バス

外部バス

バスはパソコン内部の各装置を結んだ信号線(回路)で、データをやり取りする通り道です。バスには、CPU 内部にある内部バス、CPUとチップセットとメモリを結ぶ外部バス、チップセットとPCIExpressスロットやPCIスロットなど拡張スロットを結ぶ拡張バスがあります。また、外部バスをシステムバスと呼ぶことがあります。通常バスというときは、外部バスと拡張バスのことを指します。外部バスは、CPUとチップセットを結ぶFSB*1とチップセットとメモリを結ぶメモリバスに分かれます。このバスは、高速に動作するCPUとチップセットメモリを結ぶので、非常に高速でなければなりません。外部バスには多くのデータが流れるように信号線の本数を増やしてバスの幅を広げています。この信号線の本数をバス幅といい、一度に転送するデータ量を表します。現在は32ビットCPU が主流なので、CPUの処理能力に合わせてバス幅は32ビットとなっています。このバスを通るデータの速度はバス幅だけではなく、クロック周波数にも関係があります。CPUのクロック周波数を内部クロックと呼ぶのに対して、外部バスのクロック周波数を外部クロックと呼びます。外部クロックは100MHzまたは133MHzとなっています。
*1:Front Side Bus

拡張バス

チップセットとグラフィックカードを差し込むPCI ExpressスロットやAGPスロットを結ぶバスは、画像を高速に転送しなければなりません。従来は専用のAGPを用いていたが最近ではPCI Expressが使われることが多いです。PCI Expressは片方向を2本束ねたものが最小単位となり「レーン」と呼ばれます。1レーンで250MB/秒のデータ伝送が可能で、複数のレーンを束ねて高速化することもできます。シリアル転送で動作周波数は2.5GHzです。グラフィックス用には16レーンが使われ、データ転送速度は4GB/秒となっています。なお、従来のPCIバスでは、データ転送速度は133MB/秒となっています。シリアル転送は、1本の信号線を使って1ビットずつ連続してデータを送る方式です。パラレル転送と異なりデータ間の干渉がなく高速化できます。従来はハードディスク接続にUltraATA、拡張スロットにPCIバス、グラフィックスカードにはAGPなどパラレル転送方式が良く使われてきました。けれども、最近ではSerialATAやPCI Expressなどシリアル転送方式に変わりつつあります。周辺機器をつなぐUSB2.0やIEEEもシリアル転送です。パラレル転送では一度に送るデータは多いがクロック数を上げるとデータの遅延が発生し、高速化は難しいです。シリアル転送では動作周波数を上げやすく、高速化しやすいです。また、ケーブルが細く、マザーボード上での配線も簡単でスペースもとらないといったメリットもあります。