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Guía para la tarjeta PCIe: Todo lo que tienes que saber sobre la tarjeta PCI Express

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Sheldon

Traductor Don Juan
9 de mayo de 2019
2020-09-27 00:59:32
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En el campo de las redes y la informática, cada invención tiene como objetivo resolver los problemas que han surgido con anterioridad. La aparición del estándar PCIe (Interconexión de componentes periféricos express) tiene como objetivo satisfacer las necesidades de mayor ancho de banda, mayor flexibilidad y mejor rendimiento de los dispositivos de red. Desde su debut en el año 2001, El PCIe se ha ido evolucionando rápidamente y se ha venido desplegando ampliamente en los equipos de red, especialmente la tarjeta PCIe (también llamada tarjeta PCI Express, tarjeta basada en PCIe). En este artículo te explicaremos de qué se tratan las tarjetas PCI Express, su principio de funcionamiento, ventajas, tipos y gamas.

¿Qué es una tarjeta PCI Express?

La tarjeta PCIe es un tipo de adaptador de red con una interfaz PCIe, utilizado en conexiones a nivel de placa madre como interfaz de tarjeta de expansión. Las tarjetas de expansión basadas en PCIe están diseñadas específicamente para encajar en las ranuras de placa base de dispositivos como host, servidor y switch de red. Las placas base de PC más recientes cuentan con ranuras PCIe sólo para tarjetas PCIe. La tarjeta PCI Express se puede instalar en la ranura PCIe correspondiente, cuyo ancho es normalmente igual o mayor que la tarjeta.

¿Cómo funciona la tarjeta PCI Express?

Diferente del bus de datos que transmite datos de múltiples fuentes, la tarjeta PCI Express puede admitir conexiones de punto a punto vía switches con el fin de controlar la transmisión de datos. Después de encajar la tarjeta de red PCIe, se establecerá una conexión lógica con la ranura para comunicarse entre sí. La conexión, llamada interconexión o enlace, admite un canal de comunicación de punto a punto entre dos puertos PCIe, y permite que ambos envíen y reciben solicitudes e interrupciones normales de PCI. Como lo que presenta la siguiente figura, la ranura PCIe contiene uno o más carriles. Para el enlace x2, cada carril está formado por dos pares diferentes de transferencia de datos, uno para transmitir datos y el otro para recibir datos. Por lo tanto, cada vía tiene cuatro alambres o trazas de señal.

Tarjeta PCI

Figura 1: ¿Cómo funciona la tarjeta PCIe?

¿Por qué elegir la tarjeta PCI Express?

Antes de la introducción de la tarjeta PCIe, hay dos adaptadores de red principales disponibles en el mercado: tarjeta PCI y PCI-X. Con un conector completamente diferente y con un diseño eléctrico, la tarjeta PCI-E recientemente lanzada logra una mejora basada en las dos anteriores y se convierte en la más utilizada entre ellas. PCI vs. PCI-X vs. PCI-E, ¿por qué elegir PCI-E? explica la razón por la que usamos PCI-E con mayor frecuencia.

¿Cuáles son los tipos de la tarjeta PCIe?

Se ha desarrollado una variedad de formatos para la tarjeta PCI Express. A continuación encontrarás los diferentes tamaños y versiones.

Tamaños de la tarjeta PCIe

El tamaño de una tarjeta PCI Express se expresan normalmente por el número de carriles. Generalmente hay cinco tamaños físicos de la tarjeta PCIe: x1, x4, x8, x16, and x32. (Existe PCIe x32 con 32 carriles, pero es muy raro y no convencional.) El número tras el "x" se refiere a la cantidad de carriles en la ranura de PCIe. Por ejemplo, una PCIe x4 significa que la tarjeta tiene cuatro carriles.



 Comparación de diferentes tamaños de la tarjeta PCIe

Figura 2: Comparación de diferentes tamaños de la tarjeta PCIe

En las aplicaciones, deberá encajar la tarjeta PCIe en la ranura correspondiente de un host o de un servidor con el mismo tamaño y con configuraciones iguales. Pero frente a casos como que no hay ranura justa para la tarjeta, también se puede insertar en otra más ancha. Por ejemplo, puedes encajar la PCIe x8 en una ranura de PCIe x16 cuando la de PCIe x8 esté ocupada, pero ten en cuenta que la tarjeta funcionará siempre en el modo de PCIe x8. Para más detalles sobre los tamaños de la tarjeta PCIe, consulta el siguiente gráfico.

Ancho de ranura de PCIe Número de pins Longitud
PCIe x1 18 25 mm
PCIe x4 21 39 mm
PCIe x8 49 56 mm
PCIe x16 82 89 mm

Versiones de la tarjeta PCIe

PCI Express es un estándar de bus de expansión de computadora en serie de alta velocidad para conectar componentes de alta velocidad, que ha sustituido a los estándares antiguos de bus: AGP (puerto de gráficos acelerados), PCI y PCI-X. El estándar PCIe ha pasado numerosas revisiones mejorando el rendimiento y otras características. El PCIe 1.0 se lanzó inicialmente en 2002. Y luego más versiones sucesivas han sido inventado e introducido al mercado para cumplir las crecientes demandas de mayor ancho de banda.

Por consiguiente, se utilizan cinco versiones de la tarjeta PCIe: PCIe 1.x, PCIe 2.x, PCIe 3.x, PCIe 4.x, and PCIe 5.x, y todas son disponibles en el presente. La PCIe 5.x con mayor rendimiento es la última versión, recién lanzada en 2019. Además, la PCIe 6.x se lanzará alrededor de 2021.

Cabe mencionar que todas las versiones son retrocompatibles. Es decir, cualquier versión de la tarjeta PCIe y de la placa base puede funcionar juntas en el modo de la versión más baja. En la siguiente tabla, se presenta una comparación de las velocidades de transferencia entre las cinco versiones típicas (Tomamos la versión original n.0 por ejemplo.) para tu mejor comprensión.

Versión Año Velocidad(rendimiento, x1) Velocidad(rendimientot, x16) Código de línea
PCIe 1.0 2003 2.5 GT/s (250 MB/s) 40 GT/s (4.0 GB/s) 8b/10b
PCIe 2.0 2007 5.0 GT/s (500 MB/s) 80 GT/s (8.0 GB/s) 8b/10b
PCIe 3.0 2010 8.0 GT/s (984.6 MB/s) 128 GT/s (15.75 GB/s) 128b/130b
PCIe 4.0 2017 16.0 GT/s (1969 MB/s) 256 GT/s (31.51 GB/s) 128b/130b
PPCIe 5.0 2019 32.0 GT/s (3938 MB/s) 512 GT/s (63.02 GB/s) 128b/130b

¿Cómo elegir la tarjeta PCIe?

En primer lugar, asegúrate de que tu ordenador tiene al menos una ranura disponible para la tarjeta PCI Express. Si utilizas una red cableada sin comprar un sistema diseñado, entonces debería buscar algunas tarjetas PCIe. Sin embargo, elegir una tarjeta PCIe adecuada no es tan fácil. Cuando selecciones una PCIe, presta atención a los siguientes factores:


  • Versión de la tarjeta PCIe y ancho de ranura: Asegúrate de que el tipo de la PCI Express es compatible con tu equipo actual y el entorno de red.

  • Protocolo estándar: Antes de comprar, confirma si la tarjeta permite los estándares que necesites, tales como RDMA, RoCE, iSCSI, and FCoE.

  • Controlador: Los chips de Intel, Broadcom, Mellanox, y Realtek son la tendencia.

Además de los tres puntos que mencionamos arriba, también hay otros variables que influyen tu opción como velocidad de transmisión, número de puerto, tipo de conector, sistema operativo, marca, precio, etc. A lo mejor, una guía completa para la compra de adaptadores de red te ayudará: ¿Cómo elegir una tarjeta de red?

Conclusión

El software de gama alta sigue desarrollándose a una velocidad vertiginosa para satisfacer más demandas, siendo el impulso de los avances continuos en el rendimiento de PCIe. Obedeciendo al estándar PCIe de facto, la nueva invención de tarjetas PCIe como PCIe4.x, PCIe 5.x y PCIe 6.x todavía no nacida ha comprobado que puede reducir la brecha de desarrollo entre las tarjetas y los hosts basados en PCIe, contando con gran potencial.