インストラクター：このレッスンでは､
拡張カードについて見ていきます｡
現在､ 拡張カードは5種類あるが､ 現代のコンピューターで実際に見られるのは2種類だけだ｡
念のため､ 5つすべてを取り上げる｡
PCI Expressとして知られるPCIeと､
ラップトップや小型デバイスに使用されるMini PCIeまたはMini
PCI Expressである｡
まずPCIだが､ これがすべての始まりだった｡
PCIは最初の32ビット拡張カードだった｡
PCIはもともと､ ネットワーク・カード､ ビデオ・カード､ オーディオ・カード､
モデム､ ストレージ・ホスト・コントローラなどの拡張スロットを提供するために1990年代初頭に開発された｡
PCI以前には､ ISAと呼ばれる8ビットや16ビットのコンピュータで動作する古い技術があった｡
しかし､ 現実の世界ではそのような光景を目にすることはないからだ｡
古いPCIカード､ つまり今話しているような古い32ビットカードもまだ見かけるだろう｡
PCIはISAよりも高速で堅牢な拡張カードスロットですが､
まだ古い技術であり､ 現代のネットワークでは比較的低速です｡
例えば､ 32ビットのインターフェイスである標準的なPCIカードを見た場合､
最大バス速度は約33メガヘルツにしか対応していない｡
つまり､ 最大データ転送速度は毎秒133メガバイトしかない｡
この32ビット・バスは､ ある時点で何ビットがバスにプッシュできるかを示している｡
32を8で割ると､ 32ビットを8で割って4バイトになる｡
今や4バイトは大したデータではない｡
また､ バス速度は33メガヘルツしかないため､ 33,000,000ヘルツ､
つまり33,000,000サイクル/秒ということになる｡
つまり､ 1秒間に33,000,000×4バイトを電線に送ることができる｡
つまり､ 1秒間に133バイトしか計算できないので､
1秒間に133メガバイトになるわけだ｡
見ての通り､ データ量は多くない｡
例えば､ 最新のネットワークのほとんどは､
毎秒1ギガビットかそれ以上の速度が出せる｡
そして､ ほとんどのデータ接続は毎秒6ギガバイトかそれ以上である｡
そのため､ これらのPCIカードはそれほど多くのデータをプッシュすることができず､
交換しなければならなかった｡
64ビット・オペレーティング・システムに移行し､
x86アーキテクチャからx64ベースのアーキテクチャになったとき､
PCI-Xと呼ばれる新しいカードが登場した｡
現在､ PCI-Xはすべて大文字でPCI-Xと表記される｡
これもまた古いカードで､
最近ではあまり見かけない｡
さて､ この新しいカードは64ビットのカードだったので､
送信される毎秒の情報量が倍になっていた｡
さらに､ 33メガヘルツ・バスから133メガヘルツ・バスに移行したことで､
スピードが大幅に向上した｡
現在､ PCI-Xバージョン2と呼ばれる別のバージョンもある｡
そして､ 実際には266メガヘルツ・バス､ あるいは533メガヘルツ・バスまで上昇した｡
そして､ これは実際に多くのデータをプッシュできることを意味する｡
さて､ 大きな問題は､ PCI-Xを開発したとき､ 完全な後方互換性を持たせたことだ｡
そのため､ 2枚のPCIカードと2枚のPCI-Xカードに対応したマザーボードがあったとして､
それらを混在させた場合､ 結局のところ､
すべてのバスが遅い方の速度に合わせて減速しなければならなくなる｡
そのため､ PCI-Xバスを533メガヘルツにし､
古いPCIバスをサポートするために33メガヘルツにダウングレードする必要があった｡
これに加えて､ PCIやPCI-Xのほとんどは､ ネットワーク・カードやオーディオ・カードなどに使われていた｡
しかし､ グラフィックには向いていなかった｡
そこでその昔､ AGPというものが作られた｡
AGPはアドバンスト・グラフィックス・ポートの略である｡
これは､ PCIが90年代後半から2000年代前半にかけて登場した新しい3Dゲームには遅すぎたからだ｡
そこで彼らは､ ビデオ・グラフィックス・カードにしか使えない専用ポート､
AGPというものを作った｡
現在､ AGPには1倍､
2倍､ 4倍､ 8倍のスロットがある｡
どのスロットを使うかによって､
必要なパワーが異なり､ より速いスピードが出るようになった｡
現在､ AGPは90年代後半から2000年代前半にかけてかなり人気があった｡
しかし最近では､ 最近のコンピューターでAGPを見かけることは非常にまれだ｡
PCIeまたはPCI Expressと呼ばれるものに取って代わられたからだ｡
そしてそれこそが､ 私たちがここで焦点を当てるべきことなのだ｡
PCIエクスプレスは､ PCI､
PCI-X､ AGPを置き換えることができたからです｡
実際､ 最近のマザーボードではPCIeスロットしか見当たらないことがほとんどだ｡
これらのPCIeスロットには､
さまざまなサイズがある｡
これらはx1､ x4､ x8､ x16と呼ばれる｡
通常は､ PCIとすべて大文字で書き､ Expressを意味するeを少し入れて､
スペース､ xと数字を入れます｡
つまり､ より短いものを使用する場合は､
PCIe x1と呼ばれる｡
グラフィックカードを使用している場合､
これはPCIe x16に入れられることが多い｡
今､ x何とかと呼ばれているのは､
これがバスの長さだからだ｡
そしてこれは､ ある時間にどれだけのデータをプッシュできるかを教えてくれる｡
PCI x1カードを使用している場合､ マザーボードへのコネクタは非常に小さく短いため､
x16スロットに比べて少量のデータしか送ることができない｡
このため､ マザーボードではx1とx16が最も一般的に使用され､
x1はモデム､ ネットワークカード､ ワイヤレスカード､ 入力出力デバイス､
オーディオカードなどに使用されます｡
一方､ 通常PCIe x16カードに使われるのはグラフィックカードだ｡
そしてこれは､ 大容量のデータと超高速通信に対応しているからだ｡
PCIeカードは､ Peripheral Component
Interconnect Expressインターフェースとして知られています｡
これはバスに接続し､
外部デバイスや追加拡張カードのためにマザーボードとの間でデータをやり取りする最速の方法です｡
これはポイント・ツー・ポイントのシリアル接続を使用する｡
これは､ スロットに接続された各コンポーネントが､
他のコンポーネントとバスを共有することなく､
マザーボードに直接アクセスできることを意味する｡
これはUSBのようなもので､ 1つのUSBポートに複数のデバイスをチェーン接続し､
すべての帯域幅を共有する必要がある｡
これがPCIe x somethingと呼ばれる理由は､
これらのデバイス専用のトラフィックが何レーンあるかという話だからです｡
このPCI Expressバスがサポートするレーンの総数は､
マザーボードとそのフォームファクターによって決まります｡
これは16か24か32をサポートするかもしれない｡
つまり､ 24レーンをサポートするマザーボードを持っている場合､
x16スロットが2つあっても､ 16と16があれば32になる｡
両方使えば､ 24レーンしか使えないので､
実際に遅くなる｡
家の近くにある高速道路のようなものだと思ってください｡
高速道路に5つの車線があり､ 5台の車が横並びに座っていたとしても､
それぞれの車線があるため､ 好きなだけスピードを出すことができる｡
しかし､ その5車線に6台の車を入れたら､
誰かが誰かの後ろでスピードを落とさなければならなくなる｡
それがPCIeやPCI
Expressを扱うときの考え方です｡
利用できるレーンの数がすべてだ｡
このため､ x4やx8の接続を目にすることは本当に少なくなった｡
ほとんどの場合､ x16やx1といったものを見かけますが､
これは特定のマザーボードで使用できるレーン数を最大化するためです｡
というのも､ ほとんどのマザーボードはこのタイプの構成をよりよくサポートしており､
ほとんどのカードは入出力デバイスのような低速デバイス用にx1として構築され､ x16スロットを使用する場合はビデオ用に高速リザーブを持つようになっているからです｡
PCIeを見ると､ 複数のバージョンがある｡
1､ 2､ 3､ 4､ 5と進んでいく｡
バージョンが上がれば､
転送速度も上がる｡
さて､ 試験だが､ PCIeの転送速度の違いを暗記する必要はない｡
覚えておくべきことは､ PCIe x1はPCIe
x16よりも遅くなるということだ｡
PCI e x16は､ ビデオグラフィックスカードなど､
特にゲーミングコンピュータに使用される｡
一方､ x1スロットは通常､
ネットワークカードやストレージカード､
その他の入出力タイプのデバイスに使用される｡
PCIeのさまざまなバージョンを見るときは､ 数字が大きいほど速度が速くなることを覚えておいてください｡
そして､ これは理にかなっている｡ なぜなら､
ほとんどの技術において､ 新しいバージョンは古い技術や古いバージョンよりも速く､
優れているからだ｡
拡張カードをPCIeスロットに接続すると､ そのスロットから電力を引き出せるようになる｡
デフォルトでは､ すべてのPCIe Expressスロットが25ワットの電力を供給する｡
現在､ 一部のマザーボードでは､
PCIe x16専用のグラフィックアダプタスロットが用意されている｡
また､ マザーボード上の色や見た目､
表記も異なるかもしれない｡
この専用グラフィックカードスロットは､
25ワットの電力ではなく､ 最大75ワットの電力を供給することができる｡
だから､ そのことも念頭に置いておいてほしい｡
PCIeまたはPCI
Expressに関して最後に理解しておくべきことは､
スロットのサイズが異なるため､ 目視でそれが何であるかを知ることができるということだ｡
x1スロットはx4､ x8､ x16スロットより小さい｡
そして､ それぞれが基本的に前のものの2倍の大きさになる｡
つまり､ x1スロットを2倍にすればx4になる｡
x4を2倍にすればx8になる｡
x8を2倍にするとx16になる｡
今より小さいデバイスを持っていても､
大きいカードに入れることができる｡
例えば､ 私のマザーボードには4つのスロットがあり､
x1が2つ､ x16が2つある｡
しかし､ x16スロットにグラフィックカードが1枚入っていて､
x1のカードを3枚入れる必要がある場合でも､
2枚をx1スロットに入れ､ もう1枚のx1をx16スロットに入れれば可能です｡
はい､ x1はx16スロットに適合し､
動作します｡
そのx16スロットは､ それがx1であることを検知し､
速度をダウングレードし､ スロットのその部分を使用してx1デバイスにのみ情報を送信します｡
x1カードをx4､ x8､
x16スロットに挿すわけですから｡
同様に､ ダウンプラグと呼ばれることもできる｡
しかし､ x16カードをx8､ x4､ x1スロットに装着することができる｡
その際､ カードがその機能をサポートしていなければならない｡
そして､ 実際にスロットにフィットしなければならない｡
スロットに装着できても､
スロットはそれと通信するが､
x1スピードでしか動作しない｡
だから､ 設計された正しいスロットに入れるよりもずっと遅くなる｡
というのも､ そのカードは設計されたスロットタイプの全帯域幅を期待しているため､
パフォーマンス上の問題が発生するからです｡
しかし､ x16はx1をサポートできるため､
x1カードをx16のようなものにアッププラグして使用する場合でも､
x1フルスピードで動作するため､ 問題はありません｡
しかし､ 優れたスロットのx16カードをサポートするために､ x1はx16ほど速く走ることはできない｡
さて､ 最後に紹介するのはMini
PCIeと呼ばれるタイプの拡張カードだ｡
そして､ これは標準的なPCIeカードと同じように機能するが､
フォームファクターはより小さい｡
デスクトップやサーバーで使用するような大型の拡張カードではなく､
Mini PCIeを使用することで､ ノートパソコンなどに差し込むことができる｡
一般的に､ Mini PCIeカードはノートパソコンの内部で使用されることが多く､
特にワイヤレス・ネットワークや携帯電話のモデム機能などに使用される｡
ということで､ 拡張カードについて覚えておくべきことは？
まず覚えておいてほしいのは､
最近のデスクトップでは､ 拡張カードの種類はPCIe
x1とPCIe x16しかないということだ｡
ほとんどの場合､ 最新のマザーボードでx4またはx8ポートを見つけるのは本当に難しく､
そのため､ これらのフォームファクターで使用できるデバイスやカードは多くありません｡
PCIe x1カードを見るとき､ コネクタ部分は親指の爪ほどの大きさで非常に小さいので､
識別は非常に簡単です｡
一方､ PCIe x16カードを見ると､ 約6インチか8インチの非常に長いコネクタがある｡
これらのカードを差し込むときは､
コネクタをポートに合わせ､ 押し下げると､
カチッと音がしてカードが所定の位置に挿入され､
その後､ カードをケースにねじ込み､ カードが動いたり､
ぐらついたり､ ソケットから外れたりしないようにします｡
x1カードはモデム､
ネットワーキング・カード､ ワイヤレス・カード､
オーディオ・カードなどに使われる｡
一方､ x16カードは一般的に3Dやゲームシステムのグラフィックカードやビデオカードに使用される｡