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PCI Express の転送方式･転送レート

PCI Express の転送方式

PCI Express の転送方式
PCI Express の転送方式

PCI Express の基本となるのは、片方向のポイント・ツー・ポイント接続を、双方向分となるように2本単位（この最小構成を「レーン」と呼ぶ）でまとめた転送方式になります。

それぞれの伝送路のデータ幅は1bitで、0.8Vで差動駆動されるシリアル接続となっており、伝送路をシリアル化することで信号線の数を減らすことができ、高性能と低価格の実現が可能です。

PCI Express の各リビジョンにおける、1レーン分のデータ・レートは以下のようになっております。

  • PCI Express 1.0 (Gen 1) 2.5Gbits/s
  • PCI Express 2.0 (Gen 2) 5Gbits/s
  • PCI Express 3.0 (Gen 3) 8Gbits/s
  • PCI Express 4.0 (Gen 4) 16Gbits/s

PCI Express の転送レート

PCI Express の実際の転送速度ですが、PCI Express では Gen 1/Gen 2 では 8b/10bエンコーディング（8bitのデータを10bitに変換する符号化）、Gen 3/Gen 4 では128b/130bエンコーディング（128bitのデータを130bitに変換する符号化）に、クロック信号が埋め込まれているため、実際の帯域はGen 1/Gen 2 では20%分、Gen 3/Gen 4では1.538%分減ることになります。
つまり、PCI Express の実行データ転送レートはそれぞれ

  • PCI Express 1.0 (Gen 1) 2.0Gbits/s (2.5Gbits/s×80%）
  • PCI Express 2.0 (Gen 2) 4Gbits/s (5Gbits/s×80%）
  • PCI Express 3.0 (Gen 3) 7.877Gbits/s (8Gbits/s×98.462%）
  • PCI Express 4.0 (Gen 4) 15.754Gbits/s (16Gbits/s×98.462%）

になります。（詳細は下記参照）

PCI express Width x1 x2 x4 x8 x16 x32
Gen 1 理論値 2.5Gbps 5.0Gbps 10.0Gbps 20.0Gbps 40.0Gbps 80.0Gbps
実効値 (8b10b) 2.0Gbps 4.0Gbps 8.0Gbps 16.0Gbps 32.0Gbps 64.0Gbps
Gen 2 理論値 5.0Gbps 10.0Gbps 20.0Gbps 40.0Gbps 80.0Gbps 160.0Gbps
実効値 (8b10b) 4.0Gbps 8.0Gbps 16.0Gbps 32.0Gbps 64.0Gbps 128.0Gbps
Gen 3 理論値 8.0Gbps 16.0Gbps 32.0Gbps 64.0Gbps 128.0Gbps 256.0Gbps
実効値 (128b/130b) 7.877Gbps 15.754Gbps 31.508Gbps 63.015Gbps 126.031Gbps 252.062Gbps
Gen 4 理論値 16.0Gbps 32.0Gbps 64.0Gbps 128.0Gbps 256.0Gbps 512.0Gbps
実効値 (128b/130b) 15.754Gbps 31.508Gbps 63.015Gbps 126.031Gbps 252.062Gbps 504.123Gbps

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