DELL(デル)購入パソコンガイド

拡張スロットで機能追加!PCI Express規格

購入したパソコンそのものが持っている機能、例えば標準装備している端子や内蔵型のグラフィック機能のことで、「オンボード」といいます。これはマザーボード(チップセットやCPUを含む)そのものが備えている機能です。
そこに無い機能を追加するには、拡張スロットに拡張カードを装着することで実現可能です。

デスクトップパソコンの拡張スロット

デスクトップパソコンには、機能を追加するための拡張スロットがあります。内部の拡張スロットに拡張カード(インターフェースカード)を挿し込むことで、パソコン背面のパネルから拡張カードの一部が露出します。(接続端子が露出します。)
拡張カードの搭載でグラフィック性能を向上させたり、もともと装備していなかった端子を追加したり、地デジチューナーを内蔵したりと様々な機能が追加ができます。

、拡張スロットのパネル面
パソコン背面から確認できる、拡張スロットのパネル面。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。

PCI Express(略:PCIe)
パソコン内部の拡張スロットの一例。拡張スロットは、PCI Express(略:PCIe)という規格が主流となっています。それぞれレーン数というものがあり、最小で×1、そのほか、x2、x4、x8、x16があり、レーン数が大きいほど高速転送が可能です。拡張スロットから電源供給されるので、拡張カードはそこから電力を使うことができます。
ただし、ハイエンドのグラフィックカードでは電力不足に陥るため、電源ユニットからの補助電源接続が必要になります。

内蔵スロット
PCI(32bit/33MHz) 133MB/s PCIやAGPはPCI Express以前からあるスロット。
2005年ごろから淘汰され始めた。
PCI の立場はPCI Express×1に代わられている。
PCI(64bit/66MHz) 533MB/s
AGP 1X 266MB/s
AGP 2X 533MB/s
AGP 4X 1,066MB/s
AGP 8X 2,133MB/s
PCI Express X1(ver 1.1) 250MB/s 現在の主流規格
バージョンによって転送速度が上がっている
PCI Express X1(ver 2.0) 500MB/s
PCI Express X1(ver 3.0) 1,000MB/s
PCI Express X16(ver 1.1) 4,000MB/s
PCI Express X16(ver 2.0) 8,000MB/s

スロットの転送速度は規格やバージョンによって異なります。PCI Expressのx2、x4、x8はレーン数で大きいほど高速転送が可能です。転送速度はX1の速度をそのまま倍数で計算すれば分かります。 グラフィックカードではPCI Express x16が使われます。

拡張カード
拡張カードの例。PCI Express X1のUSB3.0拡張カードと、PCI Express X16のグラフィックカード。
差し込み部分の切り欠き位置は共通で、レーン数が大きいほど差し込み部分も長くなります。

PCI Express X1のカードをPCI Express X16スロットに挿す
PCI Express規格では拡張カードの切り欠き位置が一致しており、レーン数の大きいスロットにレーン数の小さいカードを挿すことができます。例えばPCI Express X1のカードをPCI Express X16スロットに挿すことができます。※ただし仕様ではそうであっても相性問題があるので、確実に動作する保証はありません。

USB3.0拡張カード
PCI Express X1のUSB3.0拡張カードを取り付けた後のパソコン。

グラフィックカードを搭載した
PCI Express X16にグラフィックカードを搭載したパソコン。ハイエンドタイプは電源ユニットより補助電源が必要。厚みのあるカードは2スロット分占拠することがあり、その場合は1スロット分が使用できず犠牲になります。

PCI Express Mini Card

おまけ:PCI Express Mini Cardスロット

PCI Expressの小型スロットには、PCI Express Mini Cardスロットがあります。ノートパソコンや省スペースデスクトップ機などにみられ、実際は無線LANカード程度の使用しかされていないようです。

レポート:USB3.0拡張カードを搭載してみた

前述のとおり、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拡張カード搭載したときの様子をレポートします。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の理論値 5Gbps(625MB/s))

インターフェース 理論値の最大速度 参考に
IEEE1394(IEEE1394a) 400Mbps(50MB/秒) PCI Express X1(ver 1.1)=最大250MB/s
PCI Express X1(ver 2.0)=最大500MB/s
USB2.0 480Mbps(60MB/秒)
USB3.0 5Gbps(625MB/s)

USB3.0拡張カード
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。

SATA電源コネクタ
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。
そのためか補助電源の接続が必要でした。高容量の供給は受けずUSB3.0端子だけなら、補助電源がなくてもOKです。

XPS 8300にUSB3.0端子が2基装備
搭載後、下段にUSB3.0端子が2基装備されました

USB3.0端子をアップ
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。

USBケーブルもUSB3.0仕様
USB3.0の専用ケーブル。AコネクタはUSB2.0と共通で接続可能ですが、BコネクタはUSB3.0専用。これによってUSB3.0機器をUSB2.0端子に接続することは可能です。

PCの構成
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
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 時間:1分30秒/平均速度:46.1MB/s
今回実験したPCは「PCI Express X1(ver 1.1)=最大250MB/s」のボトルネックがあっったものの、処理時間はUSB2.0の半分の時間ですみました。

ノートパソコンの拡張スロット(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。


写真左のノートはサイズ幅34ミリのExpress Card/34スロットを装備。写真右のノートはサイズ幅54ミリでL字型のExpress Card/54スロットを装備。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。(※写真にあるスカスカのカードは防塵用のダミーカード)
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。

ノートパソコンの拡張カードの種類
Express Card/34カードと、Express Card/54カード。

Express Cardの以前はPCカード / CardBusがメイン

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は、PCカードおよびCardBusです。
ISAがベース(16bit)の PC カード。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PCカードの総称で通っている場合がありますが、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。カード購入の際は注意しましょう。

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※DELLは、「顧客満足度調査 2019-2020年 ノートPC部門2年連続1位」
出典-日経コンピュータ 2019年8月22日号 顧客満足度調査より

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