PCIeレーンの説明

入手できるSSDの最速タイプは、PCIe NVMeSSDです。これらは、高速PCIeバスを利用して、より高い帯域幅をサポートします。ほとんどのPCIeNVMe SSDは4xPCIeレーン接続を使用しますが、主題に関する情報が分散していて理解するのが難しいため、PCIeレーンが何であるかを理解するのは非常に難しい場合があります。

ヒント：PCIeは「PeripheralComponent Interconnect Express」の略で、グラフィックカードやSSDなどの高速デバイスを接続するために使用される通信バスです。NVMeは「Non-VolatileMemoryExpress」の略で、PCIeを介してストレージデバイスにアクセスするために使用されるプロトコルです。通信バスは、コンピュータコンポーネント間でデータを転送する通信システムです。

PCIeレーンとは何ですか？

PCIeレーンは、マザーボード上の4本のワイヤまたは信号トレースのセットです。各レーンは、データを送信するために2本のワイヤーを使用し、データを受信するために2本のワイヤーを使用して、全帯域幅を両方向で同時に利用できるようにします。

各CPUは、限られた数のPCIeレーンのみをサポートできます。歴史的に、コンシューマーグレードのIntel CPUは16のPCIeレーンをサポートし、AMDは20をサポートします。ハイエンドの愛好家のCPUとサーバーCPUは、多くの場合、より多くのPCIeレーンを提供します。

マザーボードのデザイン

マザーボードは通常、互換性のあるCPUがサポートするよりも多くの物理信号トレースをマザーボード上に提供するため、デバイスの構成方法を選択できます。一般的な物理コネクタは1〜4個のx16スロットですが、すべてが完全なx16PCIeリンクを提供しているわけではない場合もあります。

ヒント：x16は、リンクが16のPCIeレーンを使用していることを示す標準的な方法です。

PCIeレーンを使用する他のコネクタは、4つのレーンを使用するM.2、U.2です。DIMM.2コネクタは、RAMスロットと同様のスロットに収まる拡張カードであり、最大2つのM.2SSDを両側に1つずつ接続できます。そのため、DIMM.2カードは4つまたは8つのPCIeレーンを使用できます。

CPUとチップセットレーン

ほとんどのCPUは、実際にはアドバタイズされているよりも4つ多いPCIeレーンをサポートしていますが、これは普遍的な標準ではありません。これらの追加の4レーンは、マザーボードチップセットへの高速コネクタとして使用されます。チップセットは、利用可能な帯域幅をさまざまな機能間で分割します。機能の正確な構成はマザーボードによって異なりますが、イーサネット、SATA、USB、オーディオなどのすべてのオンボードI / O（入力/出力）機能が含まれます。

PCIeを使用するデバイス

PCIeレーンを使用する主なデバイスはグラフィックカードであり、これらはx16コネクタを使用して最大16のPCIeレーンを提供します。NVMe SSDはそれぞれ最大4つのPCIeレーンを使用し、PCIeスロット、M.2、U.2、またはDIMM.2コネクタを使用して接続できます。

PCIeレーンを使用する他のデバイスは、サウンドカード、ネットワークカード、USB拡張カード、RAIDコントローラーなどの拡張カードです。

16個のPCIeレーンしかないCPUがグラフィックカードとM.2SSDで構成されている場合、グラフィックカードが使用するレーンの数が8つに減り、SSD用に4つのレーンが解放されます。

ヒント：複数のPCIeレーン用に設計されたPCIeコネクタは、少ないレーン数で動作できます。レーンは、x1、x4、x8、およびx16構成でのみ実行できます。つまり、NVMe M.2 SSDに4レーンしか必要としない場合、グラフィックカードに12レーンを提供することはできません。