PCIe 4.0に対応する環境でPCIe 3.0のNVMe SSDを接続した場合の速度について検証

PCIe 4.0に対応する環境でPCIe 3.0 NVMe SSDを接続した場合、速度は変わるのか軽く検証してみる。

PCI Express 規格について

規格 転送速度 ×1 転送速度 ×4 転送速度 ×16
PCI Express 1.1 250MB/s 1,000MB/s 4,000MB/s
PCI Express 2.0 500MB/s 2,000MB/s 8,000MB/s
PCI Express 3.0 1,000MB/s 4,000MB/s 16,000MB/s
PCI Express 4.0 2,000MB/s 8,000MB/s 32,000MB/s

この表はPCI-Express(以下PCIe)それぞれのバージョンの片方向の転送速度。2012年にPCIe 3.0が登場し、現在の主流はPCIe 3.0である。PCIe 4.0は2017年に公開され、一般向けではRyzen 3000シリーズから対応している。

検証に使用するパソコンの主な構成

CPU AMD Ryzen 9 3950X
CPUクーラー サイズ 風魔弐 SCFM-2000
メモリ G.Skill TridentZ Neo F4-3600C16D-32GTZNC
マザーボード ASRock X570 Phantom Gaming X
ストレージ Samsung NVMe SSD 960EVO 1TB
IMG_5168.jpg

PCIe3.0(x4)規格のNVMe SSDは「Samsung NVMe SSD 960EVO 1TB」を使用する。言うまでもないが、x4接続にて検証する。

ちなみに、この接続状況はフリーソフトの「CrystalDiskInfo」を使用すれば確認出来る。

960EVO1TB_2.jpg

対応転送モードという項目で「PCIe 3.0 x4」となっていればx4で動作している。x4のスロットに接続しているにも関わらず、x2とかx1になっている場合はUEFI(BIOS)を確認する必要がある。接続しているスロットの設定がAutoやx2になっていることが多いので、その場合はx4に設定を変更する。

世代の古いマザーボードだとPCIe 2.0規格のスロットが混ざっていることがあり、アダプター等でPCIeスロットにSSDを接続した場合、「PCIe 2.0 x4」とかになっていることもある。PCIe 2.0はPCIe 3.0に比べると速度は落ちる。

尚、帯域には制限があるのでマザーボードによってはM.2スロットがSATAコネクタと排他になっていたりすることがある。こういった場合、x4に設定するとSATAが動作しなくなったりする。これに関してはマザーボードの仕様なので諦めるしかない。帯域が不足すると速度も遅くなるので、この辺りは上手く接続を工夫して最適な環境を構築しよう。

検証

検証方法は「CrystalDiskMark 」というフリーソフトを実行し、SSDの速度を測定するだけ。マザーボードにゴツいヒートシンクが付いているので、SSDのサーマルスロットリングは発生していない。

960EVO1TB.jpg

「Samsung NVMe SSD 960EVO 1TB」のスペックは、シーケンシャル読み出し3,200MB/s 書き込み1,900MB/sなので、概ねスペック通りの結果が出ている。対応転送モードが「PCIe 3.0 x4」なので「PCIe 4.0 x4」では動作しない。当然の結果である。

「Samsung NVMe SSD 960EVO 250GB」も検証してみる。

960EVO250GB.jpg

やはり結果は変わらない。これらの測定値はPCIe 3.0のマザーボードで測定したものと全く同じである。

まとめ

PCIe 3.0(x4)規格のNVMe SSDは、上位規格のPCIe 4.0に接続しても速度は変わらないということが分かった。熟練のジサカーなら「そんなの当たり前だろう!」と思う結果になったが、初心者は疑問に思うもの。

今回の検証のように、PCIeは上位互換に関しては全く問題ない。また、PCIeは1.0を除いて下位互換もあるので、PCIe 3.0のマザーボードでPCIe 4.0のSSDや拡張カードが使用可能。しかし、この場合はパフォーマンスが低下したり、製品によっては動作しないこともあるので注意が必要。

PCIe 4.0の環境であっても、PCIe 3.0のSSDは問題なく使用可能なので、速度を気にしないのであればわざわざ新しいPCIe 4.0対応のSSDを用意しなくても良いだろう。

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