PCIバス(ピーシーアイバス)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

PCIバスとは、Peripheral Component Interconnectの略であり、パーソナルコンピュータ（PC）の内部で、中央演算処理装置（CPU）と様々な周辺機器を接続するための標準的なバス規格の一つである。グラフィックカード、ネットワークカード、サウンドカード、ストレージコントローラといった拡張カードをマザーボードに接続し、CPUとこれらの機器との間で高速なデータ通信を可能にする役割を担った。1990年代初頭にインテル社によって提唱され、それまでのISAバスに代わる高速なインターフェースとして、PCの性能向上と普及に大きく貢献した。複数のデバイスが同時にCPUやメモリにアクセスできる「バスマスタリング」機能や、デバイスを接続するだけで自動的に設定が完了する「プラグアンドプレイ」機能に対応し、PCの拡張性と利便性を飛躍的に高めた点が特徴である。PCIバスは、その後のPCアーキテクチャの発展において基盤となる重要な技術であり、現代のPCI Express（PCIe）へと続く高速シリアルバスの基礎を築いた。

PCIバスの登場以前、PCの拡張バスとしてはISA（Industry Standard Architecture）バスが主流であった。しかし、ISAバスは動作周波数が低く、データ転送幅も狭かったため、高性能化するCPUや周辺機器の要求するデータ転送速度に追いつけなくなりつつあった。特に、高解像度化・高色数化が進むグラフィック処理や、急速に普及し始めた高速なストレージデバイスは、ISAバスでは性能を発揮しきれず、PC全体のボトルネックとなっていた。このような背景から、ISAバスの限界を打破し、より高速で効率的なバスアーキテクチャの必要性が高まり、インテル社が主導して開発されたのがPCIバスである。

PCIバスは、CPUから独立したバスコントローラを介して周辺機器と接続される。これにより、CPUは直接バスの制御を行う必要がなくなり、より多くの処理を自身のコアで行うことが可能となった。これは、CPUと周辺機器間の通信を効率化し、システム全体のパフォーマンス向上に繋がる重要な設計であった。PCIバスの基本的な仕様は、32ビットのデータ転送幅と33MHzの動作周波数であり、これにより最大133MB/秒のピーク転送速度を実現した。後に64ビット幅や66MHzの動作周波数に対応する仕様も登場し、最大266MB/秒の転送速度を達成した。

PCIバスの最も画期的な機能の一つが「バスマスタリング」である。従来のISAバスでは、周辺機器がメモリとデータをやり取りする際には必ずCPUを介する必要があった。しかし、バスマスタリング機能を備えたPCIデバイスは、CPUの介入なしに直接システムメモリとの間でデータを転送できる。これにより、CPUの負荷が軽減され、複数の周辺機器が同時に高速なデータ転送を行うことが可能となり、I/O性能が大幅に向上した。

もう一つの重要な機能が「プラグアンドプレイ」である。ISAバスの時代には、新しい拡張カードをPCに接続する際、ジャンパピンやディップスイッチを用いて、IRQ（割り込み要求）やDMA（ダイレクトメモリアクセス）チャネル、I/Oアドレスといった設定を手動で行う必要があった。これは専門知識を要し、設定ミスはシステムクラッシュの原因となるなど、非常に煩雑な作業であった。PCIバスは、デバイスがPCに接続された際に、システムが自動的にデバイスを検出し、これらのリソースを割り当てるプラグアンドプレイ機能に対応した。これにより、ユーザーはより手軽にPCの拡張を行えるようになり、PCの一般化を強力に後押しした。

PCIバスのスロットには、一般的に5Vまたは3.3Vの電圧に対応する物理的な切り欠きが設けられ、両方に対応する「ユニバーサルスロット」も存在した。また、PCIバスの仕様を基に、よりグラフィック性能に特化したAGP（Accelerated Graphics Port）バスや、小型PC向けのMini PCIなどの派生規格も登場し、様々な用途に対応した。

しかし、PCIバスにも限界があった。共有バス方式であるため、複数のデバイスが同時にデータを転送しようとすると、バス帯域幅の奪い合いが発生し、最も要求の厳しいデバイスの性能が十分に発揮されないという問題があった。また、動作周波数をさらに高めることも、信号の同期やノイズの問題から難しくなっていった。こうした限界を打破するために開発されたのが、より高速なシリアル転送方式を採用したPCI Express（PCIe）である。PCIeは、各デバイスが専用の帯域幅を持つポイント・ツー・ポイント接続を採用することで、共有バスのボトルネックを解消した。

現在、新しいPCの拡張バスはほとんどがPCI Expressに移行しているが、PCIバスはPCの歴史において不可欠な役割を果たした。その技術的遺産はPCI Expressに受け継がれており、今日の高性能なPCの基盤を築いた重要な標準規格として、その功績は大きい。レガシーシステムや一部の産業用PCでは依然としてPCIスロットが搭載されている場合もあり、その存在意義は完全に失われたわけではない。