DELL(デル)パソコン購入レビュー
DELLデスクトップPCレビューDELLノートパソコン・レビューDELL製品の特価キャンペーン
  1. HOME
  2. パソコン・パーツ知識ガイド
  3. インターフェース知識の項目
  4. 現在のページ

パソコンのインターフェース

PCI Express 規格(拡張スロット編)

拡張スロットとは、マザーボードが装備しているスロットのことです。そこに拡張カードを搭載することでパフォーマンスアップができます。代表的な拡張スロットはPCI Express 規格で、グラフィックカードなどの拡張カードを搭載します。

はじめに、オンボード機能とは

拡張スロットであるPCI Express 規格を説明する前に、オンボード機能の意味を知る必要があります。
パソコンそのものが持っている機能は、まずマザーボードが実装する機能となります。半導体チップで直に付いているチップセットが基本になりますが、そのほかサウンドコントローラ、ネットワークコントローラなど様々なチップが挙げられます。また、マザーボードに直接つながっている端子など、すでに備わっている機能のことを「オンボード機能」といいます。端子の場合は「オンボード端子」などといいます。

オンボード機能マザーボードに直接つながっている端子(I/Oポート)では、チップセットのなかにそのI/Oコントローラーがあります。もし、そのチップセットが対応していないはずの端子が付いていたら、どこか別のところに専用のI/Oコントローラー・チップが取り付けられています。

内蔵グラフィック機能も昔はチップセットに内蔵されており、「オンボード・グラフィック」と呼ばれましたが、2010年ごろからCPUに内蔵されるようになりました。CPUは着脱できるため、オンボードという表現は聞かなくなり、内蔵GPUとかCPU内蔵グラフィックと呼ばれています。

拡張スロット(PCI Express)を使って、機能拡張!

CI Express スロットオンボード機能を取り外すことはできませんが、もっと高度な機能にしたい場合は、拡張スロット(PCI Express スロット)に拡張カードを搭載することでパフォーマンスアップができます。(その際、自動で該当するオンボード機能は停止する)。

グラフィックカードの搭載拡張スロット(PCI Express)を使った機能拡張でメインとなるのは、グラフィックカードの搭載。グラフィック処理能力の向上やモニタ出力端子の追加ができます。

次世代端子を追加インターフェースカードで拡張。そのパソコンを購入したときに市場になかった次世代端子を追加できます。他にはネットワークカードやサウンドカードなどがありますが、オンボード機能より高性能なものとなります。

パソ兄さんがお勧めするDELLパソコンを、普通に買うよりお得に!

PCI Express スロット(略してPCIe)

PCI Express スロット(略してPCIe)拡張スロットの代表格が、PCI Express スロット(略してPCIe)であり、規格が策定されたのは2002年。
2017年のトレンドとしては、CPUとチップセットにそれぞれPCI Expressのコントローラーが内蔵されている。

PCI Expressは伝送路(レーン)を複数束ねていく構成になっています。上りと下りの信号を1セットにしたのが1レーンであり、その1レーンのスロットが「PCI Express × 1」です。レーンを束ねて行き、帯域を増加することが出来ます。そこで、「 × 4 」、「 × 8 」、「 × 16 」と長いスロットの種類があります。レーン数が多いほど高速転送が可能になります。

PCI Express の転送速度

PCI Express 規格 転送速度(片方向) 備考
Gen1
(ver 1.1)
PCI Express ×1(ver 1.1) 250MB/s 2002年に策定。2005年ごろにはAGPに代わる立場となる。WindowsではVistaから正式対応。
×16 だと 4,000MB/s
Gen2
(ver 2.0)
PCI Express 2.0 ×1 500MB/s 2007年~2008年ごろ登場。
×16 だと 8,000MB/s
Gen3
(ver 3.0)
PCI Express 3.0 ×1 1,000MB/s 2012年ごろ登場。
規格上最大32レーンまで束ねられる。
×16 だと 16,000MB/s

PCI Expressは世代を重ねバージョンアップするたびに、1レーンあたりの転送速度が向上しています。Gen3世代の「 ×4 」となると、Gen1の「 ×16 」と同じ転送速度です。Gen3世代の「 ×8 」となると、Gen2の「 ×16 」と同じ転送速度です。

もっとも高速転送が必要とされるのはグラフィックカードですが、かつては殆どがx16だけでした。しかし、Gen2~3世代になると、少ないレーンでも高速なので、ローエンド・グラフィックカードでは「x8」のものがよく見られます。

※双方向の表記では数が倍になります。(PCI Express 2.0 ×1の場合、X1の片方向で500MB/s、双方向で1GB/sとなる)。※その速度を出すためにはその世代に対応するグラフィックカードが必要。速度は別として、PCI Express自体の互換性はある。(例えば、Gen2のグラフィックカードを、Gen1のスロットに搭載しても、規格上では動作するようになっている。)

PCI Express カードのいろいろ

PCI Express カードスロットに挿し込む接続端子部の長さを見れば、どのレーン数が把握できます。

PCI Express x16サイズのグラフィックカードイレギュラーな例として、こんなのがあります。製品パッケージに記載がありますが、PCI Express x16サイズのグラフィックカードでありながら、システムはPCI Express x8のもの。

大は小を兼ねる搭載

PCI Express × 1の拡張カードであればPCI Expressは伝送路(レーン)を複数束ねていく構造なので、レーン数の少ない拡張カードであれば、レーン数の多いスロットに搭載することができます。その逆はサイズが合わないので物理的に無理ですね。 つまり、PCI Express × 1の拡張カードであれば、どこのスロットにも挿せます。 (規格上では、このような使い方ができるようになっている)。この写真だと、PCI Express x16スロットにPCI Express x8のグラフィックカードを搭載している例。

接続端子部の切り欠き位置PCI Express ×8とPCI Express × 16のグラフィックカードを重ねたところ。 接続端子部の切り欠き位置は同じで、後半ではレーン数が多いほど長くなります。

PCI Express スロットから給電

PCI Express × 16 スロットから給電できるのは75Wとされています。上記写真にあるようなローエンドのグラフィックカードなら、この電力内で動作します。しかし、ハイパフォーマンスなグラフィックカードでは、PCI Express x16スロットからの給電では足りません。補助電源が必要となります。

PCI Express スロットから給電電源ユニットから伸びているPCI Express電源コネクタをグラフィックカードに接続します。補助電源を忘れると、PC起動時に激しいビープ音が鳴って起動しません。

USB3.0インターフェースカードこんなPCI Express x1接続の、USB3.0インターフェースカードにも、補助電源(SATA電源コネクタ )を使う場合があります。ただのデータ通信では補助電源はいらないのですが、USB 3.0 端子には900mA(USB2.0の1.8倍、供給電圧は5V )の給電機能があります。そういった電源供給できる端子の場合、PCI Express スロットからの給電では電力不足になるためです。
ちなみに、パソコンのオンボード端子でも、すべてUSB3.0、やUSB3.1にしないで、未だにUSB2.0端子が混在するのは、このような給電事情があるからと言われます。

占有するスロット

物理的に1スロット必ずしも、ひとつの拡張カードにつき1スロットのスペースとは限りません。補助電源のいるようなミドルレンジ以上のグラフィックカードでは、2スロット分のスペースを占有します。物理的に1スロット分が使えなくなります。

拡張性の高いパソコンパソコン背面から拡張スロットのパネル面が確認できます。拡張性の高いパソコンほど装備しているスロット数が多いですが、その分、筐体も大きくなります。

PCケースの外装では4スロットメーカーPCではコストダウンのため、スロット数を削減する傾向にあり、例えばPCケースの外装では4スロット分あってもマザーボードでは3スロット(1スロットにソケットが取り付けられていない)なんてこともあります。

PCI Express規格を転用した、拡張スロット

PCI Express規格を転用した拡張スロットとして、Mini PCI ExpressスロットとmSATA(Mini SATA)スロットがあります。両者ともコネクタ部分が共通ですが、信号形式は異なっています。互換性はありません。

Mini PCI Expressスロット

PCI-Express Mini Card スロットMini PCI Expressスロットでは、主にハーフサイズの無線LANカードが搭載されます。 いわばPCI Expressスロットの小型版。PCI-Express Mini Card スロットとも呼ばれます。

mSATA(Mini SATA)スロット

mSATA SSDが搭載mSATAスロットでは、主にmSATA SSDが搭載されます。ストレージであるSSDが配線不要で搭載できるメリットがあります。Mini PCI Expressスロットと端子形状が同じですが、信号形式は異なっています。拡張カードを搭載するときは確認が必要です。

M.2 スロット

M.2 スロットM.2規格は、mSATAの後継として開発されたスロット。伝送方式には「PCI Express 3.0、SATA 3.0、USB 3.0」の互換性を持っています。接続がSATA3.0では「転送速度600MB/s」までのボトルネックがありましたが、M.2によってPCI Express ネイティブ接続が可能となり、SSDの性能を引き出せる環境となりました。

ただし、M.2スロットでは、「 SATA接続 」の場合と「 PCI Express 接続 」の場合があり、それぞれ転送速度が異なることを留意しないといけません。以下の調査結果を参考にしてください。

PCI Express接続のパフォーマンス2016年の当サイト・パソコンレビューにおける、SATA接続とPCI Express接続のパフォーマンスの違い。シーケンシャルリードでは3倍くらい速度が違う。

Express Cardスロット

Express Cardスロット一部のノートパソコンには拡張機能としてExpress Cardスロットが装備されています。
Express CardスロットにExpress Cardを差し込むことで、機能拡張することができます。例えば、「購入したにはIEEE1394が付いていなかった。」「USB端子がもっとほしい。」となったら、Express Card規格のインターフェース・カードを購入すれば増設できるのです。インターフェース・カード以外にも、ワンセグチューナーやワイヤレス通信など種類は様々で、機能を拡張することができます。

Express Card/54
幅34ミリのExpress Card/34、サイズ幅54ミリでL字型のExpress Card/54があります。Express Card/54では54ミリと34ミリの両カードが使えますが、Express Card/34スロットは34ミリのみとなります。

Express Cardは、USB 2.0とPCI Express規格をベースに作られています。似たような拡張カードに「PCカード」がありますが、PCカードはPCI規格をベースに作られているため、Express Cardと互換性がありません。

PCカード、CardBusについて

PCカードの写真

カード型インターフェース バス規格 bit数 カード部の厚み
PCカード
※古くはPCMCIAカードと呼ばれた
※PCカードスロットにCardBusは使えない
ISAがベース 16 bit Type I (3.3mm)
Type II (5mm)
Type III (10.5mm)
CardBus
※PCカードとの互換性を持つ
PCIがベース 32 bit

Express Card以前に使われていた規格が、PCカードおよびCardBusです。まず、ISAがベース(16bit)の PC カードが登場し、その後継で登場したのがPCIがベース(32bit)のCardBusです。

CardBusではPCカードと互換性を持っていたため、市場ではどちらもPCカードの総称で通っていますが、厳密にはバス規格が違うため別物です。※CardBusであれば、意識せずともPCカードが使えたので、そのままPCカードと呼んできたのでしょう。USB 2.0とPCI Express規格をベースに作られているExpress Cardとは、互換性がありません。。

旧式の拡張スロット

AGPスロットPCI Expressスロットがメインとなる前まで使われていた拡張スロットに、AGPスロット(Accelerated Graphics Port )とPCIバス・スロットがあります。AGPスロットにはグラフィックカード、PCIバス・スロットにはインターフェースカードなどが搭載されました。

旧式の規格 転送速度 備考
PCI(32bit/33MHz) 133MB/s PCIやAGPはPCI Express以前からある拡張スロット。
2005年ごろから淘汰され始めた。
PCI(64bit/66MHz) 533MB/s
AGP 1X 266MB/s
AGP 2X 533MB/s
AGP 4X 1,066MB/s
AGP 8X 2,133MB/s

AGPとPCIバスの転送速度は、上記の通り。

AGP(Accelerated Graphics Port)

AGP(Accelerated Graphics Port )後継規格のPCI Expressが実用化されるまで主流だった、AGP(Accelerated Graphics Port )。 グラフィックカード用として使われました。初登場は1997年ごろで、バージョンがAGP 3.0までリリースされましたが、転送速度の限界に達したため、2005年ごろにはPCI Express規格へほぼ置き換えられました。

PCI Express × 16対応グラフィックカードとでは、AGPと切り欠き位置が異なるので、誤って搭載するミスはありません。(上記写真で途中で切れているのが、PCI Express x16のグラフィックカード)。

PCIバス(Peripheral Component Interconnect)

PCIカード(ちなみに写真はSCSIのPCIカード)PCI Express規格以前では、グラフィックカード以外の拡張カードで使われてきたのがPCIカード(ちなみに写真はSCSIのPCIカード)。登場したのは1992年ごろで、2003年にはPCI 3.0までバージョンアップ。PCI拡張カードが市場でしばらく出回っていた経緯があり、PCI Expressが主流になっても並行して実装されていました。なお、当サイトのDELLパソコンレビューでは、2011年ごろから見かけなくなりました。PCI の立場は、PCI Express×1を中心に代わられています。 PCI Expressとは切り欠き位置が異なるので間違うことはありません。

パソ兄さんのお勧め!DELLパソコン買いどきチェック

デル株式会社
パソコンのインターフェース(端子や通信等の解説)・項目トップ

HOME | アンチDELLユーザー向きコンテンツ : パソ兄さんのドスパラ調査 | DELLのライバルメーカー:HPパソコンレビュー

Copyright© 納得パソコン購入術!パソ兄さん~ユーザー視点でパソコン製品を分析レビュー All Rights Reserved.