PCIエクスプレスとは？PCIe レーン、スロット、およびバージョンは重要ですか?

PCI Express は最近人気のあるテクノロジであり、PCI Express 4.0 をサポートするグラフィックス カード、ソリッド ステート ドライブ、およびマザーボードについて、なぜそれが何であるか、何を行うのか、およびなぜそんなに大騒ぎしているのかを多くの人が尋ねています。この記事では、これらの質問に答えます。また、PCIe レーンとは何か、そこにある PCIe スロットのタイプと、PCI Express 4.0 の新機能についても説明します。詳細を知りたい場合は、以下をお読みください。

コンテンツ

1. PCI Express とは何ですか? また、何の略ですか?
2. PCI Express スロットにはどのようなタイプとサイズがあり、PCIe レーンは何を意味しますか?
3. どの PCI Express バージョンがあり、どのデータ転送速度 (帯域幅) がサポートされていますか?
4. 最新の PCI Express 4.0 は広く利用可能ですか?
5. PCI Express 4.0 はグラフィックス カードの速度にどのように影響しますか?
6. PCI Express バージョンの互換性はどうですか?
7. PCI Express に関して他に質問はありますか?

PCI Express とは何ですか? また、何の略ですか?

PCI ExpressはPeripheral Component Interconnect Expressの略で、コンピュータのマザーボードに周辺ハードウェアを接続するための標準インターフェイスを表します。つまり、PCI Express、または PCIe の略で、グラフィックス カード、サウンド カード、イーサネット、Wi-Fi アダプターなどの内部拡張カードをマザーボードに接続するインターフェイスです。さらに、PCI Express は、通常は非常に高速な一部のタイプのソリッド ステート ドライブを接続するためにも使用されます。

最新のマザーボードの PCI Express ポート

PCI Express スロットにはどのようなタイプとサイズがあり、PCIe レーンは何を意味しますか?

拡張カードをマザーボードに相互接続するために、PCI Express は物理スロットを使用します。マザーボードでよく見られる PCI Express スロットは、PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8、および PCIe x16 です。「x」文字の後に続く数字は、PCI Express スロットの物理的な寸法を示しており、これはその上のピンの数によって決定されます。数字が大きいほど、PCIe スロットが長くなり、拡張カードをスロットに相互接続するピンが多くなります。

さらに、「x」の数字は、その拡張スロットで使用可能なレーンの数も示します。一般的に使用される PCIe スロットの比較は次のとおりです。

• PCIe x1: 1 レーン、18 ピン、長さ 25 mm
• PCIe x4: 4 レーン、32 ピン、長さ 39 mm
• PCIe x8: 8 レーン、49 ピン、長さ 56 mm
• PCIe x16: 16 レーン、82 ピン、長さ 89 mm

PCI Express スロット、レーン、ピン、および物理的寸法

PCI Express レーンは、マザーボードのチップセットと PCIe スロット、またはプロセッサ ソケット、M.2 SSD スロット、ネットワーク アダプター、SATA コントローラー、USB コントローラーなど、マザーボードの一部であるその他のデバイスとの間のパスです。

さまざまなタイプの PCI Express スロット

PCI Express では、各レーンは個別であるため、異なるデバイス間で共有することはできません。たとえば、グラフィックス カードが PCIe x16 スロットに接続されている場合、専用の 16 の独立したレーンがあることを意味します。グラフィックス カードを除いて、他のコンポーネントはこれらのレーンを使用できません。

PCI Express レーンとは何かを理解しやすくするためのアイデアを次に示します。PCI Express が高速道路であり、その上を走る車が転送されるデータであると想像してみてください。高速道路で利用できる車線が多ければ多いほど、それを走行できる車が増えます。PCIe レーンが多いほど、より多くのデータを転送できます。

PCI Express は高速道路のようなもので、PCIe レーンはその…レーンです。

PCI Express カードは、スロットが拡張カードよりも小さくない限り、マザーボードで利用可能な任意の PCIe スロットに適合して動作します。たとえば、PCIe x16 スロットに PCIe x1 カードを取り付けることができます。ただし、その逆はできません。たとえば、PCIe x1 サウンド カードを PCIe x16 スロットに取り付けることはできますが、PCIe x16 グラフィックス カードを PCIe x1 スロットに取り付けることはできません。

PCIe x16 スロットの PCIe x1 カード

どの PCI Express バージョンがあり、どのデータ転送速度 (帯域幅) がサポートされていますか?

現在使用されている PCI Express には、PCI Express 1.0、PCI Express 2.0、PCI Express 3.0、および PCI Express 4.0 の 4 つのバージョンがあります。各 PCIe バージョンは、以前の PCIe の約 2 倍の帯域幅をサポートします。それぞれが提供するものは次のとおりです。

• PCI Express 1.0:レーンあたり 250 MB/秒の帯域幅
• PCI Express 2.0:レーンあたり 500 MB/秒の帯域幅
• PCI Express 3.0:レーンあたり 984.6 MB/秒の帯域幅
• PCI Express 4.0:レーンあたり 1969 MB/秒の帯域幅

PCIe スロットは 1 つだけでなく、より多くのレーンを提供できることを覚えていますか? 私たちが共有した帯域幅の値は、PCIe スロットで使用可能なレーンの数で乗算されます。特定の拡張カードで使用可能な帯域幅を計算する場合は、レーンごとの PCIe 帯域幅に使用可能なレーン数を掛ける必要があります。

たとえば、PCI Express 4.0 をサポートし、PCIe x16 スロットに接続されたグラフィックス カードは、約 31.51 GB/秒の合計帯域幅にアクセスできます。これは、1969 MB/秒を 16 倍した結果です (レーンあたりの PCIe 帯域幅 * 16 レーン)。印象的ですよね？

PCI Express レーンを考慮した場合の PCI Express バージョンのスケーリング方法は次のとおりです。

PCI Express のバージョンと帯域幅

将来的には、PCI Express 5.0 や PCI Express 6.0 などの新しい PCI Express バージョンが登場します。PCIe 5.0 仕様は 2019 年の夏に最終決定され、レーンあたり最大 3938 MB/秒、x16 構成で最大 63 GB/秒の帯域幅を提供します。ただし、コンシューマー グレードのコンピューター ハードウェアではすぐには見られないでしょう。

最新の PCI Express 4.0 は広く利用可能ですか?

今のところ、PCI Express 4.0 は家庭用コンピューターで利用できる最速の仕様です。ただし、PCI Express 4.0 は、第 3 世代の AMD Ryzen プロセッサと組み合わせた X570 チップセットに基づく最新のマザーボードで AMD によってのみサポートされます。これらがなければ、PCIe 4.0 をサポートするグラフィックス カードやソリッド ステート ドライブを購入しても意味がありません。

PCI Express 4 をサポートする AMD の X570 チップセットを使用するマザーボード

そういえば、すでに PCIe 4.0 をサポートする SSD はたくさんありますが、PCIe 4.0 で動作するグラフィックス カードは、Radeon RX 5700 XTやRadeon RX 5700 などの AMD の Radeon RX 5000 だけです。Intel は、どのハードウェアでもまだ PCI Express 4.0 をサポートしていません。

AMD Radeon RX 5700 XT: PCI Express 4.0 をサポートするグラフィックス カード

PCI Express 4.0 はグラフィックス カードの速度にどのように影響しますか?

一部の人々は興味深い質問をしています: より高速で新しい PCI Express 4.0 仕様は、グラフィックス カードの速度に良い影響を与えますか? 簡単な答えは「いいえ」です。そうではなく、1 秒あたりのフレーム数が増えません。理由は次のとおりです。

ゲームをプレイしているとき、グラフィックス カードは専用の RAM (GDDR) を使用して、画面にフレームをレンダリングするために使用されるテクスチャを保持します。GPU クロックに加えて、そのグラフィックス メモリは、毎秒取得するフレーム数にとって最も重要なものです。

グラフィックス カードは、プロセッサと通信したり、システム メモリ (コンピュータの RAM) からテクスチャをロードする必要がある場合にのみ、マザーボードに接続する PCI Express インターフェイスを使用する必要があります。最新のグラフィックス カードには独自の専用 RAM が多数搭載されているため、これは頻繁に起こるとは考えられていません。そして、たとえそれが発生したとしても、テクスチャがシステム RAM から PCI Express インターフェイスを介して転送され、グラフィックス カードのメモリにロードされると、そこにとどまります。その理由は、グラフィックス メモリがシステムの RAM よりも何倍も高速であるためです。

ASRock AMD Radeon RX 5700 XT Taichi X 8G OC+ は PCIe 4.0 を使用

現在入手可能なグラフィックス カードはどれも、PCI Express 4.0 x16 スロットが提供する全帯域幅を必要としません。詳細については、今日のデスクトップ コンピューターにおける PCI Express 4.0 と PCI Express 3.0 の影響に関する分析をご覧ください: PCI Express 4 vs PCIe 3: パフォーマンスの向上はありますか?

PCI Express バージョンの互換性はどうですか?

すべての PCI Express バージョンは相互に互換性があります。たとえば、PCI Express 3.0 または 2.0 のみをサポートするマザーボードに接続した場合でも、PCI Express 4.0 グラフィックス カードは機能します。ただし、PCI Express インターフェイスの帯域幅は最小の要因によって制限されます。たとえば、PCI Express 4.0 SSD を PCI Express 3.0 のみをサポートするマザーボードに接続すると、その SSD は PCIe 3.0 で動作します。7.88 GB/秒の帯域幅にアクセスする代わりに、3.94 GB/秒しか使用できないため、理論上の最大速度は半分になります。

PCI Express に関して他に質問はありますか?

これで、PCI Express とは何かをよりよく理解し、さまざまなタイプの PCIe スロット、レーン、およびバージョンについて理解を深めることができます。他にご質問はありますか？もしそうなら、またはこの記事に何か追加したいことがあれば、遠慮なく下にコメントを残してください.