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導入する前のアドバイス

1.3. x86サーバーにおける一般的な規格および用語

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1.3.3. PCI

ここではx86サーバーにおける一般的な技術用語のなかで、PCIに関係するものをまとめています。

  • PCIの仕様
    下の表はPCIバス・リビジョンの策定の歴史です。全てのリビジョンには下位互換性がありますので、PCI-X 2.0の仕様に対応したシステムは、一部例外はありますが、PCI-X 1.0やそれ以前のPCI規格に対応したPCIカードを利用することができます。

    リビジョン 策定年 クロック 信号電圧 最大帯域幅
    32bitバス 64bitバス
    PCI 1.0 1992 33MHz 未定義 133MB/s 266MB/s
    PCI 2.0 1993 33MHz 5 or 3.3V 133MB/s 266MB/s
    PCI 2.1 1995 33MHz 5 or 3.3V 133MB/s 266MB/s
    66MHz 3.3V 266MB/s 533MB/s
    PCI 2.2 1998 33MHz 5 or 3.3V 133MB/s 266MB/s
    66MHz 3.3V 266MB/s 533MB/s
    PCI 2.3 2002 33MHz 5 or 3.3V 133MB/s 266MB/s
    66MHz 3.3V 266MB/s 533MB/s
    PCI-X 1.0 1999 66MHz 3.3V 266MB/s 533MB/s
    100MHz 3.3V 400MB/s 800MB/s
    133MHz 3.3V 533MB/s 1.07GB/s
    PCI-X 2.0 2002 66MHz 3.3V 266MB/s 533MB/s
    100MHz 3.3V 400MB/s 800MB/s
    133MHz 3.3V 533MB/s 1.07GB/s
    266MHz 3.3V and 1.5V 1.07GB/s 2.13GB/s
    533MHz 3.3V and 1.5V 2.13GB/s 4.27GB/s
    PCIリビジョン

  • PCIスロットの形状とPCIカード
    PCIスロットには、32-bitと64-bitのバス幅をもつものがあり、それぞれに信号電圧が3.3-voltと5-voltのものがあります。信号電圧によってスロットの形状が異なるため、以下のように4種類の形状のスロットが存在します。
     
    PCIスロットの形状
    PCIスロットの形状

    PCIカードとPCIスロットのバス幅は完全な相互互換性があるため、32-bitのカードは64-bitのスロットに、64-bitのカードは32-bitのスロットで利用することができます。(64-bitのカードを32-bitのスロットで利用した場合はデータ転送速度が下がります。)しかし、信号電圧に関しては相互互換性が無く、スロット側は一定の信号電圧しか取り扱うことができません。PCIカード側には、一定の電圧しか取り扱えないカードの他に、3.3-voltと5-voltの両方の電圧で動作するユニバーサルカードというものがあります。一定の電圧しか取り扱うことができないカードは、スロット側の電圧と適合した場合のみ利用することができ、ユニバーサルカードは全ての形状のスロットで利用できます。尚、PCIカードには電圧の異なるスロットへ間違って差し込むことがないように、コネクター部分にシグナルキーと呼ばれる切込みがあります。

  • PCI Express
    PCI Expressはシリアル化とポイント・ツー・ポイント接続により信号線の数を減らし、高性能とコネクターの小型化を実現した新しい拡張バスの規格です。PCI-Xが従来のPCIと完全な下位互換性を提供しているのに対して、PCI ExpressはソフトウェアレベルでのみPCIとの互換性を維持しています。PCI Express 1.1 では、双方向のポイント・ツー・ポイントの伝送路ペアをレーンと呼び、1レーンの1方向当たりのデータ・レートを2.5Gb/sと規格化しています。このレーンを複数束ねて広帯域にした、x4(10Gbit/s)、x8(20Gbit/s)、 x16(40Gbit/s)があります。尚、最新の仕様となるPCI Express 2.0では、1レーンあたりの通信速度が2倍となっており、1レーンの1方向当たりのデータ・レートは5.0Gb/sとなっています。
     
    PCI ExpressとPCI-Xの信号線の違い
    PCI ExpressとPCI-Xの信号線の違い

    PCI Expressのコネクター
    PCI Expressのコネクター

    PCI Expressは、クライアントPCではグラフィックカードのインターフェイスとして利用が広まっていますが、サーバーの分野ではファイバーチャネルアダプターやイーサネットアダプターなどの広帯域入出力カードのインターフェイスとして利用されています。

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