PCI と PCI Express: 違いと比較

PCI (Peripheral Component Interconnect) は、拡張カードをコンピュータのマザーボードに接続するための古い標準であり、より遅いデータ転送速度とパラレル インターフェイスを提供します。 PCI Express (PCIe) はその後継であり、シリアル インターフェイスと大幅に高速なデータ転送速度を特徴とし、最新のコンピューティング システムのパフォーマンスと拡張性を向上させます。

主要な取り組み

1. PCI と PCI Express は、周辺機器をコンピュータのマザーボードに接続する XNUMX つのコンピュータ拡張スロットです。
2. PCI は古いテクノロジであり、高速で効率的な PCI Express よりもデータ転送速度が遅くなります。
3. 多くの新しいコンピューターは PCI Express スロットのみを使用しますが、一部の古いデバイスにはまだ PCI スロットが必要な場合があり、XNUMX つのタイプ間の互換性が問題になる可能性があります。

PCI 対 PCI Express

PCI は 1992 年に初めて導入された古い規格です。これはパラレル バス規格であり、データが複数のワイヤを介して同時に送信されることを意味します。 PCIe は、2003 年に初めて導入された新しい規格です。これはシリアル バス規格であり、データが一度に XNUMX 本のワイヤで送信されることを意味します。

比較表

機能	PCI	PCIエクスプレス（PCIe）
導入された年	1992	2003
インターフェイスのタイプ	並列シミュレーションの設定	シリアル
トポロジー	乗合バス	ポイントツーポイント
最高速度	133 MB /秒	最大 16 GB/秒 (PCIe 5.0)
スロットサイズ	均一の	レーン数によって異なります (x1、x4、x8、x16)
互換性	PCIeと互換性がありません	ソフトウェア的にはPCIと互換性があるが、物理的には互換性がない
現在のステータス	ほとんど時代遅れ	広く使用されている標準
代表的なアプリケーション	ネットワークカードなどの低帯域幅デバイス	グラフィックス カード、ネットワーク カード、ストレージ コントローラーなどの高帯域幅デバイス

PCIとは何ですか？

PCI (Peripheral Component Interconnect) は、コンピュータのマザーボードへのハードウェア デバイスの接続を容易にするコンピュータ バス規格です。これは 1992 年に初めて導入され、すぐにネットワーク カード、サウンド カード、グラフィックス カードなどのさまざまな周辺機器をマザーボードに接続するための標準インターフェイスになりました。

技術的詳細

PCI アーキテクチャ: PCI はローカル バス標準として動作し、複数のデバイスを同時にマザーボードに接続できます。これは並列アーキテクチャを採用しており、データは複数のワイヤを介して同時に送信されます。元の PCI 標準のバス幅は 32 ビットで、最大データ転送速度は 133 MB/秒でした。

拡張スロット： マザーボード上の PCI スロットは、拡張カードの物理インターフェイスとして機能します。これらのスロットには、標準 PCI スロット、短い PCI-X スロット (高性能アプリケーション用)、PCI Express スロット (最新の高速接続用) など、さまざまなサイズがあります。

互換性： PCI の重要な利点の 1 つは、下位互換性です。これは、古いスロットの速度ではあるものの、新しい PCI デバイスを古い PCI スロットで使用できることを意味します。ただし、その逆は当てはまりません。古い PCI デバイスを新しい PCI スロットで使用することはできません。

制限事項： PCI は長年にわたって広く使用されてきたにもかかわらず、いくつかの制限があります。その並列アーキテクチャにより信号の完全性の問題が発生し、最大速度が制限される可能性があります。さらに、テクノロジーの進歩に伴い、より高いデータ転送速度とより効率的な通信が求められるようになり、PCI Express などのより高速な規格が開発されました。

PCI Expressとは何ですか？

PCI Express (PCIe) は、2004 年に導入された高速シリアル コンピュータ拡張バス規格です。古い Parallel PCI (Peripheral Component Interconnect) および AGP (Accelerated Graphics Port) 規格の代替として機能し、大幅に高い帯域幅と向上したパフォーマンスを提供します。さまざまな周辺機器をコンピュータのマザーボードに接続します。

技術的詳細

シリアルアーキテクチャ: PCI Express はシリアル アーキテクチャを採用しており、各レーンが 2 対のワイヤ (差動信号) で構成される複数のレーンを介してデータをシリアルに送信します。このシリアル アプローチにより、PCI などの古いバス規格で使用されていたパラレル アーキテクチャと比較して、より高いデータ転送速度と信号の完全性の向上が可能になります。

レーンとデータ転送速度: PCIe は、複数のレーンを備えたスケーラブルなアーキテクチャを利用しており、各レーンは独立してデータを送信できます。一般的なレーン構成には PCIe x1、x4、x8、および x16 が含まれ、各「x」はレーン数を示します。レーン数はデータ転送速度に直接影響し、PCIe x1 の帯域幅は PCIe x16 よりも低くなります。 PCIe 3.0 (執筆時点では一般的なバージョン) のデータ転送速度は、PCIe x8 の 1 GT/s (128 秒あたりのギガ転送数) から PCIe x16 の XNUMX GT/s までの範囲です。

互換性と下位互換性: PCI Express は下位互換性を念頭に設計されており、帯域幅は狭くなりますが、新しい PCIe デバイスを古い PCIe スロットで使用できるようになります。たとえば、PCIe 3.0 デバイスは PCIe 2.0 または PCIe 1.1 スロットで動作できますが、古い規格のデータ転送速度が低いため、パフォーマンスが低下します。

PCI と PCI Express の主な違い

• アーキテクチャ:
  • PCI: 並列アーキテクチャを使用し、複数のワイヤで同時にデータを送信します。
  • PCIe: シリアル アーキテクチャを利用し、各レーンが 2 対のワイヤで構成される複数のレーンを介してデータをシリアルに送信します。
• データ転送速度:
  • PCI: PCIe と比較してデータ転送速度が遅く、133 ビット バスで最大 32 MB/秒です。
  • PCIe: PCIe 3.0 などのバージョンでは、レーンあたり最大 8 GT/s の速度を提供し、さまざまな帯域幅要件に対応できるように拡張可能で、大幅に高いデータ転送速度を提供します。
• スケーラビリティ:
  • PCI: バス幅が固定されており、データ レートが遅いため、スケーラビリティが制限されています。
  • PCIe: 拡張性が高く、必要に応じてレーンを追加して帯域幅を増やすことができるため、ハイパフォーマンス コンピューティング アプリケーションに適しています。
• 互換性:
  • PCI: 下位互換性があり、パフォーマンスは低下しますが、新しい PCI デバイスを古い PCI スロットで機能させることができます。
  • PCIe: 下位互換性を念頭に置いて設計されており、新しい PCIe デバイスを古い PCIe スロットで動作させることができますが、帯域幅は減少します。
• レイテンシーと電源管理:
  • PCI: PCIe と比較して遅延が長く、電源管理機能が制限されています。
  • PCIe: 遅延が短縮され、電源管理機能が向上し、システム全体のパフォーマンスとエネルギー効率が向上します。
• シグナルインテグリティ:
  • PCI: 並列アーキテクチャのため、シグナルインテグリティの問題が発生しやすくなります。
  • PCIe: シリアル アーキテクチャを採用することで信号の整合性の問題を軽減し、より信頼性の高いデータ送信を実現します。

参考情報

1. https://scholar.google.com/scholar?as_vis=1&q=pci+slot&hl=en&as_sdt=1,5#d=gs_qabs&u=%23p%3DCdOBznbN4dUJ
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7111377