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。旧規格なので、増設やパソコンの自作では、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。

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

取り付けの際は、相性問題や互換性などもあるため、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よいです。


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。

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。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のようになります。性能のいいマザーボードは、x16、x16などフルで使えます。

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。

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。