Che cos'è PCIe?

Peripheral Component Interconnect Express(PCIe) è un'interconnessione standardizzata per componenti e periferiche dei computer odierni. Consente a componenti quali SSD, schede grafiche e schede aggiuntive di essere collegati a qualsiasi scheda madre moderna e di funzionare correttamente senza richiedere interfacce proprietarie o protocolli non standard che potrebbero causare malfunzionamenti o rendere l'installazione confusa.

PCI Express è stato progettato per essere uno standard industriale di interconnessione per componenti e periferiche, in sostituzione delle interfacce separate presenti sulle schede madri dei PC di una volta, ovvero AGP e PCI. All'epoca si utilizzava l'AGP per le schede grafiche e le porte PCI per le schede audio, le schede di rete, i controller RAID, ecc. Il PCI Express ha sostituito tutte queste interfacce quando è stato introdotto nel 2003 ed è stato progettato con un ampio margine di manovra per consentire futuri progressi in termini di larghezza di banda e prestazioni, quindi si prevede che avrà una durata molto lunga. Ancora oggi è all'avanguardia, ma ne parleremo più avanti.

PCI Express è un'interfaccia seriale punto-punto tra dispositivi, in cui il dispositivo PCIe, la CPU e il chipset comunicano tramite "linee" fisiche integrate in entrambe le estremità della connessione. Le linee PCIe utilizzano due coppie di cavi in rame per linea per inviare dati in entrambe le direzioni contemporaneamente, e il genio del design sta nel fatto che la larghezza di banda può essere aumentata con una certa facilità aggiungendo (o utilizzando) più linee. È anche retrocompatibile, quindi un dispositivo PCIe 3.0 funziona perfettamente su un sistema PCIe 4.0, rendendola un'interfaccia unica con un design molto flessibile.

La tecnologia PCI Express è attualmente una caratteristica sia delle CPU che dei chipset CPU di AMD e Intel, quindi quando si consulta una scheda tecnica si vedrà il supporto PCI Express per entrambe queste tecnologie elencato come "numero di linee PCIe". Il numero di linee disponibili varia a seconda della CPU e del chipset CPU, con i prodotti di punta che offrono più linee e i prodotti mainstream che ne offrono meno.

Si noti che esistono linee PCIe sia per la CPU che per il chipset, ma queste linee non sono uguali anche se alla fine tutte si collegano alla CPU. Le linee provenienti dal chipset devono collegarsi alla CPU tramite un collegamento DMI (Direct Media Interface), mentre le linee che si collegano direttamente alla CPU bypassano questo connettore intermedio. Ciò significa che è necessario prestare attenzione a inserire la GPU e almeno l'SSD primario negli slot che non utilizzano tale collegamento intermedio.

Tutti i dispositivi PCIe utilizzano un numero specifico di linee, indicato con una piccola "x" e un numero che rappresenta il numero di linee utilizzate. Ad esempio, una GPU moderna come la RTX 5090 è un dispositivo PCIe 5.0 x16, il che significa che utilizza la quinta iterazione dello standard PCI Express (PCIe 5.0 o Gen 5) e utilizza 16 lane per la trasmissione dei dati, che è il numero massimo attualmente consentito. Esistono anche dispositivi che utilizzano 8 linee (x8), 4 linee (x4), due linee (x2) e 1 linea (x1).

Naturalmente, l'utilizzo di più linee comporta alcuni svantaggi, come un aumento della generazione di calore e dei requisiti di alimentazione, poiché nel mondo dell'informatica non esiste nulla di gratuito, ma la possibilità di utilizzare un numero diverso di linee per la trasmissione dei dati offre ai produttori di hardware maggiori opzioni nella progettazione dei propri prodotti.

Può funzionare anche in senso inverso, ovvero un dispositivo potrebbe passare da x16 a x8 per risparmiare energia e produrre meno calore, supponendo che le prestazioni non ne risentano in modo significativo o che la riduzione delle prestazioni sia un compromesso accettabile.

Sin dal suo lancio, PCI Express è stato in grado di raddoppiare la larghezza di banda fornita dall'interfaccia ad ogni nuova generazione, il che è un risultato straordinario. Si prevede che tale raddoppio della larghezza di banda continuerà anche nel prossimo futuro, offrendo a tutti noi utenti di PC qualcosa da desiderare mentre immaginiamo una GPU PCIe 7.0 con una larghezza di banda quadrupla rispetto alle nostre GPU attuali. Tuttavia, che le GPU siano effettivamente in grado di utilizzare tutta quella larghezza di banda è un altro discorso.

Come abbiamo già detto, i progettisti dell'interfaccia PCI Express presso PCI-SIG sono riusciti a raddoppiare la larghezza di banda offerta da ogni nuova versione di PCIe Express, una tendenza che dovrebbe continuare anche in futuro. Ecco come si è evoluta finora:

Una cosa che salta subito all'occhio nel grafico qui sopra è la lunga durata di vita di ogni generazione PCIe al giorno d'oggi. Si nota che PCIe 5.0 è stato introdotto nel 2019, ma nel 2025 non è ancora completamente dominante, dato che la maggior parte dei dispositivi utilizza ancora PCIe 3.0 e 4.0. Infatti, le nuove GPU RTX serie 50 di Nvidia sono PCIe 5.0, ma si tratta di una novità assoluta per l'azienda, poiché le precedenti schede Ada Lovelace serie 40 del 2022 erano PCIe 4.0. Anche le GPU della serie 7000 di AMD della generazione precedente erano PCIe 4.0, ma le GPU più recenti di entrambe le aziende sono finalmente PCIe 5.0.

Allo stesso tempo, il grafico indica che PCIe 6.0 è stato annunciato nel 2021, ma ci vorranno anni prima che arrivi sul mercato e altri anni prima che diventi onnipresente, il che potrebbe significare intorno al 2030. Ciò collocherebbe PCIe 7.0 intorno al 2035, quindi questi standard hanno una durata molto lunga e vengono introdotti molto prima che siano necessari sul mercato.

Nel 2025, un dispositivo PCIe Express è qualsiasi dispositivo che si collega agli slot sulla scheda madre sotto la CPU, ovvero GPU e qualsiasi scheda aggiuntiva che si inserisce negli slot PCIe. Ciò include schede di espansione USB, schede di rete, controller RAID, schede audio e così via. Nota: anche gli SSD M.2 sono dispositivi PCI Express e dispongono di porte dedicate sulle schede madri odierne, diverse dagli slot di espansione ma con la stessa funzione, ovvero il collegamento alla CPU e al chipset per il trasferimento dei dati al sistema host.

Il fatto che PCI Express raddoppi la larghezza di banda ad ogni iterazione non significa che le prestazioni siano doppie, e un buon esempio di questo fenomeno è l'attuale generazione di SSD M.2. Gli SSD PCIe 4.0 sono in commercio da molti anni e sono molto diffusi, con una larghezza di banda massima di circa 7 GB/s. D'altra parte, le unità PCIe 5.0 sono più recenti e offrono una larghezza di banda fino a circa 12-14 GB/s, il che sembra un aggiornamento scontato, ma nella realtà il vantaggio in termini di prestazioni effettive tra queste due famiglie di unità può essere enorme o molto ridotto, a seconda dell'applicazione.

Se utilizzi l'unità per leggere e scrivere ripetutamente file di grandi dimensioni, può trattarsi di un aggiornamento significativo, come abbiamo sottolineato nel nostro articolo qui. Tuttavia, se utilizzi principalmente un SSD per giocare, la differenza nei tempi di caricamento dei giochi sarà probabilmente minima.

L'altro problema che gli SSD PCIe 5.0 devono affrontare al momento è che sono più costosi delle unità PCIe 4.0 e inoltre le schede madri con porte SSD M.2 PCIe 5.0 non sono ancora molto diffuse, ma la situazione cambierà nei prossimi 5 anni.

Mentre scriviamo, a metà del 2025, stiamo tutti aspettando che PCIe 5.0 diventi il nuovo standard, ma potrebbero volerci alcuni anni. I più recenti chipset CPU di AMD e Intel supportano PCIe 5.0, così come le GPU di AMD e Nvidia, quindi a questo punto si prevede che tutto il nuovo hardware supporterà l'interfaccia più recente, contribuendo a rendere PCIe 5.0 il nuovo standard. Sempre più persone passeranno da PCIe 4.0 a PCIe 5.0 quando questi dispositivi saranno le uniche opzioni disponibili. Ad esempio, nel 2027, se si desidera acquistare un nuovo SSD M.2, probabilmente sarà necessario acquistare un dispositivo PCIe 5.0, proprio come oggi è difficile acquistare memorie DDR4 poiché il mercato è passato alla DDR5.

Pertanto, tra qualche anno potremmo iniziare a vedere l'introduzione dei dispositivi PCIe 6.0, ma la nostra ipotesi è che il nuovo hardware non arriverà prima del 2028 circa. Considerando il tempo necessario al PCIe 5.0 per affermarsi sul mercato (più di 6 anni), questi dispositivi potrebbero non diventare di moda prima della fine del decennio.

Per quel che vale, PCI-SIG sta già lavorando alacremente allo standard PCIe 7.0, quindi, come abbiamo scritto sopra, si tratta di un'organizzazione molto lungimirante, sempre molti passi avanti rispetto all'attuale mercato, il che è un'ottima notizia per l'industria dei PC in generale.