【コラム】

セカンド・オピニオン

100 バスのアーキテクチャ - 過去から未来へ(61)

 

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プロトコル(その26):PCI-Express(その4)

では何故PCI-Expressが普及を急がないか? というと、「そこまでの需要が無いから」というのが率直な答えである。PCI Busは132MB/secの帯域を持つ訳だが、この帯域をフルに使う要求というのはそれほど多くない。

例えばPCを例に取れば、グラフィックカードを別にすると、殆どのケースで132MB/secは十分である。GbEでも、理論上のピークは250MB/secということになるが、実際はロングパケットを使った構成でなければ50~60MB/sec程度でしかない。その他のデバイスも大体似たようなもので、これを超える可能性があるのは最近のHDDを使ってRAID0などを組んだ場合程度だろう。

ただ32bit/33MHz PCIを超えるものについては64bit/66MHzのPCI Busとか、更にその上にはPCI-X Busも控えており、PCI Busでは帯域が足りないな用途に関してはこれらを使う事で解決するから、急いでPCI-Expressに移行する必要はまずない。

PCI-Expressがもう一つのメリットとして挙げている「配線の容易さ」に関しても、だからといって急いで切り替えを行う必要は無いだろう。既に配線を行うEDAツールが、PCI BusやPCI-X Busに対応しているから、せいぜいがルーティングに要する時間が増えるだけの話である。むしろ、データクロック自体が低い(PCI-X Busでも133MHz止まり)から、基板のレイアウトや製造の際に、PCI-Expressを使うときほどシビアに電気特性を考慮する必要が無く、作りやすいとも言えるほどだ。要するに「現状」を見据えている訳ではないのだ(このあたりが、今すぐ使う事を前提としたHyperTransport Linkとの大きな差である)。

PCI-SIGがここまでのんびり構えるのは、かつてはPCI Busの普及にも非常に時間が掛かったことを覚えているからである。PCI Busが最初にインプリメントされたのは1993年に出荷されたPentium用の82430LXチップセットだったと記憶しているが、何しろこのチップセットはBus Master DMAすらまともに動かないもので、当然ながら対応するPCIカードも殆ど市場に無い状態。唯一ビデオカードだけは早いタイミングからPCI Busに対応していたが、このあたりは現状と良く似ている。

こうした状況が多少なりとも解消してきたのはPCI対応チップセット(というかPentium対応チップセット)としては4世代目にあたる82430HXが登場するあたりからだった。もっとも、この時点でもまだPCI BusがDefact Standardと言えたかどうかは微妙なところ。高速バスとしてはEISA/MCAなどの規格がほぼ死に絶えた関係もあってPCI Busが唯一のソリューションとなったが、汎用I/O Busとしてはまだ敷居が高かった状態。実際この時期にPCIのBus Master Deviceを作ろうとすると、とんでもなく高くつく状態で、結果としてPCI Bus対応でありながら、PIOのみ(つまりBus Master DMAが不可能)といったカードもかなり多く、そうなるとISA Busと殆ど性能が変わらない場合もあったりしたわけで、この時点でもISA BusはまだDefact Standardでありつづけた。

結局ISA BusがDefact Standardの座を追われて衰退してゆくのは、IntelとMicrosoftがPC95というスペックでLegacy Bus(=ISA Bus)のサポート打ち切りを示唆した事に加え、Intelが1999年に発表したIntel 800シリーズの新チップセットでISAバスのサポートを止めた(*1)あたりからになる。

実にPCI Busが出てから6年が経過している訳だ。実はこの頃になると、PCI Bus Masterの実装もかなり楽になってきている。当時はBus Masterに必要なロジックを1チップで構築しようとすると、かなり高速なデバイス設計をせねばならなかったのが、この当時は普通にロジックを組んでもPCI Bus Masteringに必要な速度が出るようになったから、インプリメントも普通に出来る様になり、ISA Busでも済むようなデバイスですら全てPCI Busに移行を始めている。つまり完全にDefact Standardと呼ばれる位置に達するまで、5年以上掛かっている訳だ。

PCI-Expressについても、(5年も掛けるかどうかはともかく)ある程度の期間は移行に必要である事をPCI-SIGは公式に認めている訳で、従って急ぐ必要性はどこにも無い訳だ。汎用バスは幅広く利用されているから、それを急速に置き換えるというのは大混乱を招くことになる。そうした混乱はPCI-SIGの望むところではないから、というのは実に理路整然とした話である。

まぁもっともこれは表向きの話で、裏から見ると「急げない」という厳然たる事実もあったりする。これには技術的な問題と政治(経済?)的な問題が絡んでいる。技術的な問題は、PCI-Expressをフルファンクションでインプリメントしようとすると、PHYに関してはStandardな0.18μmプロセスでも実現できるが、MACがとても0.18μmプロセスでは収まりきれず、最低0.13μmプロセスが必要。幅広い普及には恐らく90nmプロセスが必要という事実があり、現在のプロセスでは安価に構築するのが不可能だからだ。一方政治的な理由としては、先行者利益を確保する必要があるからである。このあたりを次にご説明しよう。

(*1) 厳密にはLPC(Low Pin Count)BusというI/O接続用ローカルバスにISA Bus Bridgeを接続することで対応できたから、Intel 810/815を使いながらも、ISA Busを搭載したマザーボードは存在した。ただ、その前のIntel 440BX/GXまではサウスブリッジにISA Bus I/Fが搭載されていたから、これが大きな方向転換であることは事実だ。

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インデックス

連載目次
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第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
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第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
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第68回 バスのアーキテクチャ - 過去から未来へ(29)
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第39回 NuCORE Image Processor - Embedded Processorの一断層(8)
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第31回 パーソナルな64bit環境はいつ手に入る?
第30回 64bit Rhapsody 新しい地平を切り開くItanium(10)
第29回 64bit Rhapsody 新しい地平を切り開くItanium(9)
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第20回 64bit Rhapsody OSを持たないハードウェアの悲劇(4)
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第16回 64bit Rhapsody IA-32とYamhill(5)
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第11回 64bit Rhapsody Hammerの理想と現実(7)
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第4回 64bit Rhapsody それでもある64bitの需要(2)
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第2回 64bit Rhapsody 一人歩きする64bit(2)
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