PCIe NVMe アダプターが半分の速度で動作する理由

PCIe アダプターは、追加の M.2 SSD や SATA ドライブから 10 ギガビット ネットワーク アダプターや Wi-Fi カードまで、あらゆるものを追加するための究極のソリューションです。これらはマザーボード上で最も高速な拡張形式ですが、見た目ほど確実ではありません。適切なアダプターを適切なスロットに適合させないと、ハードウェアのパフォーマンスが大幅に制限される可能性があります。

PCIe アダプターは優れたものですが、正しく使用する必要があります

プラグアンドプレイほど単純ではありません

PCIe アダプターは、老朽化し​​た PC にあらゆる種類の機能を追加できる非常に便利なガジェットです。たとえば、マザーボードのネイティブ スロットを使い果たした場合に、超高速 NVMe M.2 ドライブを追加するのに最適なソリューションです。

結局のところ、M.2 スロットと PCIe スロットはどちらも同じタイプの PCIe レーンを使用して、CPU またはチップセットと NVMe 間の通信を容易にします。 NVMe が M.2 スロットに直接接続されているか、PCIe アダプターを介して接続されているかにかかわらず、パフォーマンスはほぼ変わりません。

かなりの帯域幅を必要とするが、PCIe スロットに簡単に接続できるその他のアダプターには、2.5GbE、5GbE、および 10GbE ネットワーク アダプター、Wi-Fi 7 カード、マルチポート SATA 3.0 コントローラー、GPU ライザー ケーブル、さらには超高速 USB4 I/O 拡張カードなどがあります。

これらすべてが可能になる理由は、PCIe インターフェイスが提供する驚異的な量のスループットのおかげであり、新世代ごとにレーンあたりの転送速度が前世代と比較して 2 倍になっています。各世代がさまざまなレーン数で提供する帯域幅は次のとおりです。

PCIe アダプターとアドイン カードは通常、下位互換性があり、小さいアダプターを大きいスロットに物理的に取り付けることができます (たとえば、x4 カードは x8 および x16 スロットに収まります)。

間違ったアダプターまたは間違った PCIe スロットを使用すると、デバイスの速度が大幅にボトルネックになる可能性があります

新しいアダプターを購入する前にリサーチを行ってください

PCIe アダプターに関するボトルネックは、実際には驚くほど一般的です。チェーンの強さは最も弱いリンクの強さのみであるため、アダプターで間違った PCIe スロットを使用したり、古いアダプターを使用したりすると、デバイスの速度が大幅にボトルネックになる可能性があります。

ハードウェアとアダプターまたはスロットの間にこのような不一致があると、パフォーマンスが大幅に無駄になる可能性があります。たとえば、追加料金を払って最大 14,700MB/s の速度に達する PCIe 5.0 NVMe SSD を入手したにもかかわらず、それを PCIe 4.0 x4 スロットに接続するか、PCIe 4.0×4 アダプターを使用すると、ドライブの潜在的な最大速度が事実上半分に低下することになります。

マザーボードが PCIe 5.0 を宣伝しているからといって、必ずしもすべての PCIe スロットが最新世代であることを意味するわけではないことに注意してください。X870 や Z890 のようなハイエンド モデルを使用していない限り、最上位の PCIe スロットのみが PCIe 5.0 をサポートしている可能性が非常に高くなります。

PCIe 4.0 NVMe に適切な PCIe 4.0 x4 アダプターを購入した場合でも、それが正しいスロットに接続されていることを確認する必要があります。少なくとも 4 レーン幅 (x4) の PCIe 4.0 または 5.0 スロットである必要があります。つまり、レーンは x4 アダプターと物理的に接触しないため、PCIe 3.0 x16 スロットではドライブの可能性を最大限に発揮することは期待できません。

マザーボードに複数の 5.0 および 4.0 スロットがある場合でも、特定の M.2 スロットに NVM がすでに取り付けられている場合は、レーン共有により無効になったり、帯域幅が半分になったりする可能性があることに注意してください。プロセッサ自体でも、最大 PCIe バージョンとレーン サポートが制限される場合があります。

また、一部のアダプターには 16 レーンがあるように見える物理コネクタが搭載されている場合がありますが、それでも最初の 4 レーンでしか機能しないことに注意してください。良い例は、Sabrent NVMe M.2 SSD – PCIe x16/x8/x4 アダプター カードです。

仕様では、論理インターフェイスは x4 に制限されていると記載されており、アダプターの写真をよく見ると、PCB 上にトレースがあるのは最初の 4 レーンのみであることがわかります。残りのピンはブレを軽減するブランクです。

解決策は簡単です。マザーボードのマニュアルを読み、適切なアダプターを購入します。

PCIe レーンをユーザーに不利に機能させるのではなく、ユーザーに有利に機能させる

このようなインターフェイス速度の上昇を回避する唯一の方法は、目的に適したアダプターを確実に入手し、マザーボードの正しい PCIe スロットを使用することです。セットアップを完了する前に、マザーボードの PCIe レイアウトを確認し、細字部分を読む必要があります。

たとえば、私の ASRock B650M PG Riptide マザーボードには PCIe 4.0 x16 スロットが 2 つありますが、マニュアルを見ると、一番下のスロットは x4 モードのみをサポートしていることがわかります。 7.9GB/s の制限は PCIe 4.0 NVMe としてはまだ完璧ですが、グラフィックス カードなどには使用すべきではありません。

一方、他のスロットはPCIe 3.0 x1のみです。上限はわずか 985MB/s なので、高帯域幅アダプターとして使用するには理想的ではありません。

逆に、一部のハイエンド マザーボードはレーン共有をサポートしており、x8 でプライマリ スロットを実行して、残りの 8 レーンをセカンダリ スロットに「与える」ことができます。大きな妥協のように聞こえるかもしれませんが、比較的ハイエンドのグラフィックス カードでも、通常、x8 速度に落としてもパフォーマンスが低下するのは数 % だけです。

ハイエンドのマザーボード専用のもう 1 つの機能は分岐です。これにより、単一スロットのレーンを複数の小さな経路に「分割」できます。たとえば、マザーボードに PCIe 5.0 または 4.0 x16 スロットがある場合、それを 4 つの個別の x4 接続に分離できます。

これにより、マザーボード上の PCIe スロットを 1 つだけ使用しながら、最大 4 台の NVMe ドライブをホストできるこの ASUS Hyper M.2 x16 Gen5 カードなど、あらゆる種類のクールなハードウェアを実行できるようになります。最大スループット 512Gbps (64GB/秒) により、非常に高速なストレージ構成を作成できます。

無料の PCIe スロットを活用しますが、正しい使い方を学びましょう

アダプターの性能は、それを差し込むスロットによって決まります。

PCIe アダプターは素晴らしいソリューションですが、最初に互換性を確認する必要があります。 NVMe ドライブまたはネットワーク カードのボトルネックを回避するには、必ず最初にマザーボードのマニュアルを参照して、適切なアダプターが適切なスロットに適合していることを確認してください。