▷PCI vs PCI Express：特徴と違い - チュートリアル 2024

Peripheral Component Interconnect （PCI）スロットは、PCアーキテクチャに不可欠な部分であり、ほとんどのユーザーは当然のことと考えています。何年もの間、 PCIはサウンド、ビデオ、およびネットワークカードをマザーボードに接続するための多目的で機能的な方法でした。しかし、PCIにはいくつかの欠点があります。プロセッサ、ビデオカード、サウンドカード、およびネットワークがより高速で強力になったため、PCIは同じままです。 32ビットの固定幅で、一度に5つのデバイスしか処理できません。

PCI Express（PCIe）と呼ばれる新しいプロトコルは、これらの欠点の多くを排除し、より多くの帯域幅を提供し、既存のオペレーティングシステムと互換性があります。この記事では、 PCI ExpressとPCIの違いについて説明します。また、PCI ExpressがどのようにPCを高速化し、AGPスロットを置き換えることができるかについても説明します。

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PCIスロットとPCI Expressスロットの違いは何ですか？

コンピューティングの初期の頃は、大量のデータがシリアル接続を介して移動していました 。コンピュータはデータをパケットに分割し、一度に1つの場所から別の場所にパケットを移動しました。シリアル接続は信頼性はありましたが低速でした 。 そのため、製造元はパラレル接続を使用して複数のデータを同時に送信し始めました 。

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速度がますます速くなるにつれて 、 並列接続には固有の問題があることがわかります。たとえば、ケーブルが電磁的に互いに干渉する可能性があるため、振り子は高度に最適化された直列接続に向かって回転しています。 ハードウェアの改善とパケットの分割、タグ付け、再構成のプロセスにより、USB 2.0やFireWireなどのシリアル接続がはるかに高速になりました。

PCI Expressは、バスではなくネットワークのように機能するシリアル接続です 。 PCIeには、複数のソースからのデータを処理するバスの代わりに、 複数のポイントツーポイントシリアル接続を制御するスイッチがあります 。これらの接続は、スイッチから延長され、データが送信されるデバイスに直接つながります。 各デバイスには専用の接続があるため、デバイスは通常のバスで行うように帯域幅を共有しなくなります 。

PCが起動すると、PCIeはマザーボードに接続されているデバイスを判別します。次に、デバイス間のリンクを特定し、トラフィックの行き先のマップを作成し、各リンクの幅を交渉します。このデバイスと接続識別は、PCIが使用するプロトコルと同じであるため、PCIeはソフトウェアやオペレーティングシステムを変更する必要がありません。 PCI Express接続の各レーンまたはレーンには、送信用と受信用の2組のケーブルのペアが含まれています 。データパケットは、サイクルあたり1ビットの速度でレーンを移動します。最小のPCIe接続であるx1接続には、4線式レールがあります。各方向に1サイクルあたり1ビットかかります。 リンクx2には8本のケーブルが含まれ、一度に2ビットを送信し、リンクx4は4ビットを送信します。その他の設定は、x12、x16、およびx32です。

PCI

PCI Express

PCI Expressは将来の可能性が最も高いインターフェースであり、PCIポートは廃止されました

PCI Expressは、デスクトップおよびラップトップコンピュータで使用できます 。その接続には、PCI接続よりも少ないピンが含まれているため、その使用によりマザーボードの製造コストを下げることができます。また、イーサネット、USB 2、ビデオカードなど、多くのデバイスをサポートする可能性があります。 32ビットPCIバスの最大速度は33 MHzで、1秒あたり最大133 MBのデータがバスを通過できます。

ただし、単一のPCI Expressレーンは、1秒あたりの各方向で200 MBのトラフィックを処理できます。 PCIe x16コネクタは、毎秒信じられないほどの6.4 GBのデータを各方向に移動できます。これらの速度で、x1接続はギガビットイーサネット接続 、オーディオおよびストレージアプリケーションを簡単に処理できます。 x16接続は、強力なグラフィックアダプターを簡単に処理できます。

シリアル接続速度の大幅な向上には、いくつかの簡単な進歩が貢献しています。

データの優先順位付け 。システムが最も重要なデータを最初に転送できるようにし、ボトルネックを回避するのに役立ちます。 時間に依存するデータ転送 （リアルタイム）接続を行うために使用される物理的なマテリアルの改善 。 ハンドシェイクとエラー検出の改善。データをバンドルに分割して元に戻すためのより良い方法 。また、各デバイスにはスイッチへの専用のポイントツーポイント接続があるため、複数のソースからの信号が同じバスを経由する必要がなくなります。

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より高いパフォーマンス

PCIeがAGP接続の必要性を排除できることを確立しました。 PCIe x16スロットは、AGP 8x接続が許可するよりもはるかに多くの1秒あたりのデータを保持できます。さらに、PCIe x16スロットは、42ワットのAGP 8x接続とは異なり、 グラフィックスカードに75ワットの電力を供給できます。しかし、PCIeは、グラフィックステクノロジーの将来に対してさらに印象的な可能性を秘めています。

適切なハードウェアを使用すると、2つのPCIe x16接続を備えたマザーボードが同時に2つのグラフィックスカードをサポートできます。 NvidiaとAMDは、この機能を利用するシステムを開発およびリリースしました。カードは、画面を半分に分割することで連携します。各カードは画面の半分を制御し、コネクタはすべてが同期していることを確認します。 AMDのテクノロジは、Nvidiaとの大きな違いである同一のビデオカードを必要としませんが 、高性能システムには同一のカードが必要です。

PCIとPCI Expressは互換性があるため、2つは無期限に共存できます。これまでのところ、グラフィックスカードは、PCIeフォーマットへの移行が最速です。ネットワークアダプターとサウンドアダプター、およびその他の周辺機器は、開発が遅くなっています。しかし、PCIeは現在のオペレーティングシステムと互換性があり、より速い速度を提供できるため、PCの標準としてPCIに取って代わりました。徐々に、PCIベースのカードは廃止されました。