PCIe 5.0帯域幅がGPUコンテンツ作成パフォーマンスに与える影響 PCIe 5.0対応の最新GPUが登場したことで、コンテンツ作成アプリケーションでのパフォーマンス向上が期待されています。しかし、多くのマザーボードではPCIe 5.0 x16スロットが限られているため、GPUの帯域幅が低下する状況も考えられます。この記事では、PCIe 5.0の帯域幅がどのようにGPUの性能に影響を与えるかを検証します。 PCIe 5.0の帯域幅がGPUコンテンツ作成パフォーマンスに与える具体的な影響 PCIe 5.0の高帯域幅がGPUのコンテンツ作成パフォーマンスにどの程度効果があるのか、DaVinci Resolve、After Effects、Unreal Engine、Blender、Octane、およびLlama.cppのベンチマーク結果を基に分析します。結果は意外にも複雑で、アプリケーションによって影響の度合いが大きく異なることがわかりました。 PCIe 5.0 x16 vs. x8 vs. x4: コンテンツ作成アプリケーションでのパフォーマンス差 最新のNVIDIA Blackwell GPUとRadeon 9000シリーズがPCIe 5.0をサポートしていますが、帯域幅がx8やx4に制限される場合、どのようなパフォーマンスの違いが生じるのかを詳しく調査しました。特にDaVinci Resolveでは大きな影響が見られ、x4帯域幅では最大25%のパフォーマンス低下が確認されました。 PCIe 5.0帯域幅とGPUパフォーマンス：コンテンツ作成とゲーム開発の実際の影響 PCIe 5.0の帯域幅がGPUコンテンツ作成とゲーム開発のパフォーマンスに与える影響を詳細に検証。DaVinci Resolveでは帯域幅の低下が顕著に、一方でBlenderやLLMでは影響がほとんどないことが判明しました。 PCIe 5.0帯域幅がGPU性能に与える影響：コンテンツ作成アプリケーション別に分析 PCIe 5.0対応の最新GPUがコンテンツ作成パフォーマンスに与える影響を、DaVinci Resolve、After Effects、Unreal Engine、Blender、Octane、Llama.cppの各アプリケーションで測定。結果、帯域幅の低下が特定のアプリケーションで顕著に影響を及ぼすことが明らかになりました。

PCIe 5.0帯域幅がGPUコンテンツ制作パフォーマンスに及ぼす影響 新しいNVIDIA Blackwell GPUとRDNA 4ベースのRadeon 9000シリーズGPUの発売により、消費市場向けのビデオカードが初めてPCIe 5.0標準をサポートしました。これまでは、PCIe 5.0対応マザーボードがありましたが、ストレージ以外のデバイスでこの標準を使用することはほとんどありませんでした。これは、コンテンツ制作アプリケーションでのGPUのパフォーマンスにPCIe 5.0の増大した帯域幅がどの程度影響を与えるかという問題を提起します。 PCIeとは？ PCI Express（略してPCIe）は、PC内部的各种デバイスをマザーボードに接続する技術です。物理的なコネクターと通信スキーマは、ドライブ、GPU、RAIDやHBAカード、ネットワークカードなどに使用されます。2003年以来、この規格にはさまざまな改訂と更新が行われました。現在、新しく発売された高級マザーボードで最も一般的に見られるPECe規格は16x PCIe 5.0ですが、多くの場合、4.0レーンも利用可能です。 各バージョン間の主な違いは転送速度です。デバイス間のPCIe接続は、レーン数とPCIeバージョンによって定義されます。ほとんどのスロットは4〜16レーン（x4、x8、x16）で、x1やx2のスロットもあります。PCIe 3.0以降、各新しいバージョンは転送速度を倍增させています。たとえば、PCIe 5.0は1レーンあたり最大32 GT/s（ギガトランスファ/秒）をサポートします。つまり、x16スロットは16レーンそれぞれが32 GT/sで、最大64 GB/sの転送速度を持ちます。これがPCIe 4.0だと、同じx16スロットでも16レーン×16 GT/sで最大32 GB/sとなります。 現行マザーボードの現状 消費市場向けマザーボードは、CPUやチップセットから提供されるPCIeレーンをM.2スロット、USBポート、イーサネット/無線LANなどの追加機能に割り当てているため、PCIeスロットの数や配置が少々物足りなく感じることがあります。主要な5.0 x16スロットを持つボードが多数ですが、追加のデバイスやGPUをインストールする場合、フル帯域幅で動作させることができないことが多いです。ASUS TUF Gaming Z890-Plus WiFiやGIGABYTE Z890 Aorus Elite WiFiなど、プロ向けのASUS ProArt Creatorシリーズは例外で、トップの2つのスロットが5.0 x16またはx8で動作します。 ベンチマークテスト 動画編集/モーショングラフィックス（DaVinci Resolve & After Effects） DaVinci ResolveとAfter Effectsにおいて、5.0 x16、5.0 x8、および4.0 x16の帯域幅設定では実質的な性能差は見られませんでした。しかし、4.0 x4（16 GB/s）、3.0 x16（16 GB/s）、4.0 x8（16 GB/s）では10%程度の性能低下がみられました。さらに低い3.0 x8（8 GB/s）や4.0 x4（8 GB/s）では、 PERFORMANCEは約75%しか達成できませんでした。3.0 x4（4 GB/s）の場合は、フル帯域幅の場合の約54%にとどまり、特に避免すべきです。 DaVinci Resolveでは、帯域幅による影響がより大きかった一方で、After Effectsではそれほど顕著ではありませんでした。3.0 x4で10%の性能低下が見られましたが、他の組み合わせでは大きな差異はありません。 ゲーム開発/仮想制作（Unreal Engine） Unreal Engineのベンチマーク結果は、DaVinci ResolveとAfter Effectsの中間的な位置づけでした。5.0 x16、5.0 x8、4.0 x16の帯域幅設定では実質的な性能差は見られませんでしたが、4.0 x4や3.0 x8（8 GB/s）では7%のfps低下が観測されました。3.0 x4では10%の性能低下が見られました。 GPUレンダリング（Blender & Octane） レンダリング性能についてのベンチマーク（Blender、Octane）では、帯域幅の違いがほぼ全く影響を与えていないことが示されました。Blenderではパフォーマンス変動が5%以内、Octaneでは2.5%以内でした。これらの結果は、シーンがGPUのVRAM内に完全に入れられるため、初期ロード時間を除いて帯域幅の影響がほとんどないことを意味します。 AI（LLM） Llama.cppを用いたAIモデルのプロンプト処理とトークン生成のテストでも、帯域幅による影響は最小限でした。全体的なパフォーマンス差は6%以内で、特に3.0 x4での影響が観察されましたが、これは実用上大きな問題とはならない可能性があります。 システム構成上の課題 現代のマザーボードは、多くの場合、5.0 x16のフル帯域幅スロットを1つのみ提供します。追加スロットは5.0 x8以下が一般的で、4.0 x4や3.0 x4になることもあります。これにより、マルチGPU環境や拡張カード使用時には、一部のGPUの帯域幅が大幅に制限されることがあります。動画編集やゲーム開発などの特定のワークフローでは、帯域幅の减少が性能への影響を及ぼす可能性があるため、システム構成時の注意が必要です。 動画編集アプリでは特に cautionが必要で、DaVinci Resolveは4.0 x4以下では25%の性能低下を示し、多種多様な add-inカードと共に使用する場合は注意が必要です。一方、Unreal Engineやレンダリングアプリ、AIモデルでは4.0 x4以下でも問題は最小限です。 業界関係者のコメントと会社概要 マザーボード製造元であるASUSは、ProArt Creatorシリーズの設計思想について以下のように述べています。「当社のProArt Creatorシリーズは、プロフェッショナル向けに最適化されており、PCIeの柔軟性と高帯域幅を兼ね備えています。これにより、ユーザがさまざまな拡張カードとGPUを組み合わせて使用しても、ワークフローの性能低下を最小限に抑えることができます」。 弊社では、システムの構成に際して、最大のパフォーマンスを発揮するコンポーネントと、ユーザが必要とする拡張カードとのバランスを取りながら、システムをカスタマイズしています。これには、GPUの帯域幅を5.0 x8に下げるといった Trade-offも含まれますが、その影響は一般的には最小限に留まります。ただし、低価格帯のマザーボードでは、4.0 x4以下となる可能性があり、性能への影響が大きくなることがあるため注意が必要です。 コンテンツ制作用ワークステーションをお探しの方は、弊社でカスタマイズしたシステムを提供しています。お気軽にお問い合わせください。弊社のテクニカルコンサルタントがお手伝いいたします。