PCI Express ×1 スロットにUSB3.0拡張カード
PCI Express×1スロットにUSB3.0拡張カードを搭載した事例をレポートします。パソコンは拡張カードによって色々と機能を追加できるのが醍醐味ですね。パソコン初心者の方はご参考にどうぞ。USB3.0とUSB2.0とeSATAでの転送速度をチェックします。
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USB3.0拡張カード搭載レポート
拡張カードを搭載することで、もともとなかった端子を追加できます。今回はPCI Express×1スロットにUSB3.0拡張カード搭載してみます。USB 3.0は理論値ではUSB 2.0の10倍近く速いとされます。USB3.0端子はUSB2.0と互換性があるので、そのままUSB2.0機器との接続も可能です。ただし、その場合の速度はUSB2.0と同じになります。
| インターフェース | 理論値の最大速度 |
| IEEE1394（IEEE1394a） | 400Mbps（50MB／秒） |
| USB2.0 | 480Mbps(60MB／秒） |
| USB3.0 | 5Gbps(625MB/s） |
2011年時点ではチップセットにUSB3.0コントローラーはないので、拡張カードでの対応となります。USB3.0拡張カードは2010年あたりから市場に登場しています。
理論値で見ると、USB2.0よりダントツの速度アップです。
USB2.0のケーブルも使えますが、USB3.0の速度を出すにはUSB3.0仕様のケーブルが必要です。業界では、コネクタの絶縁体部には青色を使用することが推奨されています。
USB3.0では速度を気にしないのであれば、USB2.0と互換性があります。USB2.0のケーブルと比較すると、Aコネクタ（写真左）では形状が同じです。ただし内部のピンの数はUSB3.0のほうが多くなっています。
Bコネクタ（写真右）では形状が異なります。USB3.0対応機器にUSB2.0ケーブルを挿せますが、USB2.0対応機器にUSB3.0ケーブルは挿せません。実用性では互換性を持っていますが、USB3.0の速度を出すには「パソコン側の端子、ケーブル、周辺機器」の3点がUSB3.0対応でなければなりません。
USB 3.0拡張カードにはSATA電源ポートがあります。USB 2.0では500mA (5V)までの電源供給が可能でしたが、USB 3.0では1.8倍の900mAまで増えました。
SATA電源ポート。内蔵SATAの光学ドライブやHDDの電源用と同じです。
PCI Express ×1 スロットに搭載する
搭載するパソコン（Studio XPS 8000）の拡張スロットは、上からPCI Express ×16が1つ、PCI Express ×1が2つ、PCI が1つ。
拡張カードの固定具を外します。
3段目にあたるPCI Express ×1のブラケット（金属の仕切り板）を取り除きます。
後々面倒なので先にSATA電源コネクタを接続。
USB3.0拡張カードをPCI Express ×1に搭載。
背面を見ると、3段目の拡張スロットにUSB3.0端子×2つが実装されました。
USB3.0では、コネクタの絶縁体部には青色が採用されており、USB2.0との見分けの目安になります。
PCI Express X1（ver 1.1）のボトルネックについて
さらに今回のパソコンはPCI Express 1.1のため、X1の転送速度は250MB/s。USB3.0理論値の半分近くです。これが俗にいうPCI Express
1.1のボトルネック。Sandy Bridge仕様からはPCI Express
2.0対応で転送速度は500MB/sとなっています。
リンクスピードチェックを行うと、2.5GT/sとでました。つまり半分の2.5Gbps(250MB／秒）が最大となります。今回の環境は5Gbpsではないのでご理解ください。
半減したからといっても、480MbpsのUSB2.0より速いのは明らかです。所詮、理論値なんてあってないようなものです。
USB3.0の実測値
接続する外付けHDDは、もちろんUSB3.0仕様です。内蔵されているHDDはウエスタンデジタル製WD20EARS (2TB SATA300/ 64MBキャッシュ)。
USB3.0が理論値速度
5Gbps(625MB/s）といってもHDDは3Gbps(300MB/s）。さらにPCI Express 1.1のボトルネックで250MB/sまでです。そもそも、理論値は名ばかりで実測値はもっと落ち込みます。
| OS | Windows 7 Professional 正規版 64bit |
| CPU | インテル Core i7-860 (2.8GHz , 8MB L3キャッシュ) ※クロック数最大3.46GHz |
| メモリ | 4GB (2GBx2) DDR3-SDRAMメモリ |
| グラフィック | GeForce GTX 260 1792MB |
| HDD | ウエスタンデジタル製WD20EARS (2TB SATA300/ 64MBキャッシュ)を、対応インターフェースの外付けHDDケースに格納 |
▲実測値テストしたパソコンの構成
| バックアップ容量：4.15GB | |
| USB2.0 | 時間：3分09秒／平均速度：21.9MB/s |
| USB3.0 ※スロットの都合で理論値は250MB/s |
時間：1分30秒／平均速度：46.1MB/s |
| eSATA | 時間：1分11秒／平均速度：58.4MB/s |
4.15GBのデータをバックアップし、ストップウォッチで時間を測りました。結果、USB3.0はUSB2.0の2倍の速さでした。体感速度としても明らかです。別のHDDケースを使ってeSATA端子接続したところ、USB3.0よりも速い結果となりました。
USB2.0とUSB3.0書込み比較（CrystalDiskMark 3.0にて）
CrystalDiskMark 3.0にて測定した結果、シーケンシャルアクセスではUSB3.0はUSB2.0よりも約3.2倍の速さ。ランダムアクセス（512KB単位）では約1.9倍の速さです。
eSATAとUSB3.0書込み比較
eSATAとUSB3.0を比較した場合、eSATAのほうが速く、シーケンシャルアクセスではeSATAがUSB3.0の約1.2倍速く、ランダムアクセス（512KB単位）では約1.15倍速いです。
今回はPCI Express x1の250MB/s帯域のボトルネックがあるので、フルスペックのUSB3.0でないことを考慮しておきます。いずれにしてもHDDはSATA規格であるため、eSATAのほうがストレートで速いのかもしれません。
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