マザーボードのバス PCIバスとPCI-Express

PCI

PCIバス:ペンティアムへの移行と併せて登場した32ビットバスで、バージョンは幾つかありますが、互換性があり、マザーボードの PCI化が進められた他、拡張カードはまずグラフィックス関係から登場し、かなり時間がかかりましたがサウンドカードもPCIへと移行しました(1999 年以降から)。PCIバスには64ビット対応規格品や同じく64ビット規格であるであるPCI-Xも存在しますが高価格なため、サーバー用途にしか用いら れていません。

現在市販されているマザーボードには必ず取り付けられているのがこのPCIバスです。

拡張カードの取り付けには、取り付け用のコネクタへと差し込みますが、これの規格がデータ転送用のバスです。現在使われているバスはPCIバスです。なお、PCIの後継規格であるPCI-Expressが策定されています。

PCI-Express:ハードウェアの高性能化が進むと、PCIバスの帯域を食いつぶしてしまうことも時間の問題だとされるようになり、これに代わる規格として登場したのがPCI-Express(PCIe)です。

PCI-Express×16

ビデオカード取り付け用として、AGPバスに代わって開発されました。

PCI-Express×16

PCIeの規格はまず高速性が求められていたビデオカードから移行が始まり、AGPバスを搭載したマザーボードの生産は終了しています。

PCI-Express×1

PCIバスに代わるバスとして策定されたのがこのPCI-Express×1です。USBやSATAなどI/F関連で対応カードが登場し、地デジ対応キャブチャカードやサウンドブラスターなどの製品でも対応カードが揃いました。

PCI-Express×1

オンボード機能のPCIeへの移行は進んでいますが、拡張カードのPCIe化はビデオカード以外は進んでおらず、サウンド/テレビチューナーはPCIバスの製品で占められています。現時点では、PCIバスとPCIeバス両方を搭載したマザーボードが生産されています。

サーバー用途のマザーボードは現在でもPCI/PCI-X(64ビット)を搭載した製品が多いです。

AGPバス

PCIに代わって、ビデオカードを接続させる目的で開発されたバスです。

AGPバス

Pentium2時代から普及しましたが、それに代わるPCI-Express×16バスがPentium4時代から採用されはじめ(2003年頃)、AGPバス搭載マザーボードの生産は中止となっています。現在はAGPマザーボードを使用しているユーザー向けに、AGP対応ビデオカードの生産販売が継続されています。

マザーボードへの配置

ATXマザーボードには、PCIバス、PCI-Express×1、ビデオカード用として、PCI-Express×16バスが取り付けられた製品が多く、まだ比率としてはPCIバスが多めにつけられた製品が多いようです。なお、PCI-Express×16が複数個取り付けられた製品もあり、複数ビデオカードを取り付けて、マルチディスプレイを実現させることもできます。

なお、マイクロATXでは、PCI-Express×16コネクタは1個しかついていない製品が多いですから、マルチモニタを実現させることは想定されていないようです。拡張性はPCI-Express×1が1個とPCIバス2個では足りないように思えますが、USB関連機器を使うことで解消できます。

過去の規格

8ビットのXTバスから始まり、16ビットのISAバス、i486時代にはVLバスが使われました。

ISAバス:PC/AT当初からの16ビットバスで、ペンティアム2プロセッサ時代まではよく使われていましたが、拡張カードの規格が完全にPCIへと移行したため、今では使われていません。何故か、i486用製品では8ビットのXTバスもいっしょについていました。

ISAバス

MCAとEISA:IBMがPS/55を開発するときに採用したバスです。MCAバスは使用料が高かったため、互換機メーカーは別途EISAバスの規格を作ったというのは割と有名です。下にあるVLバスとコネクタ形状は同じです。但し、EISAバスもコストがかかりすぎて、価格は高かったので、サーバーマシン用として使われていた程度です。因みに、NECもEISAバス開発に関わっており、PC-H98シリーズで採用されたNESAバスは、EISAに似たバス調停機能とリソース設定機能を持っています。

(NO Images)

VLバス:MCA/EISAバスは高かった反面、グラフィックス関係の高速化が急がれたため作られたのがVLバスで、CPUと直結するという意味で危険性が高かったのですが、主にグラフィックス用に使われていました。i486まで使われていたバスで、HDD/FDDインタフェースを搭載した拡張カードも存在しました。

VLバス

この図を見ると、ISAバスを拡張する形で作られたものだということが分かります。なお、PC-9821Aシリーズで使われていたローカルバスは、PC/AT互換機のVLバスとは少し違い、NESAバスのサブセットに近い構造で、元のNESA同様、電源や信号特性はVLバスと比較にならないほど良好といわれています。

現在はPCIバスとPCI-Expressが主流であるが、汎用のPCI-Express×1とビデオカード用のPCI-Express×16がある。

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