PCI Express は現代のコンピューティングにとって最も重要なテクノロジーの 1 つであり、マザーボードとグラフィックス カード、ソリッド ステート ドライブ、ネットワーク アダプターなどの高性能周辺機器の間の接続を強化します。この記事では、PCIe レーンとは何か、PCIe スロットにはどのような種類があるのか、各 PCIe バージョンに何が期待できるのかについて説明します。したがって、これらすべてについて詳しく知りたい場合は、以下をお読みください:
PCI Express とは何ですか?また、それは何を表しますか?
PCI Expressは Peripheral Component Interconnect Express の略で、さまざまなハードウェア コンポーネントをマザーボードに接続するために使用される高速インターフェイス規格を表します。つまり、PCI Express（またはPCIeの略称）はグラフィックカード、ストレージデバイス、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。 。時間の経過とともに、PCIe は飛躍的に高速なデータ転送を実現するように進化してきました。 PCIe は現在、NVMe ソリッド ステート ドライブ (SSD) の基礎でもあります。
最新のマザーボード上の PCIe 拡張と M.2 スロット
PCI Express スロットの種類とサイズはありますか? PCIe レーンとは何ですか?
PCI Express は物理スロットを使用して拡張カードをマザーボードに相互接続します。マザーボードにある一般的な PCI Express スロットは、PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8、および PCIe x16 です。 「x」文字の後の数字は、PCI Express スロットの物理的寸法を示し、スロット上のピンの数によって決まります。数字が大きいほど、PCIe スロットが長くなり、相互接続するピンの数が多くなります。
さらに、「x」の数字は、その拡張スロットで利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: 最小スロット、1 レーン、18 ピン、長さ 25 mm PCIe x4: 適度なサイズ、4 レーン、32 ピン、長さ 39 mm PCIe x8: より大きなスロット、8レーン、49 ピン、長さ 56 mm PCIe x16: 最大のスロット、16 レーン (GPU に最適)、82 ピン、長さ 89 mm長さ
PCI Express スロット、レーン、ピン、および物理寸法
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、またはマザーボードの一部である他のデバイス (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、SATA コントローラなど) の間のパスです。 、または USB コントローラー。
PCI Express x16 スロット
PCI 内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、それ専用の 16 個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 カード以外の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。
ここでは、PCI Express レーンが何であるかを理解しやすくするアイデアを示します。PCI Express が高速道路であり、その車が高速道路であると想像してください。そのドライブ上のデータが転送されます。高速道路で利用できる車線が増えれば増えるほど、より多くの車が走行できるようになります。 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
PCI Express カードは、スロットが拡張カードより小さくない限り、マザーボード上で利用可能な任意の PCIe スロットに適合し、動作します。たとえば、PCIe x1 カードを PCIe x16 スロットに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
注: PCIe ポートという奇妙な用語を使用している人がいると聞きました。いいえ、技術的には PCIe ポートと呼ばれるコンポーネントはありません。彼らが言及していたのは、おそらく PCIe スロットのことです。
どのような PCIe バージョンがありますか?どのようなデータ転送速度 (帯域幅) をサポートしていますか?
導入以来、新しい PCIe バージョンはそれぞれ、以前のバージョンの帯域幅の 2 倍になっています。レーン速度の内訳は次のとおりです。
PCIe 1.0 (2003 年に導入): レーンあたり 250 MB/秒 PCIe 2.0 (2007 年に導入): 500レーンあたりの MB/秒PCIe 3.0 (2010 年導入): 984.6レーンあたり MB/秒 PCIe 4.0 (2017 年導入): レーンあたり 1.969 GB/秒 PCIe 5.0 (2019 年導入): レーンあたり 3.938 GB/秒 PCIe 6.0 (2022 年導入): レーンあたり 7.56 GB/秒PCIe 7.0 (2025 年に導入予定): レーンあたり 15.13 GB/秒
2022 年に導入された最新バージョンの PCIe 6.0 は、驚異的な 7.563 GB/秒を実現します。レーンあたりの GB/秒。ただし、現在、その採用はデータ センターとハイ パフォーマンス コンピューティング環境、主にエンタープライズおよびサーバーでの使用に限定されています。
さらに、PCIe 7.0 も含めました。それは、PCIe 7.0 がすでに開発中であるためです。ただし、仕様はまだ準備ができていませんが、おそらく 2025 年に完成するでしょう。ただ、すぐに消費者グレードのハードウェアに採用されるとは期待しないでください。 🙂
次のことを覚えておいてください。 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ますか?共有した帯域幅の値は、PCIe スロットで利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利用可能な帯域幅を計算したい場合は、レーンごとの PCIe 帯域幅とその拡張カードで利用可能なレーンの数を乗算する必要があります。
たとえば、次のようなグラフィック カード。 PCI Express 5.0 をサポートし、PCIe x16 スロットに接続されており、約 63.02 GB/秒の合計帯域幅にアクセスできます。これは、3.94 GB/秒を 16 で乗算した結果です (レーンあたりの PCIe 帯域幅 * 16 レーン)。素晴らしいですね?
PCI Express レーンを考慮した場合に、PCI Express のバージョンがどのように拡張されるかを次に示します。
PCI Express のバージョンと帯域幅
PCI Express 5.0 は広く普及しています
現時点では、PCI Express 5.0 が家庭用コンピュータで利用できる最速の仕様です。ただし、PCIe 5.0 は一部の消費者向けマザーボードでのみ利用可能です:
AMD AM5 プラットフォーム (Ryzen 7000 および 9000 シリーズ) は、GPU および NVMe ストレージの PCIe 5.0 をサポートします。 インテルの第 12 世代以降の CPU (Alder Lake、Raptor Lake) も PCIe 5.0 をサポートします。
高性能 PCIe 5.0 NVMe SSD はますます入手可能になってきており、12 GB/秒を超える優れたシーケンシャル読み取りおよび書き込み速度を実現します。ただし、その導入は依然として限られており、主に高解像度ビデオ編集、データ集約型アプリケーション、ゲームなどのタスクで最高レベルのパフォーマンスを要求する愛好家や専門家に魅力的です。ほとんどの消費者にとって、PCIe 3.0 および 4.0 SSD は依然として頼りになる選択肢であり、日常使用に優れたパフォーマンスをはるかに低コストで提供します。
PCIe Gen5 x4 NVMe M.2 SSD
オン一方、コンシューマ向けの現在のグラフィック カードはすべて PCIe 4.0 以降で動作します。ただし、将来に目を向けると、2025 年に発売予定の NVIDIA の次期 RTX 50 シリーズ GPU には PCIe 5.0 インターフェイスが搭載される可能性があるという噂があります。
PCI Express は速度にどのように影響しますか
何人かの人々が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。そうではありません。1 秒あたりのフレーム数は増加しません。その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、画面上のフレームのレンダリング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、グラフィックス メモリは、1 秒あたりに取得できるフレーム数を決定するために最も重要です。
グラフィックス カードは、必要なときに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だけで済みます。プロセッサと通信するか、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します。最近のグラフィックス カードには独自の専用 RAM が大量に搭載されているため、このようなことは頻繁には起こりません。そして、それが起こった場合でも、テクスチャが PCI Express インターフェイスを介してシステム RAM から転送され、グラフィックス カードのメモリにロードされると、テクスチャはそこに残ります。その理由は、グラフィックス メモリがシステムの RAM よりもはるかに高速であるためです。
GIGABYTE GeForce RTX 4080 SUPER WINDFORCE 16G: PCI Express 4.0をサポートするグラフィックス カード
現在入手可能なグラフィックス カードには、PCI Express 4.0 x16 スロットが提供する全帯域幅を必要とするものはありません。 PCIe5.0は言うまでもありません！私がそう言う理由については、TechPowerUp のこの記事を参照してください: NVIDIA GeForce RTX 4090 PCI-Express Scaling.
PCI Express バージョンの互換性についてはどうですか?
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 4.0 グラフィックス カードは、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動作します。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 5.0 グラフィックス カードまたは SSD を PCI Express 4.0 のみをサポートするマザーボードに接続すると、その GPU または SSD は PCIe 4.0 で動作します。 15.75 GB/秒の帯域幅にアクセスできる代わりに、7.88 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 に関して他にご質問はありますか?
これで、PCI Express が何であるかについてよく理解できたはずです。また、PCIe スロット、レーン、バージョンのさまざまな種類についても理解する必要があります。そうすれば、友人、または少なくともペットに感銘を与えることができます。🙂 他に何か質問がありましたら、お答えできると思います。 ?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りましたら、下にコメントを残してください。