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El bus PCI Express
Enviado el 22/02/04 a las 02:00 por noticias

Agalisa

El sucesor del actual PCI se encuentra a la vuelta de la esquina, por lo que es importante conocerlo en profundidad.

Reformulando la Entrada/Salida

Los cambios son un hecho regular en el mundo del hardware del PC, y vamos a encontrarnos con una ola de ellos en 2004. Intel y AMD cambiarán sus encapsulados, la memoria DDR-2 será (o no) el estándar de facto, y el Serial ATA sustituirá, muy probablemente, a su predecesor paralelo como interfaz no sólo para discos duros, sino también para unidades ópticas.

Estos son los cambios mejor conocidos y más publicitados, pero uno que, quizás, no tenga tanto bombo será el que mayor impacto causará en el diseño de los sistemas. Nos referimos al bus PCI Express.

Un bus más rápido

Como se puede suponer en base a su nombre, PCI Express (denominado aún a veces por su nombre clave 3GIO, por "tercera generación de E/S") es el sucesor de la tecnología Peripheral Component Interconnect (PCI), disponible en las máquinas de sobremesa desde 1992. El PCI, como es sabido, sustituyó al anterior estándar, el ISA, junto con su primo-hermano VESA Local Bus.

PCI Express está pensado para sustituir no sólo al bus PCI para dispositivos como Modems y tarjetas de red, sino también al bus AGP, lugar de conexión para la tarjeta gráfica desde 1997. La contrario que su predecesor paralelo, PCI Express es un sistema de interconexión serie punto a punto, capaz de ofrecer transferencias con un altísimo ancho de banda, desde 250MB/seg para la implementación 1X, hasta 4GB/seg para el PCI Express 16X que se empleará con las tarjetas gráficas.

La notación 1X y 16X se refiere al ancho del bus o número de líneas disponibles. La conexión en el PCI Express es, además, bidireccional, lo que permite un ancho de banda teórico de hasta 8GB/seg para un conector 16X, o unos asombrosos 16GB/seg para el actual máximo de 32X.

PCI Express también incluye características novedosas para los sistemas de sobremesa, tales como gestión de energía, conexión y desconexión en caliente de dispositivos, y la capacidad de manejar transferencias de datos punto a punto, orquestadas todas desde un host. Esto último es importante porque permite a PCI Express emular un entorno de red, enviando datos entre dos dispositivos compatibles sin necesidad de que éstos pasen primero a través del chip host (un ejemplo sería la transferencia directa de datos desde una capturadora de vídeo hasta la tarjeta gráfica, sin que éstos se almacenen temporalmente en la memoria principal).

PCI Express también simplifica el diseño de placas madre, pues su tecnología serie precisa tan sólo de un único cable para los datos, frente a los 32 necesarios para el PCI clásico, el cual también necesitaba que las longitudes de estos fuesen extremadamente precisas. La escalabilidad es otra característica clave, pues se pretende que las versiones posteriores de PCI Express sustituyan cualquier característica que PCI o, en el segmento de servidores, PCI-X, puedan ofrecer (más sobre PCI-X en un momento).

Dado que PCI Express es, a nivel físico, un enlace chip a chip, podría ser usado, en teoría, para sustituir a la gran cantidad de tecnologías de interconexión actuales; sin embargo, está siendo orientado únicamente hacia tareas muy específicas. Por ejemplo, y a pesar de la gran cantidad de rumores que se han escuchado en el último año, es poco probable que veamos una lucha de titanes entre PCI Express e HyperTransport; tampoco parece que Intel vaya a abandonar sus buses propietarios para conectar la CPU y la memoria, aún a pesar de que sí use PCI Express para conexión de periféricos integrados y como enlace entre Northbridge y Southbridge.

Estandarización interplataforma

Además de ofrecer un mayor ancho de banda, el cambio hacia PCI Express proporcionará consistencia de conectores y buses entre componentes y plataformas. Esto es, el mismo bus y conector se empleará en sistemas de sobremesa, servidores, sistemas portátiles y otros dispositivos.

Aunque el coste de la implementación de un sistema PCI Express será igual o menor que el de uno PCI, esta estandarización tendrá un precio: aunque será compatible a nivel de software con los protocolos PCI, no lo será a nivel físico con las tarjetas PCI y AGP actuales. Esto supone algunos retos para los fabricantes y distribuidores encargados del cambio, pues el hardware y software debe estar en su sitio en el momento adecuado (si no se realiza una campaña publicitaria masiva mucho antes del lanzamiento, los vendedores podrían encontrarse de pronto con un ingente stock de tarjetas PCI y AGP a punto de volverse obsoletas y, por tanto, casi imposibles de vender).

Microsoft tiene en sus manos una pieza crucial en este puzzle: el soporte en el sistema operativo. Según las especificaciones publicadas por Intel y sus asociados, PCI Express será compatible a nivel de software con los actuales sistemas operativos, por lo que la inicialización del sistema, descubrimiento del hardware y asignación de recursos no debería suponer un problema.

Sin embargo, Microsoft no está publicitando el soporte de PCI Express como una característica principal de su Windows de nueva generación (Longhorn), y aunque éste y PCI Express estarán hechos el uno para el otro, el sistema operativo no aparecerá hasta 2006, mientras que fabricantes como ATI o Nvidia ya están mostrando sistemas PCI Express e intentando que su comercialización sea lo más pronto posible. Aún no se sabe a ciencia cierta si los sistemas operativos actuales son compatibles al 100% con todas las implementaciones de PCI Express, y habrá que esperar para poder ver que nivel de soporte ofrecerá Windows a la primera remesa de tarjetas gráficas PCI Express que aparecerán este año en el mercado.

Revolución gráfica

Algunos de los más beneficiados por la revolución PCI Express serán los ya mencionados ATI y Nvidia, así como otros fabricantes de tarjetas gráficas. Dado que el conector PCI Express no será compatible con las tarjetas AGP actuales, habrá que rascarse el bolsillo y comprar nuevas tarjetas.

Por supuesto, los fabricantes de sistemas gráficos no solo aprecian las ventajas fiscales del PCI Express, sino también sus mejoras técnicas, que incluyen no solo el mayor ancho de banda, sino también una mayor potencia eléctrica disponible. El actual AGP 8x (o también AGP 3.0) ha forzado los límites en cuanto a rendimiento, y es difícil negar que ha llegado el momento del cambio. PCI Express aliviará bastantes de los problemas de temporización del AGP actual, y casi triplicará la potencia eléctrica máxima disponible para la tarjeta, lo que lo situará por encima de AGP y del esotérico AGP Pro.

Tal y como demostró la escalada desde AGP 1X hasta 8X, el ancho de banda adicional no ha sido jamas la panacea que se prometía, pero una señal más clara y mayor potencia eléctrica puede suponer una mejora significativa, especialmente en gama alta. Un bonito efecto colateral es que PCI Express hará sencilla la instalación de múltiples tarjetas gráficas de gama alta en el mismo equipo, lo que, a buen seguro, abrirá la puerta a innovaciones en el terreno software y hardware, aunque antes, Nvidia, ATI, y demás, tendrán que encontrar alguna solución a sus disipadores-turbina.

Mirando atrás: PCI-X

Habíamos mencionado el PCI-X como un paso intermedio entre PCI y PCI Express, el cual se reveló como un fracaso para los usuarios de equipos de sobremesa, aunque el PCI Consortium insiste en que no va a desaparecer. PCI-X emplea el mismo interfaz paralelo que PCI, aunque ofrece un ancho de banda superior a algunas implementaciones de PCI Express (hasta 4'3GB/seg para el sabro PCI-X 533). Sin embargo, PCI-X no escala tan bien como PCI Express, y supone limitaciones físicas y costes que también hay que tener en cuenta. Sin embargo, tiene una ventaja: es compatible con las tarjetas PCI actuales, mientras que PCI Express necesita nuevo hardware. Esta es la razón de que PCI-X encontrase un nicho en el mercado de servidores, pues los encargados de estos sistemas los ven a un plazo mucho mayor.

Mirando adelante: PCI Express portatil y posibles planes de actualización

PCI Express no sólo supondrá un impacto en los equipos de sobremesa, sino también en los portátiles. Los venerables estándares PCMCIA y CardBus serán sustituidos por ExpressCard (cuyo nombre formal será NewCard), que combina PCI Express y USB 2.0 para permitir una arquitectura con mayor ancho de banda y modular. La especificación ExpressCard también admite dispositivos enchufables en caliente, mediante el empleo de un adaptador de tamaño completo (54 mm), o fino (34 mm).

Al igual que ocurrió con otros cambios en el sistema de E/S, PCI Express no desbancará a sus antecesores de la noche a la mañana. Aún no se puede saber con precisión como será, pero es probable que las tarjetas gráficas de gama alta sean las primeras en cambiar, pues es el sitio natural para las tarjetas 3D de alto rendimiento, sin contar además con la mentalidad de actualización constante de los entusiastas, quienes justificaran la compra de un nuevo PC para conseguir el último tipo de CPU junto con los más recientes gráficos.

Para el resto de nosotros, la sustitución será lenta, con un bridge PCI-PCI Express destinado a admitir las actuales tarjetas PCI; una solución de compromiso hasta que los fabricantes migren sus sistemas integrados (Gigabit Ethernet) y externos (almacenamiento extraible) al nuevo bus.

El conector físico de PCI Express añade una nueva posibilidad, pues puede tomar forma de un conector clásico o de un cable. La idea del conector-cable ha ido ganando inercia durante el año pasado gracias a USB 2.0 y FireWire, y su flexibilidad ofrece grandes ventajas.

Fuente: CPU Planet (en inglés).


 
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