y tipo de puerto
El estándar PCIe es la interfaz de conexión de alta velocidad que permite a los componentes críticos (SSD, gráfica entre otros) se comuniquen directamente con el procesador. Para entender cómo funciona, debemos tener en cuenta la generación y los carriles.
Generación
Cada nueva generación de PCIe (PCIe 3.0, PCIe 4.0, PCIe 5.0 por citar los más recientes) aumenta el límite de velocidad permitido. Históricamente el salto entre generaciones siempre ha duplicado el nacho de banda, lo que permite que los datos viajen más rápido utilizando el mismo conector.
Carriles / Lanes
Como hemos visto a lo largo de este artículo, se representan con una «x» seguida de un número que indica cuántos carriles físicos tiene la conexión. Mientras que x1 solo transmite la información en un único sentido (ideal para periféricos sencillos), x16, cuenta con 16 carriles, que permite transmitir más información, siendo ideal para tarjetas gráficas.
| Generación | x1 | x4 | x8 | x16 |
|---|---|---|---|---|
| Gen 3 | 1 GB/s | 4 GB/s | 8 GB/s | 16 GB/s |
| Gen 4 | 2 GB/s | 8 GB/s | 16 GB/s | 32 GB/s |
| Gen 5 | 4 GB/s | 16 GB/s | 32 GB/s | 64 GB/s |
| Gen 6 | 8 GB/s | 32 GB/s | 64 GB/s | 128 GB/s |
Si bien es cierto que se puede conectar una tarjeta gráfica compatible con PCIe 5.0 en una placa base con PCIe 3.0, el rendimiento se verá limitado a la versión de PCIe, ya que se genera un cuello de botella al no poder la placa base procesar toda la información que es capaz de ofrecer la GPU.
¿Qué tarjetas de expansión puedo conectar a un puerto PCIe?
El uso principal que en la actualidad se les da a los puertos PCIe de un ordenador de sobremesa es para añadir tarjetas gráficas dedicadas a un PC, aunque no es el único. Los puertos PCIe de un ordenador están diseñados para ampliar sus capacidades vía hardware a través de tarjetas de expansión. En el mercado podemos encontrar todo tipo de tarjetas de expansión no solo tarjetas gráficas, lo que permite añadir nuevas funcionalidades sin tener que cambiar la placa base.
Además de estas, las más utilizadas son las tarjetas de sonido, ya que permite ampliar las capacidades de audio de cualquier PC, ya sea para conectar micrófono, añadir fuentes de entrada o salida entre otros. En las placas más antiguas que carecen de conectividad Wi-Fi y Bluetooth, también se puede utilizar para añadir este tipo de conectividad adicional. No podemos olvidarnos de las tarjetas de red, las capturadoras de vídeo e incluso de las tarjetas para ver la TV en el ordenador.
Además, si el número de puertos de nuestro PC se nos queda corto o queremos añadir soporte para USB-C, también podemos utilizar una tarjeta de expansión sin tener que cambiar la placa base. Como podemos ver, en el mercado podemos encontrar todo tipo de tarjetas de expansión diseñadas para satisfacer todas las necesidades de los usuarios sin que estos tengan que cambiar la placa base.
Las tarjetas de expansión vía PCIe únicamente son compatibles con ordenadores de escritorio. Si queremos ampliar las capacidades de conectividad o prestaciones de un portátil, tendremos que recurrir a dispositivos USB que ofrecen unas prestaciones similares.