マザーボードのPCI Expressポートのサイズが異なるのはなぜですか？ x16、x8、x4、およびx1の説明

PCI Express規格は、最近の10年間に製造されたあらゆるデスクトップコンピュータに多かれ少なかれスロットを備えた、現代のコンピューティングの主力の1つです。しかし、接続の性質はやや漠然としています。新しいPCでは、3つまたは4つの異なるサイズのポートに、「PCIE」または「PCI-E」というラベルが付けられていることがあります。実際に使う?

PCI Expressバスについて

オリジナルのPCI（Peripheral Component Interconnect）システムへのアップグレードとして、PCI Expressは2000年代初頭に最初に開発されたときに1つの大きな利点を持っていました：それはシリアルバスの代わりにポイントツーポイントアクセスバスを使用しました。つまり、1つのバスに複数のカードや拡張機能が詰まっていなくても、個々のPCIポートとそれに取り付けられているカードがそれぞれの最高速度を最大限に活用できるということです。.

PCI Expressは、古いPCIスロット規格を置き換えました。このマザーボードは両方をサポートします：青のPCIE x 16、黒のPCIE x 1、およびベージュのPCI.

素人の言葉で言えば、レストランとしてあなたのデスクトップPCを想像してみてください。古いPCI規格はデリのようなもので、誰もが一列に並んでサービスを受けるのを待っていましたが、サービスのスピードはカウンターで一人の人間によって制限されていました。 PCI-Eは、まるでバーのようなもので、割り当てられた席に座っているすべての利用者に、複数のバーテンダーが一度に全員の注文を受け取るようになっています。拡張カードや周辺機器それぞれに専用のデータレーンがあるので、コンピュータ全体からコンポーネントやアクセサリにすばやくアクセスできます。.

デリバーとバーの比喩を拡張するために、これらの席のいくつかに、複数のバーテンダーが彼ら専用に予約されていると想像してください。それが複数の車線のアイデアが出てくるところです.

速い車線での生活

PCI-Eは、設立当初から複数の改訂を経てきました。現在の新しいマザーボードでは一般的にバージョン3の標準が使用されており、より高速のバージョン4はますます一般的になり、バージョン5は2019年に登場すると予想されています。：×1、×4、×8、×16。（x32個のポートが存在しますが、ごくまれであり、一般にコンシューマハードウェアには見られません。）

異なるサイズのカードが異なる最大PCI-Expressレーンをサポート.

物理サイズが異なると、マザーボードへの同時データピン接続数も変わります。ポートが大きいほど、カードとポートの最大接続数は多くなります。これらの接続は口語的に「レーン」と呼ばれ、各PCI-Eレーンは2つのシグナリングペア（データを送信するためのものとデータを受信するためのもの）で構成されています。 PCI-E規格の改訂が異なると、各レーンで異なる速度が可能になります。しかし、一般的に言えば、単一のPCI-Eポートとそれに接続されたカードのレーン数が多いほど、周辺機器とコンピュータシステムの他の部分との間でデータが高速に流れることができます。.

私たちのバーの比喩に戻ると、PCI-Eデバイスとしてバーに座っている各顧客を想像すると、x1レーンは単一の顧客にサービスを提供する単一のバーテンダーになるでしょう。しかし、割り当てられた「x4」席に座っている利用者は四バーテンダーは彼に飲み物と食べ物を取っています、そして「x8」座席は彼女の飲み物のためだけに8バーテンダーを持つでしょう、そして「x16」座席の1つは彼のためだけになんと16バーテンダーを持つでしょう。私たちの貧しい比喩的な酒飲みはアルコール中毒の危険にさらされているので、そして今、私たちはバーやバーテンダーについて話すのをやめるつもりです.

どの周辺機器がどのポートを使用するか?

PCI Expressの共通リビジョン3.0バージョンでは、レーンあたりの最大データ転送速度は8ギガ転送であり、これは「すべてのデータと電子的なオーバーヘッドを同時に」を意味します。実世界では、PCI-Eリビジョン3の速度は1レーンあたり1ギガバイト未満/秒.

そのため、低電力のサウンドカードやWi-Fiアンテナなど、PCI-E x1ポートを使用するデバイスは、約1GBpsでコンピュータの他の部分にデータを転送できます。 USB 3.0拡張カードのように、物理的に大きなx4またはx8スロットにぶつかるカードは、4倍から8倍高速にデータを転送できます。2つ以上のUSBポートが最大で使用されている場合は、それが必要になります。転送速度。 PCI-E x16ポートは、3.0リビジョンで理論上の最大約15GBpsで、NVIDIAとAMDによって設計されたほとんどすべての最新グラフィックスカードに使用されています。.

ほとんどのディスクリートグラフィックスカードはフルPCI-E x 16スロットを使用します.

どの拡張カードがどのレーン数を使用するかについての明確なガイドラインはありません。グラフィックカードは最大データ転送のためだけにx16を使用する傾向がありますが、イーサネットポートが1ギガビット/秒でしかデータを転送できない場合、x16ポートと16フルレーンを使用するのにネットワークカードは必要ありません。 1 PCI-Eレーン覚えているの8分の1バイトのスループットの約8分の1）。 x4ポートを好む少量のPCI-Eマウントされたソリッドステートドライブがありますが、それらはPCI-Eバスを使用することもできる新しいM.2規格にすぐに追い越されたようです。ハイエンドネットワークカードや、アダプタやRAIDコントローラなどの熱心な機器は、x4とx8のフォーマットを組み合わせて使用します.

覚えておいてください：PCI-Eポートサイズとレーンは同じものではないかもしれません

これは、PCI-Eセットアップの最も混乱する部分の1つです。ポートはx16カードのサイズですが、x4のように非常に速度が遅いものには十分なデータレーンしかありません。これは、PCI-Eは基本的に無制限の量の個々の接続に対応できますが、それでもチップセットのレーンスループットには実際的な制限があるためです。より予算重視のチップセットを搭載したより安価なマザーボードは、たとえそのスロットが物理的にx16カードを収容することができるとしても、単一のx8スロットまでしか行かないかもしれません。その一方で、「ゲーマー」のマザーボードは最大のGPU互換性のために最大4つのフルx16サイズとx16レーンPCI-Eスロットを含みます。（これについては、ここで詳しく説明します。）

この熱狂的なマザーボードは5つのフルサイズのPCI-E x 16スロットを含みます、しかしそれらのうちの2つだけがフル16データレーンを持っています - 他はx8とx4です.

明らかに、これは問題を引き起こす可能性があります。あなたのマザーボードが2つのx16サイズのスロットを持っていて、それらのうちの1つがx4レーンしか持っていないなら、あなたの空想の新しいグラフィックスカードを間違ったスロットに差し込むと75％ボトルネックになるかもしれません。もちろん、それは理論上の結果です。マザーボードのアーキテクチャ上、このような劇的な低下は見られないでしょう。ポイントは、正しいカードが正しいスロットに入る必要があるということです。.

幸いなことに、特定のPCIスロットのレーン容量は、一般的にどのスロットがどの容量を持っているかの図とともに、コンピュータまたはマザーボードのマニュアルに記載されています。マニュアルがない場合、レーン数は通常マザーボードのPCBのポートの横に書かれています。

これらのポートのラベルには利用可能なレーンが表示されます。一番上のx1ポートは1レーンですが、下のx16ポートは物理サイズにかかわらず4つしかありません。 PCIEX1_2は、マザーボードの2番目のx1ポートです。.

また、より短いx1またはx4カードはより長いx8またはx16スロットに物理的に適合することができます：電気接点の初期のピン構成はそれを互換性があるようにします。カードは物理的に少し緩んでいるかもしれませんが、PCケースの拡張スロットにしっかりと固定されると、十分に頑丈です。当然、カードの連絡先がスロットより物理的に大きい場合は、挿入できません。.

PCI Expressスロット用の拡張カードやアップグレードカードを購入する際には、使用可能なポートのサイズとレーン定格の両方に注意する必要があります。.

画像クレジット：ニューエッグ、アマゾン