O que é PCI Express (PCIe)

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Barramento é a interface física e lógica por onde um periférico se comunica com o restante do sistema. Por exemplo, supondo que seu PC tenha uma placa de vídeo dedicada, há enorme probabilidade de que ela esteja conectada em um slot PCIe. O barramento é usado também para outros tipos de placas e recursos, como placas de rede, de som, unidades SSD, placas de captura, etc.

Embora pareça estranho, os barramentos não estão restritos aos computadores de mesa. Os notebooks também possuem interfaces PCIe, mas com uma configuração física diferente em função das óbvias limitações de espaço.

O PCIe é importante por várias razões. O PCIe, que começou em 2004 por iniciativa da Intel para substituir o PCI convencional e o AGP, padronizou a interface para consumidores e fabricantes. Houve uma época em que uma boa placa-mãe precisava ter espaço para diversos tipos de barramento. O PCIe eliminou o problema.

Por ser um padrão tão difundido, ele é importante na hora de escolher uma nova placa-mãe. Maior número de slots e, sobretudo, maior quantidade de banda disponível para cada um deles são pontos importantes para usuários hardcore.

Quem pretende montar um computador de alto desempenho, e considera múltiplas placas de vídeo em paralelo, precisa estar atento à quantidade de slots que a placa-mãe disponibiliza e também às bandas disponíveis para cada um deles. Descubra como saber qual processador sua placa-mãe suporta.

Outra grande sacada do PCIe é a compatibilidade: novos dispositivos podem ser conectados em barramentos mais antigos, e dispositivos velhos podem ser usados com versões mais recentes do barramento.

A única questão em relação a isso é que barramentos mais velhos oferecem limites de banda menores que os atuais. O hardware concebido para PCIe de primeira geração, por exemplo, tem limite de envio de dados menor.

Tudo porque o principal uso do PCIe é conectar placas de vídeo no seu sistema. Placas de vídeo geram, quando usadas em jogos, por exemplo, uma quantidade absurda de dados que precisam chegar rapidamente ao processador. Para isso, vias precisam ligar as duas unidades.

Para falar sobre caminhos de comunicação, é necessário entender o que é PCB. Não, não é partido: PCB é a sigla, em inglês, para “placa de circuito impresso”, e, em resumo, refere-se a placa em si. Caso você retire todos os chips e apêndices, resta uma placa colorida e cheia de traços e linhas impressas – isso é o PCB.

No PCB de qualquer placa, é possível ver diversas listras que conectam todos os controladores e chips da placa. Entenda essas vias, ou caminhos, como fios nos computadores que ocupavam edifícios há algumas décadas.

Uma boa porção dessas linhas liga o processador, o chipset e os slots PCIe da placa. Os slots podem ter, cada um deles, uma banda máxima definida pelo fabricante. Ou podem compartilhar a banda disponível – o que é mais comum.

O PCI-Express suporta tecnicamente até uma largura de x32. No entanto, a maioria das placas-mãe do consumidor possui algumas dessas larguras de PCIe: x1, x2, x4, x8, x16.

Os números indicam as vias de comunicação e a quantidade de vias define a velocidade com que os dados são transferidos, assim como o tamanho físico do barramento. É por isso que sua placa tem um PCIe minúsculo: ele opera a 1x.

Porém, sua placa-mãe também tem outros barramentos PCIe maiores. Digamos que sejam dois, e tanto um como outro podem funcionar com 8x ou 16x – depende da demanda do periférico que você ligar neles.

A largura de banda para cada faixa PCIe 5.0 é de 4 GB/s. Ou seja, 4 GB/s por faixa significa que, se você usar um dispositivo PCI-Express 5.0 x16, ele terá até 64 GB/s de largura de banda disponível.

Como vimos, a disponibilidade de caminhos para conectar um slot ao restante da placa define a capacidade de transferência de dados do slot. O número de caminhos também define o tamanho físico do slot. O menor é x1, em seguida o x4 e os demais podem operar como x8 e x16, dependendo da configuração do sistema.

Outro detalhe interessante é que, em geral, uma placa x1, x4 ou x8 pode funcionar perfeitamente em um slot x16, desde que receba alimentação de energia adequada.

• PCI-E 1.0
• PCI-E 2.0
• PCI-E 3.0
• PCI-E 4.0
• PCI-E 5.0
• PCI-E 6.0

Placas-mãe com suporte ao PCIe 5.0 já estão no mercado há alguns meses. As CPUs Core de 12ª e 13ª geração da Intel atualmente oferecem suporte ao PCIe 5.0 para faixas de CPU (ou seja, um x16 ou dois slots PCIe x8) e velocidades PCIe 4.0/3.0 para as faixas restantes. As CPUs de desktop Ryzen 7000 baseadas em Zen 4 da AMD foram as primeiras a oferecer suporte a PCIe 5.0.

Versões PCIe como 3.0, 4.0 e 5.0, em alguns casos, são informalmente chamadas de PCIe Gen 3, PCIe Gen 4 e PCIe Gen 5. Essa nomenclatura é baseada no fato de serem a terceira, quarta e quinta gerações do PCI-Express.

Cada geração do padrão PCI dura três ou quatro anos. Por exemplo, a primeira geração chegou em 2004. Já em 2007 foi a vez da segunda e, em 2011, tivemos a estreia da terceira. A quarta geração do PCI-E chegou em 2019 e foi a mais demorada para lançar, devido às dificuldades enfrentadas pelo PCI-SIG para alcançar a meta de dobrar as velocidades. PCI Express 4.0: conheça o padrão mais rápido para placas de vídeo e SSDs.

O PCIe 5.0 chegou em 2021, ou seja, apenas um ano e meio após a estreia do PCIe 4.0 e é tratado como "uma expansão" da quarta geração, apesar de também cumprir a meta de dobrar as velocidades.

A PCI-SIG está nas fases finais do documento que define as especificações da sexta geração do barramento PCI-E, a PCIe 6.0, que deve chegar ao mercado em 2023. Assim como as anteriores, a 6ª geração deve dobrar as taxas de transferência, com a promessa de oferecer 8 GB/s por lane, para um total de 128 GB/s de velocidade, ou ainda mais 256 GB/s bidirecionais, em slots x16.

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