PCI Express のグラフィックスに関する FAQ

PCI Express (PCIe) は、周辺機器コンポーネント 相互接続 (PCI)、PCI-X、高速グラフィックス ポート (AGP) を置き換えるように設計された I/O バス テクノロジです。 高度な機能と帯域幅の増加を提供することで、PCIe は PCI、PCI-X、AGP の多くの欠点に対処します。 PCIe は、PCI Local Bus Specification 2.3 との完全なソフトウェア互換性を維持し、PCI と PCI-X の並列マルチドロップ バス アーキテクチャをシリアルのポイントツーポイント接続バス アーキテクチャに置き換えます。

2 つの PCIe デバイスが 1 つのリンクで接続され、各リンクは 1 つまたは複数のレーンで構成されます。 各レーンは、2.5 Gbpsのトラフィックを逆方向に伝送する2つの低電圧差動信号ペアで構成されています。 一方のペアは送信に使用され、もう一方のペアは受信に使用されます。 リンクの帯域幅をさらに増やすために、2 つの PCIe デバイス間で複数のレーン (x1、x2、x4、x8、x12、x16、x32 レーン) を並列に配置し、個々のレーンの帯域幅を集計することができます。

PCIe ハードウェアは、Microsoft Windows 2000 および Microsoft Windows XP オペレーティング システムの PCI ソフトウェアとの下位互換性があります。 高度な PCIe 機能は、Windows Vista 以降のバージョンの Windows でのみネイティブにサポートされています。

• XPDM: Windows XP ディスプレイ ドライバー モデル。

• WDDM: Windows Vista ディスプレイ ドライバー モデル。 WDDM はグラフィックス ドライバー インフラストラクチャの大幅な進化であり、XPDM ドライバーと下位互換性があります。

• GART: グラフィックス アドレス再配置テーブル。ディスプレイ アダプターに非線形メモリの線形ビューを表示するハードウェア。

• DCT: 互換性テストを表示します。 ビデオ ドライバーは、Windows 認定プログラムに準拠し、Microsoft によってデジタル署名されるために、これらのテストに合格する必要があります。

• WHQL: Windows ハードウェア品質研究所。 ハードウェアの Windows 認定プログラムを担当する Microsoft 内の organization。

グラフィックスでは、使用可能な帯域幅よりも多くの帯域幅を常に使用できることはよく知られています。 グラフィックス データ転送により、PCI バス上の最大トラフィックが発生します。 グラフィックスの需要と複雑性の継続的な増加のために、最終的に PCI バスが不十分となり、これが AGP の発明を導きました。 現在、当社では、AGP が実現できる範囲の上限を押し上げていますが、より良いソリューションが必要です。 PCIe は帯域幅の可用性において AGP を上回り、近い将来に拡張の余地が増えます。 リンク内のレーンの数を増やすことで、グラフィックス アダプターは、帯域幅の増加とデータ転送の高速化を利用できます。 たとえば、X16 リンクを使用するグラフィックス アダプターの帯域幅は、各方向で 4 Gbps です。

PCIe によって提供される帯域幅が高いことを考えると、システムは既に AGP から PCIe に移行しています。 通常、システムが AGP コネクタと PCIe コネクタの両方を提供することはありません。

Windows Vista の PCI Express Graphics

Windows Vista ディスプレイ ドライバー モデル (WDDM) には、64 ビット アドレス指定モードが GPU でサポートされているなど、PCIe グラフィックス アダプターに固有の要件があります。 ただし、少なくとも 40 ビットの物理アドレス ビットを実装する必要があります。 実装されていないビットは強制的にゼロにする必要があります。 これらの要件は、Windows XP ディスプレイ ドライバー モデルには適用されません。

PCIe Graphicss & AGP

上記の帯域幅に関する考慮事項に加えて、AGP と PCIe には他にもいくつかの違いがあります。

定義上、AGP には、グラフィックス デバイスに、非線形システム メモリの線形ビューを提供するグラフィックス アドレス再配置テーブル (GART) を備えたチップセットが必要です。 ただし、PCIe では、メモリ線形化ハードウェアは、チップセットではなく、グラフィックス デバイスそのものに存在している必要があります。 そのため、PCIe でのメモリの線形化のドライバーのサポートは、AGP スタイルの別の GART ミニポート ドライバーとしてではなく、ビデオ ドライバーに存在する必要があります。 Windows XP ドライバー モデル (XPDM) ドライバーで非ローカル ビデオ メモリを使用するグラフィックス ハードウェア ベンダーは、メモリ線形化ハードウェアと対応するソフトウェアの両方を実装する必要があります。 WDDM と互換性のあるすべての PCIe グラフィックス アダプターが、ハードウェアとソフトウェアでのメモリの線形化をサポートすることが必要となっています。

AGP は、グラフィックス アダプター専用であり、他のデバイス クラスでは使用されていません。 PCIe は、以前 PCI を使用していたすべてのデバイス クラスで使用することを目的としています。 AGPでは、多くのビデオ ドライバがチップセットを直接プログラミングし、グラフィックス スタックのクラッシュやメモリ破損などの深刻な悪影響を及ぼしました。 PCIe は、システム内のすべてのデバイスに使用されるため、ビデオ ドライバがチップセットを直接プログラムしないことが、一層重要となります。

PCIe ビデオカード Windows XP で動作しますか?

はい。 PCIe は PCI と互換性のあるソフトウェアです。 PCIe ハードウェアは、PCI をサポートするオペレーティング システムで動作します。

PCIe グラフィックスは AGP と共存していますか?

一部のチップセットでは、AGP と X16 PCIe の両方がサポートされています。 一部のマザーボードには、このようなチップセットを使用する AGP と X16 PCIe スロットの両方があります。

マルチモニター構成は PCIe グラフィックスで機能しますか?

PCIe のマルチモニター構成は、PCI と同様に機能することが想定されています。 同様に機能するかどうかは、マザーボードの製造元によって異なります。 たとえば、x16、x8、x8 の 3 つのモニター構成では、マザーボードに x16 スロットと x8 スロットが 2 つ存在する必要があります。

PCIe Graphics を使用した場合のパフォーマンスへの影響は何ですか?

高速 PCIe グラフィックス ソリューションは、AGP よりも優れたパフォーマンスを実現します。 通常、PCIe グラフィックス カードでは x16 PCIe スロットが使用されます。 これは、4 Gbps の帯域幅に変換されます。 これは既に AGP 8X よりも 2 倍増加しています。 この場合、"x1" はスロットに 1 つの PCIe レーンがあることを意味します。 これは、AGP 1X によって提供される帯域幅および PCI の 2 倍 (132 Mbps) と同じです。

さらに、AGP 仕様では "スヌーピング" はサポートされていません。これは、プロセッサがそのメモリをキャッシュしないようにするために、デバイスで使用されるメモリをキャッシュされていないか、プロセッサによって組み合わせて書き込む必要があることを意味します。そうしない場合、CPU と GPU の間のサーフェスのハンドオフの間に高価なキャッシュ フラッシュを実行する必要があります。 したがって、そのメモリへのプロセッサ読み取りアクセスは非常に遅くなります。

PCIe はスヌーピングをサポートします。 このような共有メモリをキャッシュ可能としてマップし、CPU と GPU の間の一貫性を維持できるようになります。 スヌーピングされたトランザクションは、不要なトランザクションよりも低速ですが、CPU は共有メモリを全速度で読み取ることができ、キャッシュをフラッシュする必要がないため、一部のシナリオではパフォーマンスが向上する可能性があります。

n レーン PCIe スロットは、(p > n?) の場合に、p レーン PCIe グラフィックス カードと互換性がありますか? n > p はどこにありますか?

x16 グラフィックス カードを x8 スロットに接続することはできません。 ただし、必要に応じて、x8 カード PCIe カードを x16 スロットに接続できます。 p レーン PCIe カードは、(n > p) の場合に、n レーンの PCIe スロット (n > p) で何らかの速度で動作します。 n < p の場合 < 、これは当てはまりません。

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