自作パソコンの基礎知識 〜 インターフェイスと拡張カード

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  Graphic 自作パソコンの基礎知識 〜 インターフェイスと拡張カード

インターフェイスにはハードウェアインターフェイス、ソフトウェアインターフェイス、ユーザーインターフェイスがあり、一般的にインターフェイスと言う場合はハードウェアインターフェイスを指すことが多い。
インターフェイスとは「境界・接触面」という意味があり、ハードウェアインターフェイスとはパソコンと周辺機器を接続する際のコネクタ形状を表す。

インターフェイスの形状は複数あり、どれも似たような形状で、しかも略語で表記されているために難解だが、インターフェイスの形状を理解していなければ周辺機器の増設などで思わぬ失敗をしてしまう怖れがあるので、必要最小限の知識は持っていた方が無難。

パソコンの背面や前面に配置されているインターフェイスは、主に入出力ポートを行うもので Input / Output Portを略してI/Oポート(アイ・オー・ポート)と呼ばれる。
また、インターフェイスは進化しており、USBの登場によりレガシーインターフェイス(過去の遺産)となったものも多い。


square インターフェイス 〜 グラフィック

モニタとPC本体を接続するコネクタ。アナログのCRTモニタ全盛時はミニD-Sub(VGA)が主流だったが、モニタのデジタル化が進み、DVIコネクタが普及。更にDVIをベースにしたHDMIが一般的になっている。
モニタとPC本体を接続するものなので、基本的にはモニタとPCに同じ形状のコネクタが必要。ただし、変換アダプタや変換ケーブルなどを使用することで、形状の異なるコネクタでも接続が可能になるケースもある。
HDMIやDisplayPortは形状が似ているので注意が必要。モニタとPC本体のスペック表で実装しているコネクタを確認した方が良い。

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HDMI

HDMI(エイチ・ディ・エム・アイ)はHigh-Definition Multimedia Interfaceの略称。
PCで使用しているDVIを基にしたデジタル家電向けのインターフェイス。
映像と音声を一体化したシングルケーブルで、伝送されるデータは非圧縮のため理論的に劣化がない。

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DVI

DVI(ディー・ブイ・アイ)はDigital Visual Interfaceの略称。
デジタルディスプレイへの伝送を非圧縮で行い、HDMI同様、理論的に劣化がない。
DVIはデジタル・アナログ兼用の「DVI-I」の他、デジタル専用の「DVI-D」、アナログ専用の「DVI-A」があり、それぞれコネクタの形状が異なっている。

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DisplayPort

DisplayPort(ディスプレイポート)はDVIの後継として設計され、その名称通りデジタルディスプレイ用のコネクタ。徐々に普及しているものの市販のモニタはDVIとHDMIfが圧倒的に多い。

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vga
VGA

アナログRBG用のコネクタ。コネクタの形状から「ミニD-sub15ピン」とも呼ばれる。
CRTモニタ全盛時のコネクタで、モニタがアナログのCRTから液晶デジタルに移行しても、VGAを実装した製品は多い。しかしVGAの対応は2015年までに終了する予定になっており、いずれレガシーインターフェイスとなる。

square インターフェイス 〜 シリアルバス

シリアルバスはコンピュータの回路間のデータ伝送方法の一種で、固定のインターフェイスを指す名称ではない。
パラレルバスと比較して高速化が容易で、低コストで実装できるため多くのデバイスで用いられている。
下記のインターフェイスはパソコン本体と周辺機器の接続、またはパソコン内部のマザーボード(主基板)と各デバイスの接続に使用される。

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usb
USB

USB(ユー・エス・ビー)はUniversal Serial Busの略称。
汎用シリアルバス規格で、現在は様々な周辺機器とPCを接続するインターフェイスとして定着している。

インターフェイスは変わっていないが、USBのデータ転送速度は向上しており、転送速度によってUSB1.0→USB1.1→USB2.0→USB3.0となっている。
USBは上位互換で、速度の異なる機器を接続しても動作するが、転送速度は下位規格に制限される。

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ieee1394
IEEE1394

IEEE1394 (アイ・トリプルイー・1394)は高速シリアルバス規格。

アップル社が開発したFireWire(ファイヤーワイヤー)がベースになっており、デジタルビデオカメラや外付けのドライブなどに搭載されている。
しかし、USBと比較した場合、ライセンス料が高いために普及が遅れ、USBの高速化もあって、PC周辺機器のインターフェイスより、デジタル家電のインターフェイスとして見かけることが多い。

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PCI Express

PCI Express(ピーシーアイ・エクスプレス)はPCIeとも表記される、拡張カードを増設するためのバス(データ伝送経路)。
パソコンの高速化が進み、それまで拡張スロットの標準だったPCIに速度の限界が見え始め、その後継として開発されたのがPCIeで。

一般的に搭載されているPCIeは1レーン(x1)と16レーン(x16)で、x16は高速転送を必要とするグラフィックカード用のスロットとして使用されることが多い。

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sata
SATA

SATA(シリアル・エーティーエー)はSerial Advanced Technology Attachmentの略称で、パソコンの高速化に伴い、パラレルバスのIDEやATAPIに代わってハードディスクドライブや光学ドライブのインターフェイスとして主流になっている。

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eSATA

eSATA(イーサタ)はexternal Serial Advanced Technology Attachmentの略称で、SATAを外付けドライブ接続用に規格されたインターフェイス。

USB2.0やIEEE1394よりも転送速度が早い。
SATAからの拡張規格だがインターフェイスが異なっており、eSATAとSATAではコネクタの形状もケーブルも違っている。

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RS-232

RS-232はRecommended Standard 232の略称で、シリアルポートとも呼ばれ通信モデムなどのインターフェイスとして普及していたが、現在ではレガシーインターフェイス(過去の遺産)となり、実装しているPCはほとんどない。

square インターフェイス 〜 パラレルバス

パラレルバスはシリアルバスと同様、コンピュータの回路間のデータ伝送方法の一種である。シリアルバスが データを逐次伝送するのに対し、パラレルバスはパケット方式でデータをまとめて伝送する。下記のSCSI以外のインターフェイスはマザーボードと各デバイ スの接続に使用される。

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IDE
IDE / EIDE / ATAPI

IDE(アイ・ディ・イー)はIntegrated Drive Electronicsの略称で、1990年代に策定されたパラレルATAの規格。IDEを拡張したEnhanced IDE(EIDE)が規格化され、シリアルATAが登場するまでハードディスクドライブのインターフェイスとして主流となった。

ATAPI(アタピー)はATA Packet Interfaceの略称で、CD-ROMドライブなどハードディスクドライブ以外のドライブ接続が可能になったIDE。
現在はIDE同様、SATAに置き換わっている。

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SCSI

SCSI(スカジー)はSmall Computer System Interfaceの略称で、USBやIEEE1394が登場するまで、高速インターフェイスとして普及していた。

特にアップルのMacintoshにはSCSIが標準で搭載されていたが、現在ではサーバなど一部を除いては、他のインターフェイスに置き換わっている。

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PCI

PCI(ピー・シ・ーアイ)はPeripheral Component Interconnectの略称で、ペリフェラル(周辺機器)とプロセッサを結ぶバス(データ伝送経路)。

高速化が図られた後継のPCIeが登場してからも、拡張カード増設用バスとして実装されている。

square インターフェイス 〜 イーサネット

イーサネットはLANで使用されているコンピュータネットワークの物理的な技術規格。
ブロードバンド(高速インターネット接続)の普及後、LANポートは標準仕様としてマザーボードに実装されるようになった。

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lan
LAN

LAN(ラン)はLocal Area Networkの略称で最も一般的なコンピュータネットワーク。

物理的な規格のEthernet(イーサネット)と通信プロトコル(通信規約)であるTCP/IPを組み合わせたもの(イントラネット)で、LANとEthernetはほぼ同義として扱われ、ブロードバンド接続を有線で行う際には必須のインターフェイス。
また、LANケーブルは伝送帯域によって分類され、現在主流となっているのは伝送帯域が100MHzのカテゴリー5、同じ伝送帯域でギガビットに対応した エンハンスト カテゴリー5(カテゴリー5e)があり、今後はカテゴリー5の2.5倍の伝送帯域を実現しているカテゴリー6へと推移していくと思われる。


square インターフェイス 〜 オーディオ

音響信号の入出力を行う機能で、元々はPCIバスなどに拡張カードを追加していたが、パソコンでの音楽や動画の取扱が一般化したことで、現在では標準機能としてマザーボードが実装している。
ただし、マザーボードが装備しているサウンド機能はグラフィック機能と同様、性能面ではさほど優れておらず、よりクリアな音響を求める場合は別途でサウンドカードを装備した方が良い。

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audio
オーディオポート

左はオンボードのオーディオポート。

最近になってリア・サイドのスピーカー出力とサブウーファ出力のポートを備えているものが増えてきたが、一般的にはライン入力(青)、ライン出力(緑)、マイク入力(赤)の3ポートが基本。

外部スピーカーが2chの場合は通常ライン出力(緑)を使用する。オーディオケーブルは左図のようなステレオミニプラグの他、ステレオミニプラグとRCAピンプラグに対応したものなどがあり、接続するスピーカーによって変わってくる。

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spdif
S/PDIF

S/PDIF(エス・ピー・ディー・アイ・エフ)はSony Pfilips Digital InterFaceの略称で、音声信号をデジタル転送する規格。

PCのオーディオポートとしては光デジタル音声端子(オプティカル)が一般的で、スペック表には「Digital」「光」と表記されている。

square インターフェイス 〜 PS/2

PS/2(ピー・エス・ツー)はレガシーインターフェイスにになりつつあるI/Oポート。
マウス・キーボードのコネクタとして主流だった。

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ps2
PS2

USBやBluetoothのデバイスが一般化し、USBキーボードやマウスが普及したため、最新のマザーボードではPS/2コネクタが排除されたものが多く、インターフェイスとしてはすでに衰退している。

square 拡張カード

外部インターフェイスやTVチューナーなど、パソコン本体に実装されていない機能を増設するときに使用するのが拡張カード。
マザーボードのPCIスロットやPCIeスロットなど拡張スロットに装着して使用する。
当然、増設時にはPCIスロットなどに空きが必要で、スリムPCなどにはロープロファイルPCI(LowProfile PCI)という従来のPCIを小型化したものが実装されている事が多いため、拡張カードもロープロファイルPCI用でなければならない。
拡張スロットの空きと、拡張スロットの種類はパソコンによって異なるため、拡張カード増設時には注意が必要。

Graphics
グラフィックカード

描画能力を高めるために必須の拡張カード。
今はほとんどのマザーボードがグラフィック機能を実装しており、別途購入する必要はなくなったが、オンボードのグラフィック能力は低く、メインストリームのグラフィックカードを追加することで2D・3Dともに描画能力は格段に飛躍する。
グラフィックカード本体にメモリを搭載しており、オンボードではメインメモリと共有する部分が軽減され、CPUへの負担も低減する。
以前はAGPバスが主流だったが、現在ではより高速なPCIeに移行しており、PCIe x 16のものが圧倒的に多い。

sound
サウンドカード

グラフィックカード同様、サウンドも現在はマザーボードが実装しているため、音質にこだわらないかぎり必要がなくなった拡張カード。
ただし、パソコンをコンポなみの音質に引き上げるなら、スピーカーと合わせて必須になる。
以前は数千円の安価なサウンドカードも販売されていたが、マザーボードがサウンドを実装してからは、音質を追求した高価な拡張カードが主流となっている。

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USBインターフェイスカード

USBインターフェイスを追加する拡張カード。
USBの空きポートをパソコン本体で増設したい場合や、最新のUSB3.0のインターフェイスを増設する際に使用する。

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IEEE1394インターフェイスカード

EEE1394のインターフェイスを追加する拡張カード。
IEEE1394のインターフェイスを実装していないパソコンや、IEEE1394の空きポートを増設したい場合に使用する。

TVcard
ビデオキャプチャカード

パソコンでテレビを見るために必須の拡張カード。
地デジ対応のビデオキャプチャカードはB-Casが付いており、拡張バスに装着し、テレビのアンテナ線を接続すれば、MediaCenterや拡張カードに附属しているソフトなどでテレビが視聴できるようになる。
もちろん、録画も可能で、パソコンがテレビやハードディスクレコーダーの代用となる。

esatacard
eSATAインターフェイスカード

SATAを採用した外付けハードディスクではUSB2.0での接続がボトルネックで、それを解消するために規格されたSATAの外部接続インターフェイスカード。
eSATAインターフェイスを増設する場合に使用する。
インターフェイスカードにはeSATA、SATA、USB3.0、IEEE1394などが組み合わさったものも存在する。

lancard
LANカード

LANポートはブロードバンドの普及とともに標準搭載になり、マザーボードに実装されている。
マザーボードのLANポート故障やLANポート増設の際に使用する。

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RAIDカード

個人で使用するのは稀だが、パソコンにRAIDを実装する拡張カード。
個人使用の場合は一般的にマザーボードがサポートしているRAIDを使用するケースが多いのだが、よりRAIDの信頼性を高め、パソコン本体への負担を軽減するためにはRAIDカードの増設も選択肢に入ってくる。
多くのマザーボードがサポートしているRAIDレベルはストライピング(RAID0)、ミラーリング(RAID1)、ストライピング+、ミラーリング (RAID1+0)のため、RAID5やRAID6などを構築したい場合、更にホットスワップに対応しているものなど、拡張カード導入のメリットは多い。


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