PROTOCOLOS INPUT/OUTPUT
PCI-EXPRESS
Autor: Denis Ordoñez.
Características y diferencias con respecto a PCI
De un tiempo hasta ahora ha habido diversos cambios en la forma de enviar datos entre nuestro ordenador y los periféricos, buscando un aumento en la velocidad y la eficiencia. El PCI ya revolucionó allá por 1990, cuando Intel empezó a trabajar en él. Pero con la entrada del nuevo siglo, esa tecnología se estaba quedando muy corta. La demanda por parte de los fabricantes, que sentían que los 133MB/s del PCI se volvían cada vez más insuficientes, forzaron a la industria a ponerse de nuevo manos a la obra. Fue entonces cuando apareció PCI Express.
PCI Express fue la tercera generación de los sistemas de In/Out. Fue desarrollado en julio de 2002. También conocido como 3GIO, se convirtió en el sucesor del ya tan maltratado PCI. Fue traído al mundo para aliviar la sobrecarga a la que se sometía al PCI que necesitaba cada vez más la inclusión de periféricos (como el AGP) que evitasen su sobrecarga. Todos sabían que, con esos periféricos se aliviaba tal sobrecarga, pero no eran la solución.
AGP fue solo un paso. PCI Express fue concebido para perdurar al menos durante la década posterior a su nacimiento; para ser utilizado en distintos sectores del mercado y no solo en sobremesa como su predecesor. Los que desarrollaron esta nueva tecnología, buscaban un sistema I/O que unificase los equipos de sobremesa, portátiles, servidores, estaciones de trabajo y dispositivos empotrados.
Su objetivo principal fue abaratar los costes de producción que suponían el PCI, tanto en bajos como en altos volúmenes de producción. Por eso, utiliza una conexión de tipo serie en vez de una en paralelo como pasaba con PCI. Una ventaja del bus Serie frente al Paralelo es el mayor ancho de banda que se puede conseguir con un número menor de señales, con lo que también se reduce el espacio requerido para la ranura.
Las características de PCI Express incluyen, entre otras:
- Soporte de estructuras múltiples de datos.
- Gestión de energía avanzada. Bajo consumo debido a la bajas tensiones necesarias para su funcionamiento.
- Conexión y desconexión "en caliente" (sin apagar el ordenador) de periféricos con total seguridad.
- Gestión integrada de errores que incluye la posibilidad de generar informes de estos, algo que con PCI no se podía.
- Capacidad de transferencia isócrona. Esto quiere decir que se podía conocer el tiempo que se tardaba en la transmisión de datos, y verlos en tiempo real.
- Protocolo dividido en capas y basado en envío de paquetes.
Como ya se ha dicho, PCI Express ofrece un sistema de interconexión punto a punto full-duplex, y es capaz de ofrecer más ancho de banda que el PCI original. Su velocidad de transferencia va desde los 200 MB/s (para la implementación x1), hasta los 16 GB/s en el caso de su actual máximo de x32. La notación x1, x16, x32 se refiere al ancho del bus o número de líneas disponibles. Las conexiones x16 y x32 están pensadas para conectar dispositivos como las actuales tarjetas gráficas, que necesitan mucha potencia.
PCI Express también optimiza el diseño de placas madre. Su tecnología en serie precisa solo de un cable para los datos, mientras que el PCI clásico necesita 32 (sin olvidarnos de la extremada precisión en cuanto a longitud que necesitaban esos cables).
Diferencia en el tamaño de puertos
Cuando te encuentras las especificaciones de un puerto PCI Express verás que te indican el número de líneas que es capaz de soportar. Por ejemplo, tenemos x1, x4, x8 o x16. Cuantas más líneas soporte el conector mayor será su tamaño.
El conector PCI Express 1X posee 36 clavijas, y está destinado a usos de entrada/salida con un gran ancho de banda.
De un tiempo hasta ahora ha habido diversos cambios en la forma de enviar datos entre nuestro ordenador y los periféricos, buscando un aumento en la velocidad y la eficiencia. El PCI ya revolucionó allá por 1990, cuando Intel empezó a trabajar en él. Pero con la entrada del nuevo siglo, esa tecnología se estaba quedando muy corta. La demanda por parte de los fabricantes, que sentían que los 133MB/s del PCI se volvían cada vez más insuficientes, forzaron a la industria a ponerse de nuevo manos a la obra. Fue entonces cuando apareció PCI Express.
PCI Express fue la tercera generación de los sistemas de In/Out. Fue desarrollado en julio de 2002. También conocido como 3GIO, se convirtió en el sucesor del ya tan maltratado PCI. Fue traído al mundo para aliviar la sobrecarga a la que se sometía al PCI que necesitaba cada vez más la inclusión de periféricos (como el AGP) que evitasen su sobrecarga. Todos sabían que, con esos periféricos se aliviaba tal sobrecarga, pero no eran la solución.
AGP fue solo un paso. PCI Express fue concebido para perdurar al menos durante la década posterior a su nacimiento; para ser utilizado en distintos sectores del mercado y no solo en sobremesa como su predecesor. Los que desarrollaron esta nueva tecnología, buscaban un sistema I/O que unificase los equipos de sobremesa, portátiles, servidores, estaciones de trabajo y dispositivos empotrados.
Su objetivo principal fue abaratar los costes de producción que suponían el PCI, tanto en bajos como en altos volúmenes de producción. Por eso, utiliza una conexión de tipo serie en vez de una en paralelo como pasaba con PCI. Una ventaja del bus Serie frente al Paralelo es el mayor ancho de banda que se puede conseguir con un número menor de señales, con lo que también se reduce el espacio requerido para la ranura.
Las características de PCI Express incluyen, entre otras:
- Soporte de estructuras múltiples de datos.
- Gestión de energía avanzada. Bajo consumo debido a la bajas tensiones necesarias para su funcionamiento.
- Conexión y desconexión "en caliente" (sin apagar el ordenador) de periféricos con total seguridad.
- Gestión integrada de errores que incluye la posibilidad de generar informes de estos, algo que con PCI no se podía.
- Capacidad de transferencia isócrona. Esto quiere decir que se podía conocer el tiempo que se tardaba en la transmisión de datos, y verlos en tiempo real.
- Protocolo dividido en capas y basado en envío de paquetes.
Como ya se ha dicho, PCI Express ofrece un sistema de interconexión punto a punto full-duplex, y es capaz de ofrecer más ancho de banda que el PCI original. Su velocidad de transferencia va desde los 200 MB/s (para la implementación x1), hasta los 16 GB/s en el caso de su actual máximo de x32. La notación x1, x16, x32 se refiere al ancho del bus o número de líneas disponibles. Las conexiones x16 y x32 están pensadas para conectar dispositivos como las actuales tarjetas gráficas, que necesitan mucha potencia.
PCI Express también optimiza el diseño de placas madre. Su tecnología en serie precisa solo de un cable para los datos, mientras que el PCI clásico necesita 32 (sin olvidarnos de la extremada precisión en cuanto a longitud que necesitaban esos cables).
Diferencia en el tamaño de puertos
Cuando te encuentras las especificaciones de un puerto PCI Express verás que te indican el número de líneas que es capaz de soportar. Por ejemplo, tenemos x1, x4, x8 o x16. Cuantas más líneas soporte el conector mayor será su tamaño.
El conector PCI Express 1X posee 36 clavijas, y está destinado a usos de entrada/salida con un gran ancho de banda.
El conector PCI Express 4X posee 64 clavijas y tiene como finalidad el uso en servidores.
El conector PCI Express 8X posee 98 clavijas y tiene como finalidad el uso en servidores.
El conector PCI Express 16X posee 164 clavijas, mide 89 mm de largo, y tiene como finalidad el uso en el puerto gráfico.
PCI EXPRESS en el mundo audiovisual
Con tantas características nuevas y ancho de banda para derrochar, PCI Express fue un gran salto desde AGP o PCI. Además, su software mantuvo la compatibilidad con el de PCI, por lo que los drivers y sistemas operativos no fueron impedimento alguno a la hora de cambiarse al nuevo sistema. En el mundo del procesamiento gráfico, PCI-Express supuso un gran soplo de aire fresco y despertó una gran ilusión entre los fabricantes de tarjetas gráficas, como NVIDIA y ATI por ejemplo.
Por supuesto, los fabricantes de sistemas gráficos no aprecian solo las ventajas en cuanto a costes de producción de PCI Express, sino también sus mejoras técnicas, que no supone solo su mayor ancho de banda, sino también una mayor potencia eléctrica disponible. El AGP 8x (o AGP 3.0) ya forzó los límites en cuanto a rendimiento, por lo que era hora de cambiar. PCI Express alivió bastantes de los problemas de temporización del AGP 8x, y casi triplicó la potencia eléctrica máxima disponible para la tarjeta, lo que lo colocó por encima de AGP y de una gran cantidad de buses, entre ellos el clásico PCI.
Una señal más clara y mayor potencia eléctrica supuso una mejora significativa, especialmente en la gama alta de procesamiento de gráficos. PCI Express hizo sencilla la instalación de múltiples tarjetas gráficas de gama alta en el mismo equipo, cosa que, hace diez años no era tan fácil.
Para la parte de sonido, el cambio de PCI a PCI Express, supone un mejor rendimiento en audio multipista, una velocidad de transmisión mayor, etc., pero no necesita tantos recursos como la parte gráfica.
Con tantas características nuevas y ancho de banda para derrochar, PCI Express fue un gran salto desde AGP o PCI. Además, su software mantuvo la compatibilidad con el de PCI, por lo que los drivers y sistemas operativos no fueron impedimento alguno a la hora de cambiarse al nuevo sistema. En el mundo del procesamiento gráfico, PCI-Express supuso un gran soplo de aire fresco y despertó una gran ilusión entre los fabricantes de tarjetas gráficas, como NVIDIA y ATI por ejemplo.
Por supuesto, los fabricantes de sistemas gráficos no aprecian solo las ventajas en cuanto a costes de producción de PCI Express, sino también sus mejoras técnicas, que no supone solo su mayor ancho de banda, sino también una mayor potencia eléctrica disponible. El AGP 8x (o AGP 3.0) ya forzó los límites en cuanto a rendimiento, por lo que era hora de cambiar. PCI Express alivió bastantes de los problemas de temporización del AGP 8x, y casi triplicó la potencia eléctrica máxima disponible para la tarjeta, lo que lo colocó por encima de AGP y de una gran cantidad de buses, entre ellos el clásico PCI.
Una señal más clara y mayor potencia eléctrica supuso una mejora significativa, especialmente en la gama alta de procesamiento de gráficos. PCI Express hizo sencilla la instalación de múltiples tarjetas gráficas de gama alta en el mismo equipo, cosa que, hace diez años no era tan fácil.
Para la parte de sonido, el cambio de PCI a PCI Express, supone un mejor rendimiento en audio multipista, una velocidad de transmisión mayor, etc., pero no necesita tantos recursos como la parte gráfica.
*HDSPe AIO de RME, un ejemplo de la adaptación PCI a PCI Express
Versiones en funcionamiento
Cada nueva versión ofrece el doble de ancho de banda y unas características mejores. En PCIe 1.1 (el más común en 2007) cada carril transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIe 2.0 dobla esta tasa a 500 MB/s y PCIe 3.0 la dobla de nuevo (1 GB/s por carril). Muchos consideran que no existen diferencias muy notorias entre las versiones 2.0 y 3.0, pues las diferencias sobre todo en el ámbito de tarjetas graficas, son escasas cuanto más se reduce la resolución a la que se trabaja. Hay incluso algunos que afirman que no merece la pena, y que ha sido marketing puro por parte de los desarrolladores.
Se ha anunciado hace relativamente poco (2011), la salida al mercado de una nueva versión: la 4.0, que llegará al mercado en 2014. Suponiendo que iguala las expectativas, teóricamente tendrá el doble de ancho de banda que la versión 3.0, es decir 2GB/s por carril.
Diferencias entre las distintas versiones
PCI Express es un estándar con mucha capacidad de mejora. Existen tres versiones en funcionamiento. En cada una de ellas se ha mejorado la velocidad de transferencia por línea de datos. Simplificando mucho tenemos unas velocidades de 250 MB en PCI 1.0, 500 MB en PCI 2.0, 1 GB en PCI 3.0 y 2 GB (en el próximo) PCI 4.0 por segundo en cada línea.
Aparte del aumento de velocidad existen cambios tanto en la codificación usada, como en el control de errores. Otro punto a tener en cuenta, es que las distintas versiones son compatibles en los dos sentidos: versiones nuevas con antiguas, y viceversa. Se pueden conectar dispositivos PCIe 1.0 en la versión 3.0, y al revés, siempre y cuando la conexión en el slot (o ranura) física lo permitan, y siempre y cuando el conector tenga al menos las mismas líneas que la tarjeta.
Versiones en funcionamiento
Cada nueva versión ofrece el doble de ancho de banda y unas características mejores. En PCIe 1.1 (el más común en 2007) cada carril transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIe 2.0 dobla esta tasa a 500 MB/s y PCIe 3.0 la dobla de nuevo (1 GB/s por carril). Muchos consideran que no existen diferencias muy notorias entre las versiones 2.0 y 3.0, pues las diferencias sobre todo en el ámbito de tarjetas graficas, son escasas cuanto más se reduce la resolución a la que se trabaja. Hay incluso algunos que afirman que no merece la pena, y que ha sido marketing puro por parte de los desarrolladores.
Se ha anunciado hace relativamente poco (2011), la salida al mercado de una nueva versión: la 4.0, que llegará al mercado en 2014. Suponiendo que iguala las expectativas, teóricamente tendrá el doble de ancho de banda que la versión 3.0, es decir 2GB/s por carril.
Diferencias entre las distintas versiones
PCI Express es un estándar con mucha capacidad de mejora. Existen tres versiones en funcionamiento. En cada una de ellas se ha mejorado la velocidad de transferencia por línea de datos. Simplificando mucho tenemos unas velocidades de 250 MB en PCI 1.0, 500 MB en PCI 2.0, 1 GB en PCI 3.0 y 2 GB (en el próximo) PCI 4.0 por segundo en cada línea.
Aparte del aumento de velocidad existen cambios tanto en la codificación usada, como en el control de errores. Otro punto a tener en cuenta, es que las distintas versiones son compatibles en los dos sentidos: versiones nuevas con antiguas, y viceversa. Se pueden conectar dispositivos PCIe 1.0 en la versión 3.0, y al revés, siempre y cuando la conexión en el slot (o ranura) física lo permitan, y siempre y cuando el conector tenga al menos las mismas líneas que la tarjeta.
* Fatal1ty Profesional Z68 Gen3 de ASRock, primera placa base en incluir PCI 3.0 (2012)
Bibliografía
http://www.agalisa.es/article268.html
http://www.taringa.net/posts/info/9973435/Super-manual-de-pc-y-su-gran-historia-300-pag-2de10.html
http://es.wikipedia.org/wiki/PCI-Express
(Wikipedia ha sido usada sólo como orientación)
http://elchapuzasinformatico.com/2012/01/pci-express-3-0-x16-no-influye-en-una-mejora-significativa-de-rendimiento/
http://www.hispasonic.com/
Bibliografía
http://www.agalisa.es/article268.html
http://www.taringa.net/posts/info/9973435/Super-manual-de-pc-y-su-gran-historia-300-pag-2de10.html
http://es.wikipedia.org/wiki/PCI-Express
(Wikipedia ha sido usada sólo como orientación)
http://elchapuzasinformatico.com/2012/01/pci-express-3-0-x16-no-influye-en-una-mejora-significativa-de-rendimiento/
http://www.hispasonic.com/