¿Qué son los carriles PCIe?
Peripheral Component Interconnect Express, o PCIe. Estos carriles permiten la transferencia de datos entre la CPU o el chipset y los componentes que se conectan a la placa base. Imagina una autopista de varios carriles diseñada para datos. Cada «carril» es una vía que permite que los datos viajen entre un componente (como una tarjeta gráfica, un SSD NVMe o una tarjeta de expansión) y la CPU o el chipset. Una ranura PCIe es un conector físico que proporciona un portal a un número determinado de estos carriles.
PCIe viene en diferentes generaciones: PCIe 3.0, 4.0, 5.0 y (próximamente) 6.0, cada una de las cuales duplica el ancho de banda por carril con respecto a su predecesora. Así, un solo carril PCIe 4.0 ofrece el doble de rendimiento que un carril PCIe 3.0.
No solo importa la generación, sino también el número de carriles. Las configuraciones más comunes son x1, x4, x8 y x16, donde el número indica el número de carriles. Una ranura PCIe x16, por ejemplo, tiene 16 carriles disponibles para la transferencia de datos, lo que aumenta enormemente el ancho de banda disponible.
Algunos componentes clave que utilizan carriles PCIe:
Tarjetas gráficas (GPU): son los componentes que más ancho de banda consumen y casi siempre utilizan una conexión PCIe x16 para obtener el máximo rendimiento.
Unidades de estado sólido NVMe (SSD): las unidades NVMe de alta velocidad se conectan a través de PCIe, normalmente utilizando carriles x4 para un almacenamiento ultrarrápido. Algunas ranuras M.2 se conectan directamente a la CPU y otras al chipset, lo que puede marcar la diferencia en términos de latencia. (Más información al respecto en un momento).
Tarjetas de red: las tarjetas Ethernet de 10 Gigabits o WiFi suelen utilizar carriles x1 o x4.
Tarjetas de captura: dependiendo de sus capacidades, pueden utilizar x1, x4 o incluso x8.
Tarjetas RAID: para configuraciones de almacenamiento profesionales, pueden utilizar x4, x8 o x16.
¿Cuántos carriles PCIe ofrece mi placa base?
El número total de carriles PCIe que ofrece tu placa base lo determina en realidad el fabricante de la CPU. Con cada nueva generación de CPU, AMD e Intel especifican un número total de carriles PCIe, que suelen ofrecer múltiples niveles de opciones para los distintos niveles de usuarios.
Del total de carriles PCIe disponibles, normalmente se reserva un número determinado para la conexión directa a la CPU. Una placa base AMD X870E, por ejemplo, reserva 16 carriles PCIe 5.0 para controlar una ranura de expansión a x16, o dos ranuras de expansión a x8/x8, y luego otros carriles PCIe 5.0 para la ranura M.2 principal.
Más allá de esos carriles reservados, suele haber muchos más que su sistema puede poner en funcionamiento. A menudo se denominan carriles PCIe «utilizables», y los fabricantes de placas base como ASUS tienen una considerable discreción sobre la utilización de estos carriles.
El origen de los carriles: CPU frente a chipset
Aquí es donde las cosas se ponen interesantes. No todas las líneas PCIe son iguales, y su origen determina sus características de rendimiento y flexibilidad.
Carriles directos a la CPU
Estos carriles están integrados físicamente en la propia CPU. Ofrecen la latencia más baja y el mayor ancho de banda porque se comunican directamente con el procesador sin intermediarios. En las CPU de escritorio convencionales (como las CPU Intel Core Ultra o AMD Ryzen), normalmente se obtienen entre 16 y 20 carriles PCIe directos a la CPU. Los 16 carriles casi siempre están dedicados a la ranura de la tarjeta gráfica principal (PCIe x16). Los 4 carriles restantes suelen dirigirse a una ranura M.2 NVMe principal.
Dado que estos carriles ofrecen una velocidad y una capacidad de respuesta inigualables, son ideales para GPU y unidades de arranque principales. Por eso siempre es recomendable instalar el SSD de mayor rendimiento en la ranura M.2 que proporciona una conexión directa con la CPU.
Carriles del chipset
El chipset de la placa base (por ejemplo, Intel Z890, AMD X870E) actúa como un concentrador, haciendo de intermediario entre muchos componentes y elementos de la placa base y la CPU. El chipset tiene un enlace de gran ancho de banda con la CPU a través de carriles PCIe. Muchos elementos de la PC están conectados a la CPU a través del chipset, incluyendo ranuras M.2 secundarias, puertos SATA, controladores USB, ranuras PCIe x1 o x4 adicionales y controladores de red integrados.
El chipset de la placa base es fundamental para ampliar la conectividad más allá de lo que ofrece directamente la CPU. Cabe señalar que los datos que viajan a través de los carriles del chipset tienen que dar un «salto» adicional para llegar a la CPU, lo que introduce un poco más de latencia en comparación con los carriles directos de la CPU. La mayoría de las veces, esta diferencia es imperceptible, pero hay casos de uso en los que es importante tenerla en cuenta.
La bifurcación de carriles PCIe proporciona a la placa base flexibilidad para conectar múltiples dispositivos
La bifurcación de carriles PCIe es la capacidad del controlador PCIe de la CPU para dividir la asignación de carriles de una sola ranura PCIe física en grupos lógicos más pequeños. La bifurcación le permite ejecutar varios dispositivos PCIe utilizando un solo conector físico en la placa base, o dividir los carriles disponibles entre dos conectores físicos separados.
La bifurcación de carriles PCIe suele ser necesaria debido al número fijo de carriles que proporcionan las CPU. Si desea utilizar varios dispositivos de gran ancho de banda que requieren carriles directos de la CPU, debe dividir los carriles disponibles. Normalmente, la bifurcación se produce automáticamente al instalar los componentes, aunque las placas base suelen ofrecer cierto control sobre la bifurcación a través de la configuración de la BIOS.
Algunos escenarios comunes en los que se produce la bifurcación:
Configuraciones con múltiples GPU: Aunque los juegos con múltiples GPU han quedado prácticamente en el pasado, es relativamente habitual que los creadores y desarrolladores de IA utilicen sistemas con varias tarjetas gráficas para tener acceso a más VRAM. Para que esta configuración funcione de forma óptima, los usuarios buscan placas base con dos ranuras de expansión capaces de funcionar en una configuración x8/x8, con 8 carriles para cada GPU.
Tarjetas adicionales M.2: algunos usuarios necesitan instalar más SSD NVMe de los que su placa base pone a disposición con las ranuras M.2 integradas. Una tarjeta adicional puede cubrir esta necesidad. Estas tarjetas suelen requerir una ranura física x16, que luego se bifurca para proporcionar x4 carriles a cada ranura de la tarjeta (hasta x4/x4/x4/x4). Esta es una forma fantástica de utilizar carriles directos a la CPU que, de otro modo, no se utilizarían, para obtener un almacenamiento extremadamente rápido.
Tarjetas de expansión de gran ancho de banda: Ciertas tarjetas de captura profesionales, aceleradores FPGA o tarjetas de red especializadas pueden requerir más de x4 carriles y beneficiarse de la asignación directa a la CPU.
No todas las placas base admiten la bifurcación en todas las ranuras, y las opciones de bifurcación disponibles pueden variar significativamente.
Consigue una distribución optimizada de los carriles PCIe con las últimas placas base ASUS AM5
En ASUS, siempre estamos perfeccionando los diseños de nuestras placas base para adaptarnos mejor a las necesidades de los usuarios de PC actuales. Por ese motivo, estamos optimizando el diseño de los carriles PCIe de nuestras últimas placas base AM5.
Tomemos como ejemplo la ROG Strix X870E-E Gaming WiFi7 Neo, una placa base de alto rendimiento diseñada para los gamers convencionales. Hemos observado que los gamers de este segmento buscan cada vez más instalar varios SSD en sus sistemas. Nuestra nueva disposición de carriles PCIe garantiza que estos usuarios puedan instalar dos SSD PCIe 5.0 M.2 y tres SSD PCIe 4.0 M.2 sin dejar de utilizar su tarjeta gráfica en modo PCIe 5.0 x16. Esto es posible gracias al reparto del ancho de banda entre los puertos USB4 y la segunda ranura M.2.
También ofrecemos opciones que potencian las configuraciones de gaming y streaming de gama alta. La nueva ROG Crosshair X870E Glacial permite a los usuarios disfrutar de todo el ancho de banda de la primera ranura PCIe 5.0 x16 y dos ranuras PCIe 5.0 M.2, lo que garantiza el máximo rendimiento en juegos y almacenamiento para streaming y grabación de alta calidad. En esta configuración, la segunda ranura PCIe funcionará a PCIe 3.0 x4, lo que ofrece un rendimiento suficiente para las tarjetas de captura.
Por último, ofrecemos placas base diseñadas a medida para aplicaciones creativas y de IA. En estos campos, no es raro ver configuraciones con varias GPU que aumentan la cantidad de VRAM disponible para las aplicaciones. La ProArt B850-Creator WiFi Neo y la ROG Crosshair X870E Glacial ofrecen un par de ranuras PCIe x16 que pueden funcionar en configuraciones x8/x8 para permitir una experiencia fluida en este escenario.
