PCI Expressは、コンピュータのマザーボード上でCPUとGPUやSSDなどの周辺機器を高速に接続するための拡張バス規格です。近年の生成AIの学習や推論において、膨大なデータを高速にやり取りするための基盤技術として不可欠な存在となっています。
PCI Expressとは
PCI Expressとは、コンピュータ内部でCPUと周辺機器の間を結ぶ、高速なデータ伝送路（バス）の標準規格のことです。「PCIe」と略されることが多く、パソコンの拡張性やデータ転送性能の根幹を担っています。
詳しく解説
PCI Expressは、シリアル転送方式を採用することで従来のパラレル方式よりも圧倒的な高速化を実現した規格です。レーンと呼ばれる伝送路を束ねて使用し、世代が進むごとに転送速度が倍増してきました。AI開発の分野では、膨大なパラメータを持つモデルの学習や推論処理を高速化するため、複数のGPUや超高速なNVMe接続のSSDをマザーボード上のPCI Expressスロットに直結し、ボトルネックを最小限に抑えながらデータをやり取りする仕組みとして極めて重要な役割を果たしています。
具体例・使われ方
AIサーバーにおいて、NVIDIAなどの高性能GPUを複数枚搭載してディープラーニングのモデルを分散学習させる際の通信基盤として利用されます。また、数千億パラメータの大規模言語モデル（LLM）の学習時に、高速なストレージからCPUやGPUへデータを瞬時に読み込ませるためにも活用されています。
似た用語との違い
PCI Expressと、データセンター間やサーバー間で使われるInfiniBandやEthernetなどのネットワーク技術は混同されやすいため注意が必要です。PCI Expressが1台のコンピュータ内部での超高速・低遅延な接続を担うのに対し、ネットワーク技術は複数のコンピュータやサーバー同士を接続するためのものです。
注意点
PCI Expressは規格の世代（PCIe 3.0や4.0、5.0など）によって最大帯域幅が大きく異なります。そのため、旧世代の規格に対応したスロットや機器に新世代のデバイスを挿した場合、本来のパフォーマンスが発揮できない制限（下位互換性による速度低下）が生じる点に注意が必要です。