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PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0 ¿Hay mejora de rendimiento?

Hace ya casi 2 años que tenemos entre nosotros el estándar PCI-Express 4.0, sucesor de la versión 3.0 que apareció por primera vez en nuestros ordenadores con el lanzamiento de los procesadores AMD Zen 2 (Ryzen 3000) y las placas base X570, y que pronto aparecerá en las CPU Intel de escritorio con los procesadores Rocket Lake. Sabiendo esto, queda claro que la mayoría de nosotros seguimos teniendo PCIe 3.0. ¿Debería preocuparnos? ¿Hay una mejora de rendimiento palpable entre PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0? En este artículo lo descubriremos. ¡Vamos allá!

PCI Express 4.0 vs PCI Express 3.0

¿Cuál es la utilidad del bus PCI Express?

slots pcie x16
Dos slots PCI Express x16 en los que podemos conectar tarjetas gráficas.

PCI Express PCIe es un bus de comunicación de alta velocidad que se usa básicamente para conectar varios dispositivos directamente a la placa base de nuestro ordenador mediante unas ranuras de expansión denominadas slots PCIe, de tal forma que estos dispositivos se comuniquen con la CPU. En la práctica, es lo que usamos para conectar nuestras tarjetas gráficas dedicadas a nuestro PC, pero hay varios usos más.

Por ejemplo, la interfaz PCIe es la que se usa en los conocidos SSD NVMe, que son los más rápidos que podemos encontrar actualmente, y precisamente necesitan un bus lo suficientemente potente.

Podemos ver muchos otros tipos de dispositivos conectados al bus PCIe, como podrían ser tarjetas de red, hubs y más, e incluso hablar de tecnologías como Thunderbolt, que lo aprovechan desde una conexión externa. Pero sin duda nos vamos a centrar en los dos casos donde el rendimiento del bus puede tener más influencia: las tarjetas gráficas y los SSD NVMe.

Diferencias teóricas entre PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0

Lo primero es hablar de cuáles son las diferencias a nivel de especificaciones entre estas dos versiones de PCIe. Y en este caso la gran diferencia está en el ancho de banda que soporta. No es cosa menor, teniendo en cuenta que una de las características más importantes que debe tener un bus de datos es soportar un ancho de banda mayor que el de los dispositivos que se le conectarán, para que así el limitante del rendimiento sea el propio dispositivo y no el bus por el que se comunica, evitando cuellos de botella.

PCI Express

El número de líneas PCIe que tendrá cada ranura dependerá de cada caso: pueden ser 1x 2x, 4x, 8x, 16x (el número es la cantidad de líneas que tiene).

Con PCIe 3.0, cada una de sus líneas puede llegar a una tasa de transferencia de 8GT/s (gigatransferencias por segundo), que se traduce en una velocidad de hasta 984.6MB/s por línea. Con PCIe 4.0, tenemos básicamente el doble: 16GT/s y hasta 1969.2MB/s por línea. Es, sobre el papel, una diferencia sustancial.

¿Y qué hay del rendimiento real?

Una vez hemos cubierto las sustanciales diferencias teóricas, veamos si resultan en una aplicación práctica interesante en los dos componentes que os comentamos: las tarjetas gráficas y los SSD NVMe.

En tarjetas gráficas, está lejos de ser una necesidad

Todas las tarjetas gráficas de la última generación (como son las RTX 30 y AMD RX 6000) usan PCIe 4.0, por lo que son perfectamente compatibles con ambas versiones. Por lo tanto, de haber una necesidad de ancho de banda adicional sobre lo que nos da la versión 3.0, se debería poder notar con claridad.

rendimiento rtx 3080 pcie

No hay demasiadas pruebas de rendimiento de esto, pero sí las suficientes: tenemos datos de rendimiento que muestran una diferencia de apenas el 1% a 4K, y de hecho si usásemos la arcaica versión 2.0 aún tendríamos el 96% del rendimiento, y el 90% con la 1.1, considerando 16 líneas. Es decir, que no solo no se llega a saturar ni siquiera el PCIe 3.0, sino que incluso podríamos llegar a usar el 2.0 con esta gráfica de alto rendimiento.

NVIDIA ya se lo dijo con muchísima claridad en una sesión de preguntas y respuestas a los usuariosla elección de CPU es muchísimo más importante que el tener PCIe 4.0 o no, y de hecho todas las pruebas con las que presentaron el rendimiento de las gráficas se hicieron usando una plataforma con la versión 3.0 (usaron un i9-10900K).

El consenso es abrumador: no hay duda de que las tarjetas gráficas actuales apenas ven un impacto en el rendimiento de 1-2 fps al usar PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0. Te recomendamos echarle un vistazo a nuestro artículo sobre el rendimiento de PCIe 4.0 en la RTX 3080 para ampliar la información.

tarjeta gráfica compatible con pci-express 4.0 y 3.0

Como decíamos al principio del artículo, han pasado casi dos años desde que empezamos a ver el PCIe 4.0 en nuestros ordenadores, y precisamente ya conocemos detalles sobre PCIe 5.0 y PCIe 6.0 (¡la versión 4.0 se conoció por primera vez en 2011!). A pesar de ello, hemos visto que en las tarjetas gráficas actuales no hay una mejora palpable por el uso de PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0, y parece que seguirá siendo así al menos durante esta generación.

El caso de los SSD: donde PCI-Express 4.0 tiene una gran ventaja vs PCI-Express 3.0

Ranuras M.2 donde se conectan los SSD NVMe

Como os indicamos, hay un tipo de SSD muy concreto, denominado M.2 NVMe, que hace uso del bus PCI Express, así que este puede ser un importante limitante del ancho de banda. Puede parecer una tontería hablar de SSD después de haber mencionado las tarjetas gráficas, ya que evidentemente estas manejan unos anchos de banda muy superiores, pero realmente tiene todo el sentido del mundo. La cuestión es que las ranuras M.2, por su pequeño tamaño, solo tendrán 2 o 4 líneas PCIe, frente a las 16 que solemos encontrar en una ranura para una tarjeta gráfica.

Entonces, con un SSD estamos limitados a 1969MB/s (ranura x2) o 3938MB/s (ranura x4, la más común) si empleamos la versión 3.0. Con la tecnología que encontramos actualmente en los SSD NVMe, se pueden superar perfectamente estas velocidades, así que tenemos una clara limitación en el bus.

Hasta ahora, los SSD NVMe se dividieron básicamente en dos categorías: unidades con ranura M.2 y PCIe 3.0, que en ningún caso van a superar las velocidades que permite ese bus, y unidades que van directamente a un slot x16 para ampliar los límites de PCIe 3.0. Estas últimas son demasiado caras y demasiado poco cómodas de usar.

ssd pci-express 4.0

La solución intermedia ha llegado gracias a los SSD PCIe 4.0, que si bien no dejan de ser bastante caros están volviéndose poco a poco más interesantes, y van apareciendo nuevas opciones en el mercado.

Sea como sea, la mayoría de personas que vayan a montar un equipo compatible con PCIe 4.0 usarán un SSD SATA o uno NVMe con PCIe 3.0, si bien el interés de esta tecnología va aumentando con cierta velocidad ante la aparición de nuevas tecnologías como Microsoft DirectStorage, que prometen aprovechar al máximo el rendimiento de este tipo de unidades en juegos.

¿Qué componentes son compatibles con PCIe 4.0?

Llegados a este punto, es importante aclarar un poco más qué componentes se necesitan para hacer uso del estándar PCIe 4.0. Lo primero que hay que aclarar es que los dispositivos PCIe 4.0 tienen retrocompatibilidad con el 3.0, es decir, que funcionarán en ambas versiones, aunque evidentemente si el ancho de banda del 3.0 es insuficiente no tendremos un rendimiento óptimo.

pci-express 4.0 vs 3.0
AMD anunció a bombo y platillo las bondades de PCI Express 4.0, pero los datos de rendimiento en benchmark usados no son realmente comparables en gaming, y son más “humo” que otra cosa.

Respecto a los componentes en sí, la clave estará en que la placa base y el procesador soporten la tecnología. Por ejemplo, podemos montar un Intel Core i9-10900K y una placa Z490 preparada para PCI Express 4.0, pero no podremos usarlo al no estar soportado por la CPU. O podríamos estar con un AMD Ryzen 3000 y una placa B450, que no será compatible.

Ojo, porque realmente lo importante será más bien la CPU, ya que a la salida de Ryzen 3000 mucha gente era capaz de activar PCIe 4.0 en sus placas B450 y X470, pero AMD rápidamente retiró la posibilidad. No por un capricho, sino simplemente porque la implementación de ese estándar tiene bastantes requisitos técnicos que las placas deben cumplir, y precisamente fue fuente de polémica porque llevó a que subiesen los precios de las placas que lo soportan.

procesador compatible con pci-express 4.0 y 3.0

Dicho esto, ¿qué CPUs de escritorio de Intel y AMD lo soportan?

  • Por la banda de AMD, lo tendremos en todos los AMD Ryzen 3000, AMD Ryzen 4000G, y AMD Ryzen 5000, siempre que se empareje con una placa B550 y X570, no valen otros chipsets.
  • En el caso de Intel, al momento de escribir este artículo todavía no se da soporte para la tecnología en sus CPUs de escritorio, pero está muy cerca de hacerlo, con la inminente salida de sus CPUs de 11ª generación (Rocket Lake). Respecto a las placas, los nuevos modelos (Z590 y demás) traerán soporte, pero igualmente muchas de las placas Z490 actuales ya están preparadas para PCIe 4.0.

Conclusiones: ¿si las mejoras de PCI-Express 4.0 vs PCI-Express 3.0 no influyen, debería importarme al comprar un PC?

En este artículo hemos podido ver cómo el uso de PCI-Express 4.0 no tiene un impacto palpable frente a PCI-Express 3.0 en el rendimiento de las tarjetas gráficas actuales. La gran mayoría de ranuras para tarjetas gráficas tiene 16 líneas PCIe que en su versión 3.0 dan un ancho de banda que está lejos de ser un limitante, por ahora las GPUs no se acercan a saturarlo.

Es difícil predecir cuándo llegaremos a necesitar el ancho de banda de PCIe 4.0 en una tarjeta gráfica, al menos dentro de las destinadas a “gaming” o al mercado minorista en general. Desde luego, no ocurrirá en esta generación, y parece algo que va para años. ¿Serán 2, 4, 5 o 10? No parece que vayamos a poder determinarlo por ahora.

Sabiendo esto, ¿debería importarme a la hora de comprar una placa base y CPU o no? La combinación de la poca utilidad actual con la incerteza futura nos lleva a recomendar que no os obsesionéis en exceso con ello, simplemente porque cuando llegue el día en el que empecemos a ver las ventajas de PCIe 4.0 lo veremos en las gráficas de gamas más altas, y la mayoría de usuarios no nos movemos por ese rango.

Si estás montando un nuevo PC y tienes un presupuesto holgado, desde luego tiene sentido apostar por una plataforma compatible, ya que a estas alturas no supone prácticamente ningún sacrificio. Pero si buscas una configuración más modesta no te deberías preocupar demasiado.

En el caso de los SSD, sí que se demuestra una mejoría, y si eres de los pocos que sacarán un provecho importante a las mejoras de ancho de banda ofrecidas, entonces no queda duda de que deberás priorizar una plataforma compatible.

Sea como sea, este es un tema que está muy abierto al debate y a la especulación de lo que pueda ocurrir en el futuro, así que os invitamos a opinar en los comentarios. ¿Cuánto crees que tardarán las tarjetas gráficas en aprovechar este estándar? ¿Está PCIe 3.0 cerca de ser reemplazado?

Breixo Gómez

Apasionado del Hardware, exigente con la calidad de los productos. Intento aprender lo máximo cada día. No dudes en dejarme cualquier duda o sugerencia en los comentarios ;)
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