PCIeについてのあれこれ

このところ、ハードの方をいじる機会がなんとなく多いです。
Thunderbolt 2 などの高速インタフェースの登場もあって、にわかに盛り上がっている感がある「外部PCIシャーシ」ですが
これの肝心要であるところの「PCI」がなんか案外ややこしくて。
ざっくり調べてみたのでまとめてみた次第です。



PCIには

• PCI
• PCI-X
• PCI-Express

の三つがあるようです。
といっても今の主流は三つ目だけで、あとの二つは実質衰退している模様。
二番目と三番目、名前ややこしすぎですねw
というわけで、ここでは「PCI」「PCI-X」については触れず、
PCI-Express (PCIe とも)を中心に扱います。

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PCIeには世代があるそうです。USBと同じ感覚ですかね。
現在は2か3が主流で、4が策定中。
表記の仕方は、PCI-Express 2.0 って書いたり PCIe Gen2って書いたり。
もちろん世代が進んだやつの方が、いろいろ優秀だそうです。主に転送速度。

上述のThunderbolt(以下TB)は、PCIeとDisplayPortに基づく規格だそうですが、
ここのPCIeは、第二世代。

ややこしいのは、
「片方向」「双方向」とか、「レーンを束ねる」というのに気をつけないといけない点。
TBは、「上り線と下り線が共に10Gbps」という規格らしく、
これは PCIe Gen2の「1レーンあたりの物理帯域は片方向5.0Gbps」から考えると
「片道2レーン」。
PCIe x2 てやつですね。双方向20Gbps、片方向10Gbps。
TB2だとこれが倍ですので、中を通ってるのはPCIe x4。
TBの世代が変わってるからPCIeも Gen2からGen3になってる！？
かと思いきやそんなことはなくて、どっちもGen2でいらっしゃる模様です。

引き続いてレーンを束ねる話し。
x1〜x16くらいがよく見る範囲ですが（もっと上もあるようですが）、
束ねる数が大きくなるほど、転送スピードが上がり、
物理的なスロットの長さも、長くなります。
グラフィックカードだと、大量のデータを処理して転送しますから、
間違いなく x16 スロット（とかそれ以上）を要求します。

…要求しますが、
（ここが、調べてて驚きだったのですが）
PCIの規格上、x16スロットのボードでも、
x4やx8でも動作します(!!)
もちろん能力は十全に発揮できませんが、
どうみても x16なボードだから、x16でしか動かないもんだ、
それ以外だと停まる、かと思いきや、
実はもろもろの事情により x8 で動作してたわ今。
なんてこともあります。あっれーおかしいなー遅いなー、みたいな。
いや、動かない受け付けないってよりは、親切ですね。

またさらにややこしいのが

とあるPCIシャーシの外箱。

「帯域的には x8 のスロットなんだけど、x16なボードも挿せるようにしてある」場合もあること。
スロット形状が x16。けど中を通ってるのは、x8。
x16のカード挿してもいいよ、x8でしか動かんけどさ。
スペック表に「物理 x16、電気 x8」みたいな書かれ方を見かけて
（あるいは「 PCI Express 2.0 x4 electrical x8 physical 」のような）
これ一体なんだろと思ってたんですが…。

そのシャーシのスロット部

ほら、ついつい、
見た目がx16の長さのスロットだったら x16で走ってると思っちゃうじゃないですか(笑
でもそうじゃないんです PCIe。やるぅ。

ここで冒頭の画像を見ていただくと分かると思うんですが、
パっと見はx8のスロットなんですが、上のやつ、よく見ると後ろ側が切り欠いてあります。これによって x16のカードでも挿せるように出来ているんですね！
もちろんx16の速度では走りません。


束ねる周りはこういう感じなんですが、
いまひとつ。

規格の帯域やスロット形状だけじゃなく、カードの形状(厚み)も
問題になることもあります。
例えば、最近は強いグラフィックカードなら2枚幅は普通ですし、
先日リリースされた GeForce TITAN-Zは3枚幅だｾﾞｴｴｴｴｴｴｯｯｯﾄ。
でも、
スロットの間隔がそうそういい具合に3枚分空いている訳もなく、
TITAN-Zのファンに隠されて1スロットか2スロットは使いたくても使えないようになります。
や、TITAN-Z様ですから、贅沢な悩みですけどね。
あと3レーン分幅を開けたボードもありますけどね。


…そんなこんななPCIe。
自分でガシガシマシンを組み立てておられる方々には、至極当然の内容かと思います。

とりあえず今回の教訓としては、
・スロット形状じゃなくて、ちゃんとそのスロットの帯域を確認すること
・お、8倍のスロットか　と思ったらそれは双方向の数値だったりもすること
あたりでしょうか。
まだまだ、世の中勉強することだらけです。

GPUを外部化できるシャーシが
早くお手頃な感じで出てほしいですね！

PCI Express @ wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/PCI_Express

Peripheral Component Interconnect @ wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/Peripheral_Component_Interconnect

Thunderbolt @ wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/Thunderbolt

【Intel Haswell】Z87, H87, B85, H81チップセットの違いについて @ 公安9課
http://blog.livedoor.jp/katyou_get9/archives/28824850.html