USB 3.0、SATA 6Gb/s、マザーボード、そしてボトルネックの克服

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USB 3.0 と SATA 6Gb/s のボトルネックと解決策

AMD 700および800チップセット（ノースブリッジとサウスブリッジの両方）はすべてPCI Express 2.0を完全にサポートしていますが、IntelのPCIe 2.0サポートはノースブリッジ/プロセッサベースのインターフェースに限定されています（Intelは2.5 Gb/sの制限があるにもかかわらず、P55などのプラットフォームではPCIe 2.0をサポートしていると主張し続けています）。そのため、AMDプラットフォームで帯域幅のボトルネックが発生する可能性は低いでしょう。

しかし、P55ベースの新しいマザーボードを探しているとしましょう。まだいくつか選択肢があります。Intelコントローラーは通常、簡素化のためPCI Expressレーンを1つしか使用しません。もちろん、ホストシステムとの接続に2レーンまたは4レーンを使用すればパフォーマンスのボトルネックを解消できますが、ほとんどのコンシューマー向けマザーボードはx1とx16スロットしか提供していないため、この方法は現実的ではありません。

最初の解決策は、既存のPCIe 1.1レーンにUSB 3.0およびSATA 3.0コントローラーを接続することです。これにより、最大帯域幅は250MB/秒になります。しかし、このアプローチは第3世代SATAのパフォーマンスをSATA 3Gb/秒の水準以下に抑えてしまうため、避けるべきです。また、USB 3.0のボトルネックにもなります。個々のUSB 3.0ドライブでは、このボトルネックはそれほど顕著ではないかもしれませんが、2台のドライブを並列で動作させると（またはSSDのスループットが300MB/秒を超えると）、このボトルネックの影響は大きくなります。 

この課題をきちんと克服した例を見たい方は、AsusのP7P55D Premiumマザーボードをチェックしてみてください。PLX 8613チップを搭載し、複数のPCIe 1.1レーンの帯域幅を1つのPCIe 2.0リンクに凝縮しています。レイテンシの点では完璧ではありませんが、複数のPCIe 1.1リンクよりは優れています。残念ながら、このマザーボードは高価で、多くのメインストリームユーザーが購入できる価格を超えています。200ドル未満で購入できるP7P55D-E Proは、メインストリームユーザーにとってより魅力的な製品と言えるでしょう。「スイッチング性能は完璧」です。

帯域幅の制限を克服する2つ目の方法は、USB 3.0やSATA 6Gb/sコントローラーなどの高速コンポーネントをプライマリPCI Express 2.0レーンに接続することです。これにより、16本のメイングラフィックレーンが高速ストレージインターフェースと帯域幅を共有することになります。GigabyteのP55A-UD6はこのソリューションを採用しています。しかし残念ながら、USBコントローラーとSATAコントローラーを実際に使用すると、グラフィックカードはx8モードに低下してしまいます。さらに悪いことに、CrossFireモード（2つのx8リンクを使用）で動作させると、USBコントローラーとSATAコントローラーは2.5Gb/sリンクに低下してしまいます。いずれにせよ、最新規格のサポートを追加するためにパフォーマンスを犠牲にすることになります。

最後に、利用可能な帯域幅をより柔軟に割り当てることができます。これは、GigabyteのP55A-UD7マザーボードで実現されており、-UD6の制限を回避します。-UD7にはnForce 200ブリッジが搭載されており、プロセッサのPCI Express接続を多重化することで、より幅広いグラフィック構成（SLIサポートの追加も含む）をサポートします。また、オンボードの次世代SATAおよびUSBコントローラーを有効にするには、PLX PEX 8608スイッチが必要です。

MSI と Gigabyte は、PLX 8608 PCI Express スイッチを使用して、利用可能な 16 個の PCI Express 2.0 レーン、複数の x16 スロット、および USB 3.0 や SATA 6Gb/s コントローラなどの高速デバイス間で動的な帯域幅の切り替えを可能にします。