ゲーマーのためのPC構成術

ゲーム性能を最大化するPCIeレーン配分：GPU・SSD・拡張カードの最適な接続構成

Tags: PCIe, NVMe SSD, GPU, マザーボード, PCIE Gen5

最新のPCパーツを組み合わせて高性能なゲーミングPCを構築される際、多くの情報の中から最適なパーツを選び出す作業は時間を要するものです。特に、CPU、GPU、メモリ、ストレージといった主要パーツの選定には注力されることでしょう。しかし、これらのパーツのポテンシャルを最大限に引き出すためには、PC内部のデータ転送経路であるPCI Express（PCIe）レーン配分についても理解しておくことが重要です。

この情報は、特に複数の高性能NVMe SSDを搭載したり、将来的な拡張を考慮したりする場合に役立ちます。本稿では、PCIeレーンがゲーム性能にどのように関わるのか、そして主要パーツとの接続構成において最適なパフォーマンスを引き出すための考え方について解説いたします。

PCIeレーンとは何か、ゲーム性能への影響

PCI Expressは、PC内部の各パーツがCPUやチップセットとデータをやり取りするための高速なシリアルインターフェースです。このデータ転送路は「レーン」と呼ばれる単位で構成されており、レーン数が多いほど、また世代が新しいほど（例：Gen3からGen4、Gen4からGen5へ）、データ転送速度が向上します。例えば、PCIe 4.0 x16スロットは、PCIe 3.0 x16スロットの約2倍の帯域幅を持ちます。

ゲーミングPCにおいては、主に以下のパーツがPCIeレーンを使用します。

これらのパーツが使用するPCIeレーンの総数は有限であり、主にCPUとマザーボードのチップセットから供給されます。どのパーツにどのくらいのレーンが割り当てられるか、あるいは割り当て可能かという「レーン配分」は、マザーボードの設計によって異なります。不適切なレーン配分や、複数のパーツが帯域幅を共有する構成では、パーツ本来の性能が発揮できない、あるいはシステム全体のボトルネックになる可能性があります。

ゲームの観点からは、GPUが必要とする大量のテクスチャデータやジオメトリデータの転送、そしてNVMe SSDによるゲームのロード時間やオープンワールドゲームにおけるデータストリーミング速度などが、PCIeの帯域幅とレーン配分の影響を受けます。特に高解像度・高画質設定や、広大なマップをシームレスに移動するようなゲームでは、これらの要素が快適性に直結します。

主要パーツとPCIeレーン

各主要パーツがどのようにPCIeレーンを利用するのか、もう少し具体的に見ていきましょう。

GPUとPCIe x16スロット

高性能なグラフィックカードは、一般的にPCIe x16インターフェースを使用します。これは、現在のPCにおいて最も多くのレーンを使用するデバイスであり、GPUが必要とする膨大なデータ転送量を賄うために必要です。ほとんどのマザーボードでは、プライマリのGPUスロットはCPUから直結されたPCIe x16レーンが割り当てられています。CPU直結のレーンはチップセットを経由しないため、遅延が少なく、帯域幅を最大限に利用できます。

複数のGPUを搭載する（SLIやCrossFireなど）場合、セカンダリのGPUスロットはCPU直結のレーンをx8+x8のように分割したり、あるいはチップセット経由のレーンを使用したりします。マルチGPU構成は特定のワークロードや古いゲームタイトルでは有効な場合がありますが、最新のゲームでは対応が限られており、パフォーマンス向上に繋がらないケースも多いため、基本的には高性能な単一GPU構成が主流です。

NVMe SSDとPCIeレーン

NVMe SSDは、SATA SSDと比較して圧倒的に高速なデータ転送をPCIe経由で行います。M.2スロットに接続されるNVMe SSDは、通常PCIe x4レーンを使用します。

重要な点は、NVMe SSDが接続されるM.2スロットが、CPUから直接PCIeレーンを取得しているのか、それともマザーボードのチップセットを経由してCPUに接続されているのか、という点です。

マザーボードによっては、CPU直結のM.2スロットが1つまたは2つあり、残りのM.2スロットはチップセット経由という構成が一般的です。特に最新世代のハイエンドマザーボードでは、PCIe Gen5対応のCPU直結M.2スロットを備えているモデルもあります。

マザーボードのレーン配分と構成の考え方

マザーボードの仕様表を確認すると、各PCIeスロットやM.2スロットがどのPCIe世代に対応し、CPUまたはチップセットのどちらに接続されているか、そして他のスロットとレーンを共有するかどうかが記載されています。

一般的な高性能ゲーミングPC構成においては、以下の点を考慮してパーツを接続することが推奨されます。

  1. GPUは必ずCPU直結のプライマリPCIe x16スロットに接続する: これがGPU性能を最大限に引き出すための基本です。通常、このスロットは最上段に配置されています。
  2. 最も高速なNVMe SSD（OSや頻繁にプレイするゲームをインストールする用）はCPU直結のM.2スロットに接続する: 特にGen4やGen5 SSDを使用する場合、CPU直結であればチップセットリンクの帯域幅を気にすることなく、SSDのポテンシャルを最大限に引き出せます。マザーボードによっては、このスロットが特定のCPU世代のみCPU直結となる場合や、他のM.2スロットとレーンを共有する場合があるため、仕様表をよく確認してください。
  3. 2台目以降のNVMe SSDや他の拡張カードは、チップセット経由のスロットを利用する: 容量を増やしたい場合や、別のNVMe SSD（データ用など）を追加する場合は、チップセット経由のM.2スロットやPCIeスロットを利用します。ただし、複数の高速SSDをチップセット経由で同時に使用する場合、チップセットリンクの帯域幅が上限となる可能性がある点を理解しておく必要があります。マザーボードによっては、チップセットリンクの帯域幅もGen4やGen5相当に強化されているモデルも存在します。
  4. スロットの排他利用に注意する: 一部のマザーボードでは、特定のM.2スロットを使用すると、SATAポートや他のPCIeスロットが無効になる（レーンを共有するため）場合があります。これは仕様表に明記されていますので、必要なポートやスロットがすべて同時に利用できるか確認してください。

例えば、CPUからPCIe Gen5 x16レーンが供給されるプラットフォームの場合、通常はGPUにx16レーンが割り当てられますが、マザーボードの設計によっては、GPUスロットがx8となり、代わりにM.2スロットにGen5 x4レーンが割り当てられる、といった構成も可能です。ご自身の用途（例：Gen5 SSDの速度を最大限に活用したい）に応じて、このような構成が可能なマザーボードを選択することも選択肢に入ります。

また、将来的にPCIe Gen5対応のGPUやSSDが登場し普及するにつれて、マザーボードのレーン配分やチップセットリンクの帯域幅の重要性はさらに増すでしょう。特にGen5 SSDは従来のGen4 SSDと比較して倍の帯域幅を要求するため、チップセットリンクがボトルネックになる可能性が高まります。ハイエンド構成においては、CPU直結のGen5対応M.2スロットを複数備えているか、チップセットリンクの帯域幅が十分に広いか、といった点がマザーボード選定の重要な要素となる可能性があります。

まとめ

高性能なゲーミングPCを構築し、その性能を最大限に引き出すためには、単に高性能なパーツを選ぶだけでなく、パーツ間の接続経路であるPCIeレーン配分への理解も重要です。

これらの点を考慮してマザーボードとパーツの組み合わせを検討することで、システム全体のボトルネックを回避し、最新ゲームをより快適にプレイするためのPC構成を実現できるでしょう。自作PCは、このように各パーツの特性とシステム全体の連携を理解し、最適なバランスを追求していく過程も魅力の一つと言えます。ご自身の用途と将来的な拡張計画に合わせて、最適なレーン配分が可能なマザーボードを選び、パーツを配置してみてください。