PCI Expressスロットは、マザーボードに存在する重要なテクノロジーの1つです。PCIeスロットは、その高い電力と接続速度により、さまざまなパフォーマンスアクセラレータや周辺カードで利用され、GPUカードのようなデータ集約型プロセッサがCPUとスムーズに接続できるようになります。PCIeスロットにはx1からx16までさまざまなサイズがあり、PCIe x1スロットの主な用途は何かという質問をよく受けます。そこで、このブログでは、PCIe拡張スロットとPCIe x1スロットの主なユースケースについて説明します。
PCIeスロットの異なる種類とは？
PCIeレーンとは？
マザーボードの拡張カードの組み合わせを決定する際には、PCIeレーンとは何かを理解する必要があります。PCIeレーン、またはPCIeデータレーンとは、PCIeスロット内部の導体ピンのことです。通常、PCIeスロットのサイズはPCIeレーンの数も表しています。たとえば、PCIe x16スロットにはx16のPCIeレーンがあり、PCIe x1スロットにはx1のPCIeレーンがあります。標準的なマザーボードには、通常20～24個のPCIeレーンが搭載されており、さまざまなPCIeスロットに分散されています。ただし、一部のPCIeスロットは、そのサイズよりも多くのデータレーンを持っています。そのため、一部のPCIe x16スロットはx8のPCIeレーンしか持っていない場合があります。通常、これはGPUカードを接続する場合でも問題ありません。新しいPCIe世代は、前の世代よりもレーンあたりの帯域幅が高速です。したがって、PCIe x1スロットは、ポート拡張カード、ネットワークカード、サウンドカードなど、さまざまな周辺カードに十分な帯域幅の速度を備えています。
PCIe世代と速度
PCI Expressには、PCIe Gen 1からPCIe Gen 6まで6つの世代があります。PCI Expressインターフェースは、新世代ごとに接続速度が2倍になります。現在最も普及しているPCIeスロットは、レーンあたり1Gbpsの速度を持つPCIe Gen 3です。たとえば、PCIe Gen 3 x1スロットは1Gbpsの帯域幅を持ち、PCIe Gen 3 x16は16Gbpsの接続速度を持ちます。しかし、現在のプロセッサ、コンピュータ、マザーボードは、より新しいアプリケーションがPCIe Gen 4のパフォーマンス速度を要求するため、PCIe Gen 4アーキテクチャを採用し始めています。
最新のPCIeアーキテクチャの革新は、市販されている現在のプロセッサよりもはるかに高速であり、より高速なPCIe世代のハードウェア製品の商品化に遅れが生じています。この技術導入モデルと、大量展開に向けたその進展は、現実世界のアプリケーションの要求のために正常です。PCIe Gen 4ハードウェア製品は、特にデータセンターの高性能コンピューティングにおいて、このブログ記事の時点でますます普及しています。3rd Gen PCIe x1スロットの1Gbpsと比較して、4th Gen PCIe x1スロットは2Gbpsの接続速度を持っています。
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PCIe x1スロットとは？
PCIe x1スロットには、1つのPCIeレーンしかありません。PCIeレーンは1つしかありませんが、PCIe x1スロットはさまざまな低電力PCIe周辺カードに役立ちます。PCIe x1スロットは、PCIe x16スロットのようなより大きなPCIeスロットと比較して、スループットが最も低い最小のPCI Expressスロットです。しかし、PCIe x1カードは、x4、x8、x16のPCIeスロットを含むすべてのPCIe拡張スロットに適合します。PCIe x1スロットで何ができるかについては過小評価されがちです。そこで、PCIe x1スロットに接続できる周辺拡張カードをご紹介します。
PCIe x1スロットの主な用途は？
PCIe x1スロットには1つのPCIeレーンしかありませんが、それでも有用であり、場合によっては最適化を保つためにPCIe x16のようなより大きなスロットではなくPCIe x1スロットを使用したいと思うでしょう。PCIe x1スロットに装着できる拡張カードの一部を以下に示します。
- モデムおよびネットワークカード（有線および無線）
- サウンドカード
- SATA拡張カード
- USBポート拡張
- TVチューナーカード
- ビデオキャプチャカード
- PCIeライザーカード
1. モデムとネットワークカード
マザーボードに有線または無線の拡張カードを追加することは、PCIe x1スロットで可能です。PCIe x1 WiFiカードまたは1G PCIeイーサネットカードをPCIe x1スロットに接続できます。マザーボードには通常、すでにイーサネットが内蔵されています。しかし、PCIe x1 Wi-Fiカードは、コンピュータにWi-Fi接続機能を追加する方法の1つです。PCIe x1スロットは、最新のWi-Fi 6プロトコルを含むあらゆる種類のワイヤレスカードをサポートできます。ただし、PCIe x1スロットは1ギガビットイーサネットネットワークまたはRJ45イーサネットLAN（ローカルエリアネットワーク）カードのみをサポートでき、10GbE拡張にはPCIe x4スロットが必要です。
2. サウンドカード
一般的にサウンドカードは、ほとんどのマザーボードにオーディオチップセットが内蔵されているため、不要です。しかし、オーディオ品質をより真剣に考えるオーディオ愛好家や人々は、PCIe x1スロットにサウンドカードをインストールして、より正確なサウンドでより高いオーディオ品質を得ることができます。PCIe x1スロットにサウンドカードをインストールすると、コンピュータはより高品質なサウンド、より多くのポート、電磁干渉に対するより優れたシールドを得ることができます。
3. SATA拡張カード
コンピュータにSATAハードドライブを追加したい場合は、PCIe x1 SATA拡張カードを入手してSATAポートを増やすことができます。第3世代PCIe x1スロットは1Gbpsのデータ転送速度を持ち、SATA SSD（ソリッドステートドライブ）またはSATA HDDストレージで複数のSATA拡張を処理できます。SATA SSDは550Mbps前後、SATA HDDは150Mbps前後のデータ転送速度であるため、PCIe x1 SATAカードは複数のSATAストレージドライブを処理するのに問題なく、NAS（ネットワークアタッチドストレージ）システムに最適です。
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4. USBポート拡張カード
PCIe x1はUSBポートの拡張もサポートしています。そのため、コンピュータにさらにUSBポートが必要な場合は、USB PCIe x1カードを使用して、USB 3.0 Type-AまたはUSB Type-Cポートをコンピュータに追加できます。他のI/OもPCIe x1スロットを介して追加できます。PCIe x1フォームファクターのI/O拡張カードを見つけるだけです。
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5. TVチューナーカード
PCIe x1スロットのもう一つの用途はTVチューナーカードです。PCIe x1 TVカードを使用すると、デバイスでテレビ信号を直接コンピュータで受信できるようになり、コンピュータがテレビに変身します。一部のカードでは、ケーブルからテレビ番組を直接録画して後で視聴することも可能です。
6. ビデオキャプチャカード
ビデオキャプチャカードを使用すると、カメラやゲーム機、テレビ、DVDプレーヤーなどの外部デバイスからあらゆるビデオソースをコンピュータで受信し、これらのビデオ信号をコンピュータに保存できるデジタルデータに変換できます。変換されたデータは、ライブストリーミングしたり、後で編集するために保存したりできます。通常、FHDビデオキャプチャにはPCIe x1拡張カードが使用されますが、より高精細な4Kキャプチャカードには、帯域幅要件を満たすために少なくともPCIe x4拡張スロットが必要です。
7. PCIeライザーカード
マザーボードにもっとPCIeスロットが必要な場合は、スプリッターとしても知られるPCIeライザーカードを利用できます。PCIeライザーカードはスロットの数を増やすだけであり、PCIeの帯域幅は同じままで、ライザーカードのPCIeスロットに均等に分配されることに注意してください。したがって、PCIe x1スロットに接続された4つのPCIe x1スロットを持つライザーカードは、各スロットでPCIe x1帯域幅の4分の1を持つことになります。
次世代：PCIe、mPCIe、M.2
現在のPCIe Gen 3スロットはPCIe Gen 4に置き換えられ始めており、転送速度と帯域幅が2倍になるため、より強力なハードウェアをより小さなPCIeスロットにインストールできるようになります。さらに、mPCIeやM.2スロットなど、より小さなフォームファクタでPCI Expressインターフェースの下で動作する他の拡張スロットもあります。mPCIeスロットには1つのPCIeレーンがあり、M.2スロットには2〜4つのPCIeレーンがあるため、M.2拡張スロットは小型で強力な拡張スロットの未来となっています。
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