マザーボードの PCI Express レーン数を、CPU 対応レーン数よりも多くできる理由

スイッチチップを使用して、レーン数を増やしている

CPU には、PCI Express コントローラーが内蔵されています。PCI Express コントローラーによって対応レーン数が異なりますので、PCI Express コントローラー、すなわち CPU によってレーン数の上限が決まってきます。

ところが、マザーボードによっては、PCI Express コントローラーの対応レーン数よりも、多い製品が見られます。

例えば、PCI Express コントローラーの対応レーン数が16であり、そのような PCI Express コントローラーを内蔵する CPU を搭載可能なマザーボードでは、通常はマザーボードの対応レーン数も、そのまま16となりますが、32等の対応レーン数が増えているマザーボードも見られます。

対応レーン数が増えているマザーボードでは、スイッチチップを使用して対応レーン数を増やしています。スイッチチップは、基本的にレーン数を分割するために使用されます。

例えば、マザーボードに PCI Express x16 の拡張スロットが2つあり、レーン数の上限は16だとします。スイッチチップがなければ、一方の拡張スロットで16レーン動作させる事しかできませんが、スイッチチップを使用すれば両方のスロットで8レーン動作させる事ができるようになります。

スイッチチップは分割だけでなく、レーン数を増やすために使われる場合もあり、上記の例のマザーボードで言うと、例えばレーン数を2倍に増やして、両方のスロットで16レーン動作させる事ができるようになります。

もちろん PCI Express コントローラーの対応レーン数は増えてはいませんので、帯域、すなわち一度に伝送可能なデータ量は変わりません。

スイッチチップによって、レーン数を分割するだけなら帯域不足は起きませんが、レーン数を増やすと帯域不足が起きる場合があります。

例えば、以下のように16レーンが、スイッチチップによって16レーン×2=32レーンに増えたとします。

PCI Express
コントローラー
分岐 PCI Express x16
拡張スロット
16レーン (1)16レーン
(2)16レーン

(1)の拡張スロットと(2)の拡張スロットを合わせたデータ伝送量が、16レーンの帯域を超えなければ問題ありませんが、16レーンの帯域を超えるとなると、データが詰まってしまいます。

そうなってしまえば、拡張スロットに搭載されている PC パーツは正常に動作しなかったり、本来の性能を発揮できなくなったりします。

拡張スロットに搭載する PC パーツは、常に帯域をフルに使用しないので、帯域不足になる可能性は低いですが、スイッチチップによってレーン数が増えているマザーボードで、拡張スロットに搭載する PC パーツが正常に動作しない、または本来の性能を発揮しない場合は、帯域不足が原因である可能性があります。

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2015/06/19 更新