¿Qué tarjetas puedo conectar a PCIe?

Actualizado a: 19 de enero de 2024

Las ranuras de expansión PCIe a muchos les suena solo a la ranura donde se inserta la tarjeta gráfica, pero la verdad es que estas ranuras de expansión prometen un mundo muy extenso de posibilidades que vas a descubrir en este artículo. Vamos a ello…

Introducción sobre el estándar PCI

Lo primero es no confundir qué es PCI, PCI-X y PCIe, ya que muchos confunden especialmente estas dos últimas, o los usan como sinónimos, pero nada más lejos de la realidad.

PCI

Una ranura PCI, o ranura de Peripheral Component Interconnect, es una forma común de expansión que se encuentra en las placas base de los ordenadores. Su propósito es conectar diferentes tipos de dispositivos periféricos al PC, como tarjetas de red, tarjetas de sonido, tarjetas gráficas y otras tarjetas de expansión.

Las ranuras PCI existen en diversas versiones, las cuales se introdujeron a principios de los años 90. Su objetivo era proporcionar una interfaz estándar para las tarjetas de expansión, reemplazando y mejorando las antiguas tarjetas ISA.

Especificaciones técnicas

Algunas características importantes de estas ranuras son:

• Arquitectura de bus: Las ranuras PCI utilizan una arquitectura de bus paralelo, lo que significa que los datos se transmiten en paralelo a través de múltiples líneas. La frecuencia de reloj puede ser de 33 o 66 MHz, y el ancho de bus varía entre 32 y 64 bits, dependiendo de la versión.
• Velocidad: La velocidad máxima de transferencia de datos es de 133 MB/s para operaciones de lectura y escritura, aunque las versiones posteriores han superado esta tasa. Sin embargo, la velocidad puede verse afectada por factores como la cantidad de dispositivos compartiendo el bus y las capacidades del chipset de la placa base.
• Voltaje y codificación: Las ranuras PCI funcionan con diferentes voltajes, como 5 voltios (PCI 5V) o 3,3 voltios (PCI 3,3V), dependiendo de los requisitos de voltaje de la tarjeta de expansión específica. Además, están diseñadas con pestañas para evitar inserciones incorrectas o con polarización invertida.
• Versiones: Los estándares iniciales fueron PCI 1.0, seguido de PCI 2.2, PCI 2.3 y PCI 3.0. También hubo variantes como Cardbus para PCMCIA, Compact PCI (Eurocard), Mini PCI, PC104/Plus, PXI y ATCA. Una mejora significativa fue el PCI-X, diseñado para superar el rendimiento del PCI, el cual se discutirá en el siguiente apartado.

PCI-X

PCI-X, o Peripheral Component Interconnect eXtended, es una extensión del estándar PCI original que fue desarrollada para ofrecer un mayor ancho de banda y un rendimiento mejorado en aplicaciones de alta exigencia. A menudo hubo confusión entre PCI-X y PCIe o PCI Express, ya que algunas personas creían erróneamente que eran lo mismo, pero en realidad son tecnologías diferentes.

Especificaciones técnicas

Aquí hay algunas características de PCI-X:

• Arquitectura de bus: PCI-X conserva la arquitectura de bus paralelo del PCI original, pero aumenta el ancho del bus. Mientras que PCI utiliza un bus de 32 bits, PCI-X admite buses de 64 bits. El bus más ancho permite una mayor capacidad de transferencia de datos.
• Velocidad: PCI-X ofrece tasas de transferencia de datos significativamente más altas en comparación con el PCI tradicional. La velocidad máxima de transferencia de datos de PCI-X puede variar entre 533 MB/s y 1066 MB/s, dependiendo de la versión y la configuración específica. Este mayor ancho de banda se logra mediante el uso de frecuencias de bus más altas y rutas de datos más amplias. Estas frecuencias pueden ser de 66 MHz, 100 MHz y 133 MHz (hasta 533 MHz).
• Voltaje y codificación: Al igual que PCI, PCI-X puede funcionar a diferentes voltajes, como 5 voltios (PCI-X 5V) o 3,3 voltios (PCI-X 3,3V). El voltaje necesario dependerá de la tarjeta de expansión específica utilizada. Las ranuras PCI-X también están diseñadas con pestañas para prevenir la inserción incorrecta de las tarjetas de expansión.
• Versiones: Existen las versiones originales PCI-X 1.0b y PCI-X 2.0.

PCIe o PCI Express

PCI Express (PCIe) es un estándar de bus de expansión de alta velocidad en serie que establece una conexión rápida y confiable entre la placa base y diversos dispositivos periféricos. Ha reemplazado a las arquitecturas antiguas de bus paralelo como PCI, PCI-X y AGP en el ámbito gráfico.

Especificaciones técnicas

Aquí están algunas características destacadas de PCIe:

• Arquitectura de bus: PCIe utiliza una arquitectura de bus serial punto a punto, en la que cada dispositivo se conecta directamente al host a través de carriles dedicados. Esto difiere de la arquitectura de bus compartido de PCI y PCI-X, lo que mejora el rendimiento y la escalabilidad.
• Velocidad: PCIe ofrece tasas de transferencia de datos significativamente más altas en comparación con los estándares anteriores. Esto varía según la versión y la cantidad de carriles utilizados, que pueden ser x1, x4, x8 y x16:
  • PCIe 1.0: Introducido en 2003, con una velocidad de hasta 0,250 GB/s por carril, lo que equivale a un total de 4 GB/s con x16 carriles.
  • PCIe 2.0: Introducido en 2007, con una velocidad de hasta 0,5 GB/s por carril, lo que da un máximo de 8 GB/s con x16.
  • PCIe 3.0: Lanzado en 2010, con una velocidad de hasta 0,985 GB/s por carril, lo que se traduce en un total de 15,754 GB/s en x16.
  • PCIe 4.0: Presentado en 2017, con una velocidad de hasta 1,969 GB/s por carril, llegando a un máximo de 31,508 GB/s con x16.
  • PCIe 5.0: Introducido en 2019, aunque aún no está ampliamente adoptado. Puede alcanzar velocidades de hasta 3,938 GB/s por carril, lo que equivale a un total de 63,015 GB/s con x16.
  • PCIe 6.0: Anunciado en 2022, aunque no se está utilizando actualmente. Es el primer estándar en cambiar de la codificación NRZ a PAM-4 FEC. Puede alcanzar velocidades de hasta 7,563 GB/s por carril, llegando a un máximo de 121 GB/s con x16.
  • PCIe 7.0: Está previsto que se lance en 2025. Tiene el doble de velocidad que su predecesor, con velocidades de hasta 15,125 GB/s por carril y 242 GB/s para x16.
• Voltaje y codificación: PCIe opera con un voltaje más bajo de 3,3 V / 12 V, lo que permite alimentar tarjetas de expansión más potentes, como las tarjetas gráficas. Al igual que los estándares anteriores, cuenta con una muesca para evitar la inserción incorrecta de las tarjetas. Además, en el caso de x16, también incluye un sistema de retención similar al utilizado en AGP.

Compatibilidad entre los estándares PCI

Surgen muchas interrogantes acerca de la compatibilidad entre los estándares PCI, y aquí trataré de aclararlas:

• Conectar tarjeta PCIe en una ranura PCI: esto no es posible debido a las diferencias físicas, eléctricas y de bus entre ambos estándares.
• Conectar tarjeta PCIe en una ranura PCIx: tampoco se puede, ya que se aplican las mismas razones mencionadas anteriormente.
• Conectar tarjeta PCI en una ranura PCI-X: en este caso la compatibilidad es factible, aunque no se recomienda. Sin embargo, esto no implica que la tarjeta PCI utilizada funcionará a la velocidad de una PCI-X, sino que se ajustará a la velocidad de una PCI convencional.
• Conectar tarjeta PCI-X en una ranura PCI o PCIe: estos estándares son incompatibles tanto en términos físicos como eléctricos.
• Conectar una PCIe en una Gen o versión diferente: es posible, pero se deben considerar algunos aspectos. PCIe es retrocompatible con versiones anteriores, lo que significa que una ranura PCIe 4.0 es compatible con PCIe 3.0. No obstante, si insertas una tarjeta PCIe 3.0 en una ranura PCIe 4.0, no esperes que funcione a la velocidad del Gen 4, sino que se ajustará a la velocidad del Gen 3.
• Conectar una PCIe en una ranura con distintos carriles: cuando la tarjeta es de más carriles que la ranura, esto no es posible a nivel físico, como comprenderás, ya que no son ranuras y conexiones compatibles eléctrica y físicamente. No obstante, sí que se podría insertar una tarjeta con inferior de carriles en un slot de más carriles, como por ejemplo una PCIe x1 en una PCIe x16…

Tarjetas PCIe más importantes

En la actualidad existe un gran mercado de tarjetas de expansión PCIe que deberías conocer. Algunas de ellas seguro que las conoces, otras quizás no tanto, e incluso alguna te puede sorprender, y eso que la siguiente lista no está completa, solo he incluido las más importantes:

Tarjeta gráfica

Una tarjeta gráfica es un componente esencial en un ordenador, diseñada específicamente para procesar y generar imágenes, gráficos y videos en la pantalla. Su principal función es acelerar y optimizar los cálculos relacionados con la representación visual, lo que permite disfrutar de una mejor calidad gráfica y rendimiento en aplicaciones y juegos exigentes. La tarjeta gráfica se encarga de procesar y renderizar elementos como texturas, sombras, efectos especiales y animaciones, liberando así a la CPU de esta carga de trabajo y mejorando el rendimiento general del sistema. Además, las tarjetas gráficas también pueden brindar soporte para funciones adicionales como la reproducción de video en alta definición, edición de imágenes y aplicaciones relacionadas con el diseño gráfico o la realidad virtual. En este caso tenemos que son tarjetas PCIe x16.

Más sobre las tarjetas gráficas

Tarjeta de sonido

Una tarjeta de sonido es otro de los componentes importantes y que se encarga de procesar y mejorar la calidad del sonido. Su función principal es convertir señales de audio analógicas en señales digitales para su reproducción y viceversa. La tarjeta de sonido permite escuchar música, sonidos y efectos de sonido con mayor claridad y fidelidad, así como proporcionar capacidades de grabación de audio. Además, algunas tarjetas de sonido ofrecen características adicionales como sonido envolvente, efectos de audio avanzados y soporte para dispositivos externos como micrófonos y altavoces. En este caso, suelen venir en formato PCIe x1.

Cómo funciona una tarjeta de sonido

Tarjeta de red cableada o inalámbrica (RJ-45, WiFi, Bluetooth,…)

Una tarjeta de red o adaptador de red es un componente que agrega funcionalidades de red o conectividad inalámbrica a tu equipo, como Ethernet, Bluetooth, WiFi, etc. Su función principal es facilitar la comunicación entre la computadora y otros dispositivos en la red, ya sea local o a través de Internet. La tarjeta de red actúa como un intermediario, convirtiendo los datos en señales que pueden ser transmitidas a través de cables Ethernet o por conexión inalámbrica, permitiendo el intercambio de información, acceso a recursos compartidos, navegación web, descargas, videoconferencias, juegos en línea y otras actividades relacionadas con la conectividad en red. En este caso también suelen ser en formato PCIe x1.

Capturadora de vídeo

Nuevamente en una ranura x1 PCIe, tenemos las capturadoras de vídeo, unas tarjetas de expansión que sirven para grabar, capturar o digitalizar señales de vídeo y audio desde diversas fuentes, como cámaras, videocámaras, consolas de juegos, reproductores de DVD o señales de transmisión. Su principal función es convertir la señal analógica o digital de vídeo en un formato digital que pueda ser almacenado, editado o transmitido a través de una computadora o dispositivo de reproducción. Las capturadoras de vídeo son ampliamente utilizadas en la creación de contenido multimedia, la producción de videojuegos, la edición de vídeo, la grabación de programas de televisión y en aplicaciones de vigilancia y seguridad. Permiten capturar y procesar vídeos de alta calidad, facilitando su posterior manipulación, edición y distribución en diferentes formatos.

Controlador de expansión SATA o RAID o M.2

Las tarjetas controladoras SATA (Serial ATA) aportan una interfaz utilizada para la conexión de dispositivos de almacenamiento, como discos duros y unidades de estado sólido (SSD), a la placa base de una computadora. Proporciona una conexión de alta velocidad y permite la transferencia de datos entre el dispositivo de almacenamiento y la computadora.

RAID (Redundant Array of Independent Disks) son controladores en tarjetas de expansión que permiten combinar múltiples unidades de almacenamiento en una configuración para mejorar el rendimiento y la confiabilidad. Los sistemas RAID se utilizan comúnmente en servidores y estaciones de trabajo que requieren mayor capacidad de almacenamiento, mayor velocidad de lectura/escritura o mayor protección de datos.

Las tarjetas de expansión M.2 aportan una interfaz de conexión utilizada principalmente para dispositivos de almacenamiento en formato compacto, como SSDs. Proporciona una conexión de alta velocidad y permite un diseño más delgado y eficiente en comparación con las interfaces tradicionales como SATA. Los dispositivos M.2 se conectan directamente a la placa base y se utilizan tanto en computadoras de escritorio como en dispositivos portátiles para mejorar el rendimiento del almacenamiento. También se pueden utilizar para otros componentes, como tarjetas de red o tarjetas Wi-Fi y Bluetooth, especialmente en equipos portátiles…

Unidades memoria PCIe

Existen algunas ranuras de expansión que también pueden ser usadas para medios de memoria primaria o secundaria, aunque parezca extraño. Un ejemplo de este tipo de unidades son las Intel Optane. En el pasado también vimos algunos otros intentos como Gigabyte iRAM.

Tarjetas TV Tuner (tarjeta sintonizadora)

Una tarjeta sintonizadora o TV tuner es un dispositivo de hardware que permite recibir señales de televisión y convertirlas en imágenes y sonido en una computadora. Estas tarjetas se conectan a la placa base de la computadora y generalmente cuentan con una antena o entrada de cable coaxial para captar la señal de televisión.

Una vez instalada la tarjeta sintonizadora, se puede utilizar un software específico para ver y grabar programas de televisión en el PC. Algunas tarjetas sintonizadoras también ofrecen funciones adicionales, como la capacidad de pausar, retroceder o grabar en vivo, programar grabaciones, o incluso convertir la computadora en un centro multimedia completo con capacidades de reproducción de video y audio.

Es decir, son útiles para aquellos que desean ver televisión en su ordenador sin necesidad de un televisor adicional, o para aquellos que desean grabar programas de televisión para verlos más tarde. También pueden ofrecer opciones de visualización en pantalla dividida o en ventanas, lo que permite realizar múltiples tareas mientras se ve la televisión.

Tarjetas de expansión de puertos

Por otro lado, también puedes ampliar la cantidad de puertos que tienes en tu PC con una de estas tarjetas de expansión de puertos. Existen tarjetas PCIe de expansión con todo tipo de puertos, desde USB, pasando por Thunderbolt, etc. De esta forma, si tu PC no tiene suficientes puertos, puedes tener más sin necesidad de hubs o dispositivos similares externos que no garantizan el rendimiento de estas tarjetas de alta velocidad, ya que irán a través del protocolo PCIe.

Riser / Splitters / Adaptadores

Para finalizar, también es posible que necesites multiplicar las ranuras PCIe que tienes, o hacer conversiones entre tipos de ranuras, etc. Estas otras opciones no son tan populares como las anteriores, pero lo cierto es que en el mercado hay un creciente número de ellas, y para todo tipo de usos…