PCI Expressは最近人気のあるテクノロジーであり、多くの人がそれが何であるか、何をするのか、そしてPCI Express 4.0をサポートするグラフィックカード、ソリッドステートドライブ、マザーボードについて多くの騒ぎがある理由を尋ねています。この記事では、これらの質問に答えます。また、 PCIe^(PCIe)レーンとは何か、そこにあるPCIeスロットのタイプ、およびPCIExpress4.0の新機能^{(PCI Express 4.0)}についても明らかにします。詳細について知りたい場合は、以下をお読みください。

PCI Expressとは何ですか、それは何の略ですか？

PCI Expressは、 ^{(PCI Express)}Peripheral Component Interconnect^{(Peripheral Component Interconnect Express)} Expressの略で、周辺機器ハードウェアをコンピューターのマザーボードに接続するための標準インターフェイスを表します。つまり、PCI Express（略してPCIe ）は、^(PCIe)グラフィックカード、サウンドカード、イーサネット、Wi-Fiアダプタ^{(graphics cards, sound cards, Ethernet and Wi-Fi adapters)}などの内部拡張カード^{(is an interface that connects internal expansion cards)}をマザーボードに接続するインターフェイスです。さらに^{(Furthermore)}、PCI Expressは、通常は非常に高速な一部のタイプのソリッドステートドライブの接続にも使用されます。^{(solid-state drives)}

どのような種類のPCIExpressスロットとサイズがあり、PCIeレーンにとって何を意味しますか？

拡張カード^{(expansion card)}をマザーボードに相互接続するために、 PCIExpressは物理スロットを使用します。マザーボードに見られる一般的なPCIExpressスロットは、 ^{(PCI Express slot)}PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8、およびPCIex16です。「x」の文字の後に続く数字は、PCI Expressスロット^{(PCI Express slot)}の物理的な寸法を示しています。これは、PCIExpressスロットのピンの数によって決まります。数値が大きいほど、 PCIeスロット^{(PCIe slot)}が長くなり、拡張カード^{(expansion card)}をスロットに相互接続するピンが多くなります。

さらに、「x」番号は、その拡張スロット^{(expansion slot)}で使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 x1：1レーン^{(1 lane)}、18ピン、長さ25 mm
• PCIe x4：4レーン^{(4 lanes)}、32ピン、長さ39 mm
• PCIe x8：8レーン^{(8 lanes)}、49ピン、長さ56 mm
• PCIe x16：16レーン^{(16 lanes)}、82ピン、長さ89 mm

PCI Expressレーンは、マザーボードチップセットとPCIeスロット、または^{(motherboard chipset and PCIe slots)}プロセッサソケット^{(processor socket)}、M.2 SSDスロット、ネットワークアダプタ、SATAコントローラ、USBコントローラなどのマザーボードの一部である他のデバイスとの間のパスです。

PCI 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、グラフィックカードがPCIe x16スロット^{(PCIe x16 slot)}に接続されている場合、それは専用の16の独立したレーンがあることを意味します。グラフィックカードを除いて、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。

PCI ^{(PCI Express)}Express^{(PCI Express)}レーンが何であるかを理解しやすくするためのアイデアを次に示します。PCIExpressが高速道路であり、その上を走行する車が転送されるデータであると想像してみてください。高速道路で利用できる車線が多いほど、高速道路で運転できる車の数も多くなります。より多くのPCIeレーンを使用すると、より多くのデータを転送できます。

PCI Expressカード^{(PCI Express card)}は、そのスロットが拡張カード^{(expansion card)}より小さくない限り、マザーボードで使用可能な任意のPCIeスロット^{(PCIe slot)}に適合して機能します。たとえば、PCIex1カード^{(PCIe x1 card)}をPCIex16スロット^{(PCIe x16 slot)}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、PCIex1サウンドカードをPCIex16スロットにマウントすることはできますが、 ^{(PCIe x16 slot)}PCIex16グラフィックカードをPCIex1^{(PCIe x1 slot)}スロットにマウントすることはできません。

どのPCIExpressバージョンがあり、どのデータ転送速度（帯域幅）をサポートしていますか？

現在使用さ^{(use today)}れているPCIExpressには、 PCI Express ^{(PCI Express)}1.0^{(PCI Express 1.0)}、PCI Express 2.0、PCI Express 3.0、およびPCIExpress4.0の4つのバージョンがあります。各PCIeバージョンは、以前のPCIeの約2倍の帯域幅をサポートします^{(Each PCIe version supports roughly double the bandwidth of the previous PCIe)}。それぞれが提供するものは次のとおりです。

• PCI Express 1.0：250 MB/s per lane帯域幅
• PCI Express 2.0：500 MB/s per lane帯域幅
• PCI Express 3.0：984.6 MB/s per lane帯域幅
• PCI Express 4.0：1969 MB/s per lane帯域幅

^(Remember)PCIeスロット^{(PCIe slot)}は1つだけでなく、より多くのレーンを提供できることを覚えていますか？共有した帯域幅の値に、 PCIeスロット^{(PCIe slot)}で使用可能なレーン数を掛けます。特定の拡張カード^{(expansion card)}で使用可能な帯域幅を計算する場合は、レーンごとのPCIe帯域幅^{(PCIe bandwidth)}に、使用可能なレーンの数を掛ける必要があります。

たとえば、PCI Express 4.0をサポートし、 ^{(PCI Express 4.0)}PCIe x16スロット^{(PCIe x16 slot)}に接続されているグラフィックカードは、約31.51 GB/s合計帯域幅にアクセスできます。これは、 1969 ^{(multiplying 1969)} MB/sに16を掛けた結果です（レーンあたりのPCIe帯域幅^(PCIe)lane * 16レーン）。印象的ですよね？

PCIExpressレーンを考慮した場合のPCIExpressバージョンの拡張方法は次のとおりです。

将来的には、PCIExpress5.0やPCIExpress6.0などの新しい^{(PCI Express 6.0)}PCIExpressバージョンが登場します。PCIe 5.0仕様は、2019年の夏に完成し、レーンあたり最大3938 MB/s s 、x16構成^{(x16 configuration)}で最大63 GB/s帯域幅を提供します。ただし、消費者向けのコンピュータハードウェア^{(computer hardware)}ではすぐには見られないでしょう。

最新のPCIExpress4.0は広く入手できますか？

今のところ、PCI Express 4.0は、家庭用コンピューターで利用できる最速の仕様です。ただし、PCI Express 4.0は、第3世代のAMDRyzenプロセッサとペアになっているX570チップセットに基づく最新のマザーボードでAMDによってのみサポートされます。^{(PCI Express 4.0 is only supported by AMD on its latest motherboards that are based on the X570 chipset paired with AMD Ryzen processors from the third generation.)}これらがない限り、PCIe4.0をサポートするグラフィックカードやソリッドステートドライブを購入しても意味がありません。

そういえば、 PCIe 4.0をサポートする^{(support PCIe 4.0)}SSDはすでにたくさんありますが、PCIe ^(SSDs)4.0^{(PCIe 4.0)}で動作するグラフィックカードは、Radeon ^{(Radeon RX 5000s)}RX5700XT^{(Radeon RX 5700)}や^{(XT and Radeon RX)}RadeonRX5700などのAMDのRadeonRX5000だけです。Intelはまだサポートを提供していませんいずれかのハードウェア上のPCIExpress4.0の場合。

PCI Express 4.0はグラフィックカードの速度にどのように影響しますか？

一部の人々は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、グラフィックカードの速度にプラスの影響を与えますか？簡単な答えはノー^(no)です、そうではありません、そしてあなたは毎秒より多くのフレームを取得しません！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、そのグラフィックメモリは、1秒間に取得するフレーム数にとって最も重要なものです。

グラフィックカードは、プロセッサと通信したり、システムメモリ^{(system memory)}（コンピュータのRAM ）からテクスチャをロードしたりする必要がある場合にのみ、マザーボードに接続する^{(processor or load textures)}PCIExpressインターフェイス^{(PCI Express interface)}を使用する必要があります。最近のグラフィックカードには専用のRAMがたくさんあるので、これは頻繁に発生することは想定されていません。また、発生した場合でも、PCI Expressインターフェイス^{(PCI Express interface)}を介してシステムRAMからテクスチャが転送され、グラフィックカードのメモリにロードされると、テクスチャはそこにとどまります。その理由は、グラフィックメモリがシステムのRAMよりも何倍も高速であるためです。

現在利用可能なグラフィックカードはいずれも、PCI ^{(PCI Express 4.0)} Express4.0x16^(x16)スロットが提供する全帯域幅を必要としません。詳細については、PCI Express4.0が今日のデスクトップコンピューターでPCIExpress3.0に与える影響に関する分析をお読みください。PCIExpress4と^{(PCI Express 3.0)}PCIe3 ：パフォーマンス^{(impact PCI Express 4.0)}の^{(vs PCIe 3)}向上はあります^{(performance improvement)}か？

PCI Expressバージョンの互換性はどうですか？

すべてのPCIExpress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グラフィックカードは、PCIExpress3.0または2.0のみをサポートするマザーボードに接続しても^{(PCI Express 3.0)}機能します。ただし、PCIExpressインターフェイス^{(PCI Express interface)}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 ^{(PCI Express 4.0)} Express4.0SSD^{(PCI Express 3.0)}をPCIExpress3.0のみをサポートするマザーボードに接続すると、そのSSDは^(SSD)PCIe3.0^(SSD)で動作します^{(PCIe 3.0)}。7.88 GB/sGB/s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に関して他に質問がありますか？

これで、 PCI Express^{(PCI Express)}とは何かをよりよく理解し、さまざまなタイプのPCIeスロット、レーン、およびバージョンについて理解を深めることができます。他に回答できる質問がありますか？もしそうなら、またはこの記事に追加するものがある場合は、下にコメントを残すことを躊躇しないでください。

What is PCI Express? Do PCIe lanes, slots, and versions matter?

PCI Express is a popular technоlogy thеse days, and manу are asking what іt is, what it does, and why there's so much fuss about graphicѕ сards, solid-state drives, and motherboаrds that support РCI Εxpress 4.0. In this article, we're going to answer these questions. We are alѕo going to try to shed some light on what PCIe lanes arе, what typeѕ of РCIe slots are there, and whаt's new in PCI Express 4.0. If you're curious to learn more, read on:

What is PCI Express, and what does it stand for?

PCI Express stands for Peripheral Component Interconnect Express and represents a standard interface for connecting peripheral hardware to the motherboard on a computer. In other words, PCI Express, or PCIe abbreviated, is an interface that connects internal expansion cards such as graphics cards, sound cards, Ethernet and Wi-Fi adapters to the motherboard. Furthermore, PCI Express is also used to connect some types of solid-state drives that are usually very fast.

What types of PCI Express slots and sizes are there, and what to PCIe lanes mean?

To interconnect the expansion cards to the motherboard, PCI Express uses physical slots. The common PCI Express slots we see on motherboards are PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, and PCIe x16. The number that comes after the "x" letter tell us the physical dimensions of the PCI Express slot, which, in its turn, is determined by the number of pins on it. The higher the number, the longer the PCIe slot and the more pins that interconnect the expansion card to the slot.

Furthermore, the "x" number also tells you how many lanes are available in that expansion slot. Here's how the commonly used PCIe slots compare:

• PCIe x1: has 1 lane, 18 pins, and 25 mm in length
• PCIe x4: has 4 lanes, 32 pins, and 39 mm in length
• PCIe x8: has 8 lanes, 49 pins, and 56 mm in length
• PCIe x16: has 16 lanes, 82 pins, and 89 mm in length

PCI Express lanes are paths between the motherboard chipset and PCIe slots or other devices that are part of the motherboard, such as the processor socket, M.2 SSD slots, network adapters, SATA controllers, or USB controllers.

In PCI Express, each lane is individual, meaning that it cannot be shared between different devices. For example, if your graphics card is connected to a PCIe x16 slot, it means that it has 16 independent lanes dedicated just to it. No other component can use those lanes except the graphics card.

Here's an idea that might make it easier for you to grasp what PCI Express lanes are: just imagine that PCI Express is a highway and the cars that drive on it are the data that's being transferred. The more lanes you have available on a highway, the more cars that can drive on it; the more PCIe lanes you have, the more data that can be transferred.

A PCI Express card can fit and work on any PCIe slot available on the motherboard, as long as that slot is not smaller than the expansion card. For example, you can fit a PCIe x1 card in a PCIe x16 slot. However, you can't do the opposite. You can mount, for instance, a PCIe x1 sound card in a PCIe x16 slot, but you cannot mount a PCIe x16 graphics card in a PCIe x1 slot.

What PCI Express versions are there, and what data transfer speeds (bandwidth) do they support?

There are four versions of PCI Express in use today: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0, and PCI Express 4.0. Each PCIe version supports roughly double the bandwidth of the previous PCIe. Here's what each of them offers:

• PCI Express 1.0: has a bandwidth of 250 MB/s per lane
• PCI Express 2.0: has a bandwidth of 500 MB/s per lane
• PCI Express 3.0: has a bandwidth of 984.6 MB/s per lane
• PCI Express 4.0: has a bandwidth of 1969 MB/s per lane

Remember that PCIe slots can offer not just one, but more lanes? The bandwidth values we shared are multiplied by the number of lanes available on a PCIe slot. If you want to calculate how much bandwidth is available for a certain expansion card, you have to multiply its PCIe bandwidth per lane with the number of lanes that are available for it.

For example, a graphics card that supports PCI Express 4.0 and is connected to a PCIe x16 slot has access to a total bandwidth of about 31.51 GB/s. That's the result of multiplying 1969 MB/s by 16 (PCIe bandwidth per lane * 16 lanes). Impressive, right?

Here's how PCI Express versions scale when you take PCI Express lanes into account:

In the future, there are new PCI Express versions coming, such as PCI Express 5.0 and PCI Express 6.0. The PCIe 5.0 specification has been finalized in the summer of 2019, offering a bandwidth of up to 3938 MB/s per lane and up to 63 GB/s in x16 configuration. However, we're likely not going to see it soon on consumer-grade computer hardware.

Is the latest PCI Express 4.0 widely available?

For now, PCI Express 4.0 is the fastest specification available for home computers. However, PCI Express 4.0 is only supported by AMD on its latest motherboards that are based on the X570 chipset paired with AMD Ryzen processors from the third generation. Unless you have these, there's no point in buying graphics cards or solid-state drives that support PCIe 4.0.

Speaking of which, although there are already many SSDs that support PCIe 4.0, the only graphics cards that do work on PCIe 4.0 are AMD's Radeon RX 5000s, such as Radeon RX 5700 XT and Radeon RX 5700. Intel has yet to offer support for PCI Express 4.0 on any of its hardware.

How does PCI Express 4.0 affect the speed of your graphics card?

Some people are asking an interesting question: Does the faster and newer PCI Express 4.0 specification positively affect the speed of the graphics card? The quick answer is no, it doesn't, and you do not get more frames per second! Here's why:

When you are playing a game, the graphics card uses its dedicated RAM (GDDR) to hold the textures used for rendering the frames on the screen. Besides the GPU clocks, that graphics memory is the most important thing for how many frames you get each second.

The graphics card only has to use the PCI Express interface that connects it to the motherboard when it needs to communicate with the processor or load textures from the system memory (the computer's RAM). That's not supposed to happen often, as modern graphics cards have a lot of dedicated RAM of their own. And, even if/when it happens, once the textures have been transferred via the PCI Express interface from the system RAM and have been loaded into the graphics card's memory, they stay there. The reason for that is that the graphics memory is many times faster than the system's RAM.

None of the graphics cards available today need the full bandwidth offered by the PCI Express 4.0 x16 slots. For further information, read our analysis about the impact PCI Express 4.0 has versus PCI Express 3.0 in today's desktop computers: PCI Express 4 vs PCIe 3: Is there a performance improvement?

What about PCI Express versions compatibility?

All PCI Express versions are compatible with one another. For example, a PCI Express 4.0 graphics card works even if you connect it to a motherboard that only supports PCI Express 3.0 or even 2.0. However, the bandwidth of the PCI Express interface is limited by the smallest factor. For example, if you connect a PCI Express 4.0 SSD to a motherboard that only supports PCI Express 3.0, that SSD works on PCIe 3.0. Instead of having access to a bandwidth of 7.88 GB/s, it can only use 3.94 GB/s, so its maximum theoretical speed is halved.

Do you have any other questions regarding PCI Express?

Now you should have a better idea of what PCI Express is, and understand more about the different types of PCIe slots, lanes, and versions. Do you have any other questions that we might answer? If you do, or if you have something to add to this article, do not hesitate to leave a comment below.

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