PCIe 3.0 vs. 4.0: ¿Vale la pena pasarse a la PCIe 4.0?

PCIe son las siglas inglesas de interconexión exprés de componentes periféricos y se trata de un estándar de interfaz de alta velocidad para conectar varios componentes de dispositivos informáticos como GPUs y SSDs. Los estándares PCIe tienen diferentes generaciones como la PCIe 3.0 y la PCIe 4.0. En la actualidad, los dispositivos PCIe 4.0 son los más frecuentes. Vamos a explorar la diferencia entre la PCIe 3.0 y la PCIe 4.0, y si realmente merece la pena pasarse a la PCIe 4.0.

¿Qué son la PCIe 3.0 y la PCIe 4.0?

Los estándares PCIe actuales vienen en cinco generaciones: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0 y PCIe 5.0. La versión más reciente, la PCIe 5.0, salió en mayo de 2019. Sin embargo, en el momento en que se ha escrito este artículo, no hay dispositivos PCIe 5.0 disponibles, de hecho, se espera que el primer dispositivo PCIe 5.0 debute a finales de 2022. Así pues, los PCIe 3.0 y PCIe 4.0 dominan el mercado actual.

PCIe 3.0

En noviembre de 2010, el PCI-SIG (PCI Special Interest Group) anunció que PCIe 3.0 vendría con una tasa de transferencia de datos de 8 Gigatransferencias por segundo (GT/s). En comparación con las generaciones anteriores, la PCIe 3.0 tiene una mayor velocidad de señal y un menor retardo en la transmisión de datos. Además, integra una serie de optimizaciones para mejorar la señalización y la integridad de los datos, incluyendo la ecualización del transmisor y el receptor, la mejora del bucle de bloqueo de fase, la recuperación de los datos del reloj y las mejoras del canal de las topologías soportadas.

Al mismo tiempo, la PCIe 3.0 es compatible con generaciones anteriores y posteriores de dispositivos PCIe existentes. Sin embargo, el rendimiento depende de la generación más baja del estándar PCIe en su implementación. Por ejemplo, se puede insertar una unidad SSD PCIe 3.0 en una ranura PCIe 2.0 de una placa base, pero sólo se obtendrá un rendimiento PCIe 2.0. Del mismo modo, una unidad SSD PCIe 3.0 también puede insertarse en una placa base con ranura PCIe 4.0, pero sólo se obtendrá rendimiento PCIe 3.0.

PCIe 4.0

El estándar PCIe 4.0 debutó en junio de 2017. Tiene una tasa de transferencia de datos de 16 GT/s que duplica el ancho de banda de la PCIe 3.0. Como las ranuras PCIe pueden configurarse con un carril o múltiplos de cuatro carriles, como x1, x4, x8, x16, esto significa que una interfaz PCIe 4.0 x4 puede funcionar como una interfaz PCIe 3.0 x8 y ofrece la misma cantidad de ancho de banda.

Además, la PCIe 4.0 sigue siendo compatible con otras generaciones de PCIe. En la actualidad, muchos fabricantes han introducido varios dispositivos con especificaciones PCIe 4.0. Por ejemplo, Mellanox Technologies lanzó el primer adaptador de red de 100 Gb/s con PCIe 4.0 en junio de 2016; en enero de 2019, AMD presentó el chipset X570 y los procesadores basados en Zen 2, que soportan la PCIe 4.0.

PCIe 3.0 vs 4.0: aspectos clave

Las diferencias entre estas dos generaciones de PCIe son evidentes, en la siguiente sección las explicaremos más detalladamente.

Ranura

Todas las placas base tienen un número de ranuras PCIe que se utilizan para añadir GPUs, SSDs, y tarjetas RAID, etc. Como ya se ha mencionado, una sola ranura PCIe puede tener carriles x1, x2, x4, x8 o x16. Por ejemplo, la PCIe 4.0 x8 es una tarjeta/ranura de expansión Gen 4 con configuraciones de 8 carriles. El número de carriles contribuye a las escalas de ancho de banda: una configuración de 8 carriles tiene el doble de ancho de banda que una configuración de 4 carriles.

Tanto las ranuras PCIe 3.0 como las 4.0 pueden configurarse con carriles x1, x2, x4, x8 y x16, pero las ranuras PCIe 4.0 tienen una mayor tasa de transferencia por carril y un mejor rendimiento de ancho de banda. Más concretamente, una ranura PCIe 4.0 tiene una tasa de transferencia de 16 GT/s por carril, el doble de la tasa de transferencia que soporta una ranura PCIe 3.0.

Velocidad

La velocidad también es un factor crucial que tiene un gran impacto en el rendimiento. En pocas palabras, la PCIe 4.0, tiene el doble de velocidad que la PCIe 3.0. La primera tiene una tasa de transferencia de datos de 16 GT/s, mientras que la segunda sólo alcanza 8 GT/s. Asimismo, cada configuración de carriles PCIe 4.0 soporta el doble de ancho de banda que la PCIe 3.0, alcanzando los 32 GB/s en una ranura de 16 carriles en recorrido unidireccional. La siguiente tabla muestra las diferencias de velocidad en las distintas configuraciones de carriles entre estas generaciones de PCIe.

Compatibilidad

En lo que respecta a la compatibilidad, tanto la PCIe 4.0 como la PCIe 3.0 son compatibles con las configuraciones PCIe existentes de generaciones previas y posteriores. Ya sabemos que las ranuras PCIe se utilizan para conectar componentes como GPUs y SSDs a la placa base para un funcionamiento corriente.

La compatibilidad de la PCIe con generaciones previas y posteriores permite insertar una GPU PCIe 4.0 en una ranura PCIe 3.0 de una placa base, pero el ancho de banda de la GPU PCIe 4.0 se vería obstaculizado por las limitaciones de ancho de banda de la ranura PCIe 3.0.

Tienes que asegurarte de que la ranura de tu placa base tiene un número de carriles igual o superior al de la tarjeta PCIe que vayas a insertar. De lo contrario, no podrás insertar tu tarjeta PCIe en la ranura físicamente. Por ejemplo, una tarjeta SSD PCIe 3.0 x4 puede caber en una ranura PCIe 4.0 x4 o x8, pero una tarjeta PCIe 3.0 x8 no será compatible con una ranura x2 o x4. Por tanto, es mejor que compruebes de antemano si tus GPUs y SSDs PCIe 4.0 o 3.0 son compatibles con la configuración de carriles de las ranuras de tu placa base.

Precio

Al igual que cualquier otra generación de productos, el precio es una gran diferencia entre la PCIe 3.0 y la PCIe 4.0. En general, las GPUs y SSDs PCIe 4.0 son siempre más caras que las PCIe 3.0 con las mismas configuraciones de almacenamiento y carriles. Al fin y al cabo, los dispositivos PCIe 4.0 soportan un mayor ancho de banda y ofrecen un mejor rendimiento. Además, los precios también varían en función del fabricante. Es recomendable hacer un análisis exhaustivo del producto antes de tomar la decisión de compra.

¿Cómo afectan las PCIe 3.0 y 4.0 a tu SSD y GPU?

Como se ha mencionado anteriormente, tanto la PCIe 4.0 como la PCIe 3.0 son compatibles con las configuraciones PCIe existentes. Sin embargo, las limitaciones de ancho de banda pueden obstaculizar la obtención del rendimiento completo de tus GPUs o SSDs PCIe.

Si conectas una GPU PCIe 3.0 a una ranura PCIe 4.0, sólo obtendrás el rendimiento estándar de PCIe 3.0. Si conectas una GPU PCIe 4.0 a una ranura PCIe 3.0, no podrás aprovechar el mayor ancho de banda y velocidad de transferencia de datos de tu GPU PCIe 4.0. Lo mismo ocurre con las unidades SSD PCIe.

Dicho esto, es evidente que una placa base con puertos PCIe 4.0 tiene una ventaja notable sobre placas con puertos PCIe 3.0. Al utilizar una placa base con puertos PCIe 4.0, tienes más espacio para aumentar el número de SSD y GPU para soportar un mayor ancho de banda. Por ejemplo, para conseguir 16 GB/s de ancho de banda, sólo necesitas 8 carriles PCIe 4.0 en lugar de 16 carriles con PCIe 3.0.

¿Merece la pena pasarse a la PCIe 4.0?

¿Deberías pasarte a la PCIe 4.0 si ya tienes la PCIe 3.0? No creemos que PCIe 4.0 vaya a inutilizar tu antigua PCIe 3.0. Si estás satisfecho/a con tu ancho de banda actual y no tienes pensado gastar más dinero para aumentar el rendimiento en un futuro próximo, puede que no necesites actualizar a una placa base PCIe 4.0.

Además, si estás utilizando ranuras y componentes PCIe 3.0 (tarjetas gráficas y/o almacenamiento) que te ofrecen la velocidad de transferencia de datos que tus aplicaciones necesitan, no te preocupes por actualizar a laPCIe 4.0.

Pero si tus aplicaciones necesitan pronto un aumento del ancho de banda para seguir el ritmo de una carga de trabajo cada vez mayor, es posible que quieras considerar la actualización. En este caso, siempre podrás aprovechar el mayor rendimiento del ancho de banda que puede ofrecer la PCIe 4.0. A la hora de tomar una decisión al respecto, debes tener en cuenta tus propias necesidades en lugar de apresurarte a adoptar la nueva PCIe 4.0.