Conectores PCI Express x16, x8, x4 y x1: diferencias y rendimiento

En este artículo vamos a ver las diferencias entre los modos PCI Express x1, x4, x8 y x16, así como comprobar si existe alguna diferencia en el rendimiento de una tarjeta gráfica actual. ¿Tanta diferencia hay entre sus velocidades?

PCI Express x1, x4, x8 y x16

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), abreviado oficialmente como PCIe, es un estándar de bus de expansión de computadora de serie de alta velocidad, diseñado para reemplazar los estándares de bus más antiguos PCI, PCI-X y AGP. La interfaz eléctrica PCI Express también se usa en una variedad de otros estándares, especialmente en ExpressCard como una interfaz de tarjeta de expansión para portátiles, y en SATA Express como una interfaz de almacenamiento.

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En PCI Express x1, x indica el tamaño físico de la tarjeta o ranura PCIe, siendo x16 el más grande y x1 el más pequeño. La interfaz PCI Express permite una comunicación de gran ancho de banda entre el dispositivo y la placa base, así como otro hardware. Cuantos más canales de datos estén conectados, mayor será el ancho de banda entre la tarjeta y el host. Sin embargo, generalmente hay un aumento de costes en los que se incurre con un mayor número de carriles.

PCIe es una versión actualizada del protocolo PCI. Similar a las interfaces PCI / PCI-X, PCIe fue desarrollado para interconexión de componentes periféricos. PCIe difiere de PCI / PCI-X en varias formas. Sin embargo, una diferencia clave nos permitirá comprender mejor las diferencias entre las variaciones del protocolo PCIe (x1, x4, x8, x16 y x32). Esa diferencia clave es la transmisión de datos «paralelo» frente a la transmisión «serial». En la arquitectura PCI y PCI-X, todas las tarjetas comparten líneas de datos paralelas hacia y desde el host. Las diferencias entre las velocidades de las tarjetas y los tipos de ranura dan lugar a velocidades de datos limitadas.

PCI Express está organizado en lanes. Cada lane tiene un conjunto independiente de pines de transmisión y recepción, y los datos pueden enviarse en ambas direcciones simultáneamente. Y aquí es donde las cosas se vuelven engañosas. El ancho de banda en una sola dirección para un solo lane PCIe 1.0 (x1) es de 250 MB/s, pero debido a que puede enviar y recibir 250 MB/s al mismo tiempo a Intel le gusta indicar el ancho de banda disponible para una ranura PCIe 1.0 x1 como 500 MB / s . Si bien ese es el ancho de banda total agregado disponible para una sola ranura, solo puedes alcanzar esa cifra de ancho de banda si estás leyendo y escribiendo al mismo tiempo.

• Las conexiones ‘PCIe x1’ tienen un lane de datos
• Las conexiones ‘PCIe x4’ tienen cuatro lanes de datos
• Las conexiones ‘PCIe x8’ tienen ocho lanes de datos
• Las conexiones ‘PCIe x16’ tienen dieciséis lanes de datos
• Las conexiones ‘PCIe x32’ tienen treinta y dos lanes de datos (actualmente, son muy raras)

Esto permite que cada conexión de tarjeta alcance un ancho de banda independiente de otras tarjetas que puedan estar activas en el sistema. El número de lanes se indica mediante el sufijo del protocolo PCIe (× 1, × 4, × 8, × 16, × 32). Cada lane es capaz de velocidades de 250-1969 MB / s, dependiendo de la versión del protocolo PCIe (v1.x, v2.x, v3.0, v4.0). Las tarjetas PCIe siempre pueden operar en ranuras PCIe con la misma o más líneas que la tarjeta. Por ejemplo, una tarjeta x8 puede operar en una ranura con x8, x16 o x32 carriles. De manera similar, una tarjeta x1 puede operar en cualquier ranura PCIe.

¿Afecta al rendimiento?

Como hemos mencionado, el número de lanes afecta al ancho de banda de la interfaz PCIe, algo que puede afectar negativamente al rendimiento de los dispositivos conectados si el ancho de banda es insuficiente. La siguiente tabla detalla el ancho de banda de todas las versiones de PCIe.

	PCI-e 1.0	PCI-e 2.x	PCI-e 3.0	PCI-e 4.x
x1	250MB/s	500MB/s	985MB/s	1969MB/s
x4	1000MB/s	2000MB/s	3940MB/s	7876MB/s
x8	2000MB/s	4000MB/s	7880MB/s	15752MB/s
x16	4000MB/s	8000MB/s	15760MB/s	31504MB/s

Generalmente os PCs ofrecen 24 lanes PCIe para las tarjetas gráficas, lo que significa que si montamos dos de estas , una de ellas deberá trabajar en modo x16 y la otra en modo x8. Gamernexus ha hecho una serie de pruebas para ver si hay diferencias entre usar una tarjeta gráfica en x16 y en x8. El entorno de pruebas ha sido el siguiente:

GPU	MSI GTX 1080 Gaming X
CPU	Intel i7-5930K CPU
Memoria	Corsair Dominator 32GB 3200MHz
Placa base	EVGA X99 Classified
PSU	NZXT 1200W HALE90 V2
SSD	HyperX Savage SSD
Caja	Top Deck Tech Station
Disipador	NZXT Kraken X41 CLC

Sin más dilación pasamos a ver los resultados obtenidos por Gamernexus:

MSI GTX 1080 Gaming X	PCIe X16	PCIe X8
Metro: Last Light	96 FPS	95 FPS
Shadow of Mordor	108 FPS	107 FPS
Call of Duty: Black Ops 3	140 FPS	140 FPS
GTA V	58,3 FPS	58 FPS

Palabras finales y conclusión acerca de PCI Express x1, x4, x8 y x16

Como hemos podido ver, no hay diferencia de rendimiento entre usar una tarjeta gráfica en modo PCIe X8 y usarla en PCIe x8. Los resultados de Gamernexus hablan por si solos, y como mucho vemos una diferencia de 1 FPS, algo que no es nada significativo y que puede ser debido a multitud de factores como un objeto más en pantalla en ese momento concreto.

Con ello se puede afirmar que PCIe x8 ofrece suficiente ancho de banda para las tarjetas gráficas actuales, será interesante ver si sigue siendo así en el futuro.