マザーボードに欠かせない接続規格 PCI-Express

マザーボードの拡張スロットには、PCI-Expressという接続規格があります。

略して PCIe、PCI-Eのように表記されることもあります。

現在の主流の接続規格で、市販されているグラフィックボードのほとんどはこの規格になります。

グラフィックボード以外では USBボード、キャプチャボード、サウンドカードなどが使われます。

PCI-Expressが登場するまでに主流だった接続規格は AGPという規格です。

現在市販されているグラフィックボードやマザーボードでAGP接続が可能なものはごく少数になっています。

AGPは旧規格のものなので、これからパソコンを自作するという場合はまず使うことはありません

AGP

AGPとは、Accelerated Graphics Portの略。2004年頃までに主流だったグラフィックボードの接続規格。より高速なデータ転送が可能なPCI-EXPRESSの登場により現在では旧規格となりました。

ただし以前のマザーボードではまだAGP接続であるため、AGPのグラフィックボードは生産・販売はされています。

AGPには、AGP1.0、AGP2.0、AGP3.0の3つの規格があり、それぞれ動作電圧が異なります。また転送速度にもAGP 1x、2倍モードのAGP 2x、4倍モードのAGP 4x、8倍モードのAGP 8xの4種類があります。

2004年頃のAGP最盛期は、AGP3.0 AGP 8xが主流でした。

左から動作電圧、サポート倍率

  • AGP1.0・・3.3V、1x 2x
  • AGP2.0・・1.5V、1x 2x 4x
  • AGP3.0・・0.8V、4x 8x

グラフィックボードの切り欠け。

  • AGP1.0・・切り欠け左側×1
  • AGP2.0・・切り欠け右側×1 切り欠け×2(1.0/2.0両対応)
  • AGP3.0・・切り欠け右側×1 切り欠け×2(2.0/3.0両対応)

AGP3.0のグラフィックボード。端子の右から1/3ぐらいのところに切り抜きがあります。原則 AGP3.0対応のマザーボードに取り付けると考えられます。

AGP

AGP3.0のグラフィックボード。AGP接続は切り抜きの数が異なるものがあります。2.0/3.0両対応のマザーボードに取り付けれる可能性が高いと考えられます。

切り抜き

マザーボード上のAGP接続端子。スロットの色が茶色や赤色になっていることが多いです。

マザーボード上のAGP接続端子

現在 AGP1.0対応のグラフィックボードやマザーボードはまず見ることができません。

カードやスロットの切り欠けが左寄りに1箇所あるのが特徴です。

物理的にAGP1.0のカードをAGP2.0のスロットに装着するのは出来ないようになっています。

またAGP2.0対応のグラフィックボードもほとんどみることはありません。

1.0/2.0対応のものでは、切り欠けが2.0/3.0対応のものと一緒なのですが、AGP3.0が出た時に 他に切り欠けを増やしたり変更することができなかったというのが大きな理由としていわれています。

1.0/2.0対応のものはかなり古いカードです。VGA出力のみとかなのですぐに分かります。

今なお残っているのは AGP2.0・AGP3.0に対応しているグラフィックボードやマザーボードになります。

AGP2.0対応のマザーボードにAGP3.0のカードを使っているということは多いようです。

AGP3.0のカードは、原則としてAGP2.0のスロット・動作電圧に対応するように作られていたからです。つまりマザーボード側ではなくカード側で対応するように求められていました。

ただし相性の問題やそのカードが本当に2.0に下位互換で対応するかどうかは、確実ではありませんので注意は必要です。

グラフィックボードやマザーボードの仕様を確認したほうがいいでしょう。


PCI-Express

2004年頃から登場したAGPに代わる接続インタフェース。

PCI-Expressにはx1、x4、x8、x16などの種類があり、このうち最も高速な転送速度を持つ x16がグラフィックボードの接続に使用されています

転送速度は AGP x8の約4倍といわれています。

市販されているグラフィックボードやマザーボードのほとんどの製品でPCI-Expressx16を使用した接続ができるようになっています。

PCI-Expressのグラフィックボード。端子の左から2cmぐらいのところに切り抜きがあります。

グラフィックボード

マザーボードのPCI-Express x16のスロット。グラフィックボードはここに接続します。

PCI-Express x16のスロット

PCI-Express x1のスロット。グラフィックボード以外のパーツでよく使われます。

PCI-Express x1のスロット

切り欠けが右寄りにあるのは PCIスロットといわれるもの。

PCIスロット

マザーボードによって スロットの種類や数、場所は異なってきます。

グラフィックボード以外のパーツ

PCI-Expressx16のスロットにはやはりグラフィックボードを取り付けることが一番多いのですが、他のパーツも取り付けることはできます。

例えば USB3.0ボードTVキャプチャボードサウンドカードなどです。

キャプチャボードPCI-Express x1のキャプチャボード。


これらのパーツは グラフィックボードのように x16の長さを持っているわけではなく 大抵がそれよりも短くなっています。

マザーボード側の x16スロットには これら x4やx1のものも増設は可能です。

この場合はもちろん転送速度は x4 x1など増設したパーツに合わせられます。

ただ x4やx1のスロットは マザーボード上にPCI-EXPRESS x16のスロットとは別に用意されているため 通常はそこに増設することが一般的です。

PCI-Express x16のスロットは ほとんどグラフィックボード専用と考えてもいいでしょう。

レーン数

x1、x4、x8、x16はレーン数ともいいます。

送信用と受信用のデータ伝送路を2本束ねたもので、レーンを複数束ねることで、高速にデータを転送することができます。

例えていうと道路の車線です。1本より4本、4本より16本の方が車の流れは早くスムーズです。

なので PCI-EXPRESS x16のスロットは16レーン使えて、PCI-Express x1のスロットは1レーン使われていると考えると分かりやすいと思います。

このレーン数はチップセットやCPUが担当しています。

一般的に どんなマザーボードでも グラフィックボードやサウンドカードなど拡張カードを増設できる分のレーン数は確保されています。

PCI-Express x16のスロットは2つあるマザーボードをよく見ると思います。

この場合 CPUに近い上のスロットがx16をフルに使えます。なのでグラフィックボードが1枚なら基本的にCPUに近い上のスロットに取り付けます

青と黒のスロット2つある PCI-Express x16スロット(ここでは青と黒)

16レーンが使用できる上のスロットを優先的に使います。


グラフィックボードをそれぞれ増設して2枚使ったりするとx16がそれぞれx8 x8、またはx16、×4になります。

もうひとつのスロットは2枚目を取り付ける際に使用します。x16ではなくx4などが上限になっていることが多いです。

PCI-Expressのグラフィックボードや拡張カードを複数取り付けて動作しないという場合は レーン数が不足していることが考えられます。

PCI-Express 2.0、3.0

PCI-EXPRESSには 2.0や3.0というものがあります。

これはPCI-Expressの世代であり 転送速度をあらわしています。

  • PCI-Express 1.1・・双方向 500Mbyte/sec
  • PCI-Express 2.0・・PCI Express 1.1の約2倍、双方向 1.0Gbyte/sec
  • PCI-Express 3.0・・PCI Express 2.0の約2倍、双方向 2.0Gbyte/sec

転送速度は 1レーンあたりの速度を示しています。

単純に計算しますと、例えばグラフィックボードのPCI-Expressは 16レーンあるので、PCI-Express 2.0なら 1.0Gbyte/sec×16の速度になります。

AGPx8の転送速度が 2.13GB/secなので、PCI-Express 2.0では 4レーンでAGPと同等、16レーンでは約8倍になります。

現在マザーボードやグラフィックボードで使用されているものは ほとんどがPCI-Express 2.0や3.0のものになります。

PCI-Express 2.0はGEN2、PCI-Express 3.0はGEN3といいます。

青と黒のスロット3.0や2.0のスロットかどうかは マザーボードの仕様書でも確認できます。


互換性はあるので PCI-Express 3.0のグラフィックボードを2.0のスロットに、またPCI-Express 2.0のグラフィックボードを3.0のスロットに増設しても問題なく使用できます。

下位互換となり いずれか低い世代の方に速度は合わせられます。

PCI-Express 3.0のグラフィックボードは 3.0のスロットで使用すると上限の速度で使うことができます。