「PCI Express Gen4」をB450マザーボードで使えるか検証してみた。

第3世代Ryzen対応のチップセット「X570」から実装された「PCI Express Gen4」ですが、残念ながらX570は高い。そこで安価な「B450」チップセットでPCIe Gen4を使うことが可能なのか。実際にPCIe Gen4対応のSSDを使って検証してみる。

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PCIe Gen4を使うには「X570」が必須

PCIe Gen4対応の「X570」マザーボード

従来のX470やB450マザーボードに実装されているPCI Expressは「Gen3」と「Gen2」です。最新のX570マザーボードでは「Gen4」を実装し、拡張性を大幅に改善しています。

よって、新しくリリースされたPCIe Gen4対応の超高速NVMe SSDを使うためには、基本的にはPCIe Gen4が実装されているX570マザーボードが必須です。

しかし本当にそうなのか。実は第3世代Ryzenに対応したBIOSにアップデートするだけで、動作保証はしていなくても実際にはPCIe Gen4として機能する可能性あるのではないか?

ひとつ、動く可能性のあるB450マザーボードが手元にあったので、実際に検証してみます。

B450マザーボードで検証してみる

テスト環境

B450マザーボードとPCIe Gen4 SSD
テスト環境「ちもろぐ専用ベンチ機」
CPU
  • Ryzen 7 2700X
  • Ryzen 5 3600
CPUクーラー風魔弐120 mmトリプル空冷
マザーボードASRock B450 Steel Legend
メモリDDR4-2666 8GB x2使用メモリ「G.Skill SniperX C19」
グラフィックボードRTX 2060
SSDNVMe 1TB使用SSD「Aorus NVMe Gen4 SSD」
SATA 500GB使用SSD「Samsung 860 EVO」
電源ユニット1200 W(80+ Platnium)
OSWindows 10 Pro 64bit検証時のバージョンは「1809」

検証に使ったPCスペックです。

CPUは第3世代Ryzenの「Ryzen 5 3600」を用意。第3世代RyzenはCPU側に合計24レーンのPCIe Gen4を内蔵しているため、CPUとPCIeレーンを直結しているマザーボードなら、動く可能性がある。

テストに使用したマザーボード「ASRock B450 Steel Legend」は、一番上のM.2スロットがCPU側につながっています。そこにGen4対応のSSD「Aorus NVMe Gen4 SSD」を挿し込む。

Aorus NVMe Gen4 SSD(1TB)

公称値で読み込みは最大5000 MB/s、書き込みは4400 MB/sを実現するPCIe Gen4対応のNVMe SSDです。果たしてB450マザーボードでGen4クラスの性能を引き出せるのでしょうか。

GIGABYTE / NAND : 3D TLC BiCS4 / 容量 : 1 TB / 耐久性 : 1800 TBW / 保証 : 5年

テストに使用するBIOS

AGESA 1.0.0.1対応のBIOSを使う

使用するBIOSは「P2.30」。B450 Steel Legend用にリリースされた第3世代Ryzen対応BIOSとしては、もっとも初期のバージョンになります。

基本的に、CPUメーカー側が意図しない動作はあとから修正されることが多い。AMDもおそらく例外ではなく、P2.30でGen4が動くとなれば高確率で2.30以降のBIOSでは修正されるでしょう。

だから「P2.30」をテストに使用します。

旧BIOS(P1.00)ではPCIe Gen3として動作

旧BIOSではPCIe Gen3で動作

BIOSをアップデートせず、CPUは「Ryzen 7 2700X」の状態でCrystal Disk Markでベンチマークを実行。すると、やはりPCIe Gen3の上限にぶつかってスペック通りの性能は発揮できません。

公称値では読み込みが5000 MB/s、書き込みが4400 MB/sですので、Gen3では約70%の性能しか出せないことが分かりました。

新BIOS(P2.30)ではPCIe Gen4として動作

新BIOSではPCIe Gen4で動作

次はBIOSをP2.30にアップデートし、CPUを「Ryzen 5 3600」に交換して同じテストを実行する。結果は読み込みが約4800 MB/s、書き込みが約4250 MB/sにまでスピードアップ。

公称値まであと5%というところまで、B450 Steel Legendは性能を引き出すことに成功です。ASRockはGen2 → Gen3へ移行する時も、似たような現象があったため、Gen3 → Gen4も行けるのでは?

と思っていたものの、まさか本当にPCIe Gen4として動作してしまうとは…。

PCIeGen4Gen3性能差
シーケンシャル速度読み込み4798.9 MB/s3480.3 MB/s27.5%
シーケンシャル速度書き込み4253.2 MB/s3306.9 MB/s22.2%
ランダムアクセス読み込み39.48 MB/s57.11 MB/s-44.7%
ランダムアクセス書き込み139.7 MB/s183.9 MB/s-31.6%

ただし、ASRockが正式に動作保証をしている機能ではないため、性能が100%完璧に出ているわけではない。今回の検証ではシーケンシャル速度はGen4らしい数値が出ています。

しかしランダムアクセス速度の方は、なぜかGen3の方が高い。原因はいくつか考えられます。

  • CPU性能の違い
  • 「一応はできる。」程度の実装

Gen3を検証する時はRyzen 7 2700X、Gen4を検証時はRyzen 5 3600を使っているので、CPUのグレードによってストレージ性能に影響が出た可能性がある。

もうひとつは、B450 Steel Legendに実装されているM.2スロットは、あくまでも仕様上は「PCIe Gen3」です。だから一応Gen4としても動作はするけど、100%動くかは分からない…といったところです。

結論:B450マザーボードで「PCIe Gen4」を利用可

結論として、B450 Steel Legendであれば、BIOSアップデートによって「PCIe Gen4」を利用できることが分かりました。

性能は95%くらいしか出なかったが、1万円台で買えるミドルクラスのマザーボードであることを考慮すると十分なレベルです。正式対応しているX570マザーボードは、最低でも2万円台ですから。

コストパフォーマンスに優れている点は否定できません。なるべく低コストでPCIe Gen4対応のSSDを使いたい人にとって、少なくとも選択肢にはなります。

ASRock以外のマザーボードでは不明

AGESA 1.0.0.1対応のBIOSを使う

「AGESA 1.0.0.1」対応BIOSなら使える可能性が高い

ASRock製のマザーボードなら「Update AMD AGESA Combo-AM4 1.0.0.1」と記載のあるBIOSで、PCIe Gen4が動作する可能性があります

一方、他メーカーの動作状況は不明です。海外情報ではGigabyteの「B450I AORUS PRO WIFI」でPCIe Gen4を有効化できることが判明していますが、実際にSSDが動作したかは確認が取れていません。

格安でPCIe Gen4を使えるマザーボード

ASRock / チップセット : AMD B450 / フォーム : ATX / ソケット : Socket AM4 / フェーズ数 : 6 / マルチGPU : CF対応

現時点で、筆者が確認したのは「ASRock B450 Steel Legend」のみ。MicroATX版も同様のBIOSがアップされているので、もしかすると動くかもしれませんが、動作保証は当然できないです。

なお、B450 Steel Legendはレビュー済み。8コアのRyzen 7 2700Xをオーバークロックしても安定動作するので、第3世代のRyzenも大丈夫。12コア以上のRyzenでも、定格クロックなら問題ないでしょう。

GIGABYTE / チップセット : AMD B450 / フォーム : ATX / ソケット : Socket AM4

ぼくは実際に試していませんが、GIGABYTE自身が「B450 Aorus Elite」で動作することを確認しています(→ソース)。こちらも電源周りは堅牢で、最大16コアのRyzenを定格で動かせます。

追記:今後のAMDの対応について

AMD側としては当然望ましくない動作なので、今後の新しいBIOSではPCIe Gen4が動作しないように修正される方向性です。

いつくらいから対策されるのか、時期を推測するのは難しいですが、おそらくAGESA 1.0.0.3以降で無効化される可能性が高い(→AMD Confirms PCIe 4.0 Not Coming to Older Motherboards より)。

マザーボードメーカー側も、対策されていないBIOSをいつまでも公開したままにする可能性は低いため、気になってる人はとりあえずBIOSをダウンロードしておいて損はしないですね。

以上「PCI Express Gen4をB450マザーボードで使えるか検証してみた。」でした。

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10 件のコメント

  • X570マザボの4.0に3.0 M.2を指した場合でもランダムアクセスが低下したので、もしかしたらこの辺なんか問題あるかもです
    3.0のときと同じじゃないとおかしい…はず

  • 今後想定外の動作として修正される可能性があり、機能として保証できないので書かれず
    ということのようですね。

  • >>AMD側としては当然望ましくない動作
    AMDというか、PCIeの認証団体であるPCI-SIG的にアウトな気が・・・
    ちゃんと動くのであればマザーメーカが認証に出して通してくれればいい気もしますが

  • もうGen4SSD持ってる・・・しかもそれのレビューじゃくて変わった検証とはw
    こういうの大好きです。

  • Gen4はB450では動作が保証できない(安定しないor100%引き出せない???)からというのが理由と見た気がします

    • すまん…、発売日にゲットできてたら今頃レビューできるんだけど、3日くらい遅れて入手したので…。でも今日中にはアップするよ。

  • X570での話ですがボトルネック出ないSSD・・・Gen3でのSSDをGen4で動かすと速度変わるのでしょうか?

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