高速インターフェース規格ガイド　――Serial ATA，3GIO，InfiniBandから10GビットEthernetまで

7.PCI Express（3GIO）

性能は向上，後は普及あるのみ

河村好則

　現在，パソコンに代表されるコンピュータ機器の性能は大きく向上しています．CPUの動作周波数は2GHzを超え，今後も性能は向上し続けるでしょう．SDRAMからRDRAMやDDR SDRAMに替わってメモリのバス帯域幅も広がりました．データ転送速度は今後も向上し続けるでしょう．

　一方，I/Oの帯域幅の向上は，CPUやメモリの向上のペースについていっていません．今後はI/Oの帯域幅の向上が重要になってきます．そこで登場したのが「PCI Express（コード・ネームは3GIO）」です．PCI Expressは米国Compaq社，米国Dell社，米国Hewlett-Packard社，米国IBM社，米国Intel社，米国Microsoft社が中心となって策定を行っています．

●1リンク2.5Gbpsで，32リンクまで拡張可能

　PCI Expressは，シリアルの接続であり，それぞれのデバイスの間は1対1で接続されます（図7）．送信と受信は別々のリンクを使い，符号化方式としては8b/10b方式を採用するため，クロックはデータ信号に埋め込まれます．それぞれのリンクは低電圧の差動信号となり，データ転送速度は片方向で2.5Gbpsです．さらに転送能力が必要な場合，これらのペアの信号を2，4，8，12，16，32と束ねることができます．例えば，32リンク束ねた場合は，リンクが一つのときと比べて32倍の速度によるデータ転送が可能となります．

　PCI Expressでは，現在のPCIのアドレッシング・モデルと互換性を持たせています．これにより，現在のOS，アプリケーション，ドライバなどをそのまま動作させることができます．また，PCI Expressは従来のPCIに対して，QoS（quality of service）やホット・プラグ，ホット・スワップ，パワー・マネージメントなどの拡張が行われています．

　PCI Expressは，現在のPCIバスやAGPバス，メモリ・ブリッジとI/Oブリッジの間を接続するバスなどの代わりに使用されます（図8）．それぞれの接続は，必要となる転送能力に応じてリンクの数を変えることができます．また，PCIでは80ピン以上のコネクタが必要なのでパソコンの外部にバスを出すことが困難でしたが，PCI Expressではコネクタが数ピンのため，容易にパソコン外部にバスを引き出せます．これにより，PCI Expressを用いるとPCIでは実現が難しかった形状のパソコンなども実現できます．

●サーバやワークステーションだけでなく通信分野も

　PCI Expressの仕様は，現在PCI-SIGでレビューされています．今後は，PCI-SIGがPCI Expressの普及活動を行う予定です．PCI Expressは，従来のPCIのソフトウェアと互換性を持っているため，現在PCIが入っているパソコンやサーバ，ワークステーションなどに使用されるでしょう．さらに，PCI Expressは信頼性の向上，そのほかの機能の拡張により，通信の分野での使用も考えられています．

〔図7〕PCI Expressの物理的接続
一つのレーン（通信チャネル）のルーティングは，ほかのルーティングから独立している．ルート計算処理の負荷は，パラレル・バスの場合と比べて緩和されている．

〔図8〕PCI Expressを用いたデスクトップ・パソコンの例
このブロック図はデスクトップ・パソコンのアーキテクチャを示している．グラフィックスやノース/サウス・ブリッジ，ローカルI/O，拡張バスの接続はすべてPCI Expressで実装されることがわかる．

かわむら・よしのり
インテル（株）