PC の インターフェイスと拡張カード

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PCで使用されている主な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 PC の自作時 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。

ハードウェア インターフェイス の種類

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 」は パソコン と 周辺機器 を 接続する「 コネクタの形状 」を表す。

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 を行う ポートなので「 Input / Output Port 」を略して「 I/Oポート ( アイ・オー・ポート ) 」と呼ばれる。



グラフィック インターフェイス

グラフィック インターフェイス は 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 」コネクタが普及し、現在は DVI をベースにした「 HDMI 」が 標準 になっている。

DVI ( Digital Visual Interface )

DVI は デジタルディスプレイ への 伝送を非圧縮で行い 理論的に劣化がなく、デジタル・アナログ兼用の「 DVI – I 」 , デジタル専用の「 DVI – D 」 , アナログ専用の「 DVI – A 」があり コネクタの形状が異なっている。

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現行 グラフィックインターフェイス の 標準。
HDMI ( High-Definition Multimedia Interface )

HDMIは 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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HDMI は バージョン 2.0 から Intel が開発した 著作権保護技術 HDCP をサポートしており UHD Blu-ray を PC で 通常再生する場合は HDMI 2.0 が必須。
DisplayPort

DisplayPort は DVI の後継として設計された 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 現行モデルでは DVI と HDMI が 圧倒的に多い。

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コネクタの形状が HDMI に似ているので 注意が必要。
VGA

VGA は CRT モニタ 全盛時の アナログ RBG 用のコネクタ で コネクタの形状から「 ミニ D-sub 15ピン 」とも呼ばれ「 D-sub 」と表記されていることも多い。

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2010年 に Intel と AMD が 2015年 までに VGA のサポートを終了することを発表。
インテルやAMDら、VGA規格のサポートを2015年までに終了へ

現在は レガシーインターフェイス になっている。

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く、パソコン本体 と 周辺機器の接続 や マザーボード と 各デバイス の 接続 などに使用される。

USB ( Universal Serial Bus )

USB は 汎用シリアルバス規格で 現在は 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。

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USB はコネクタの形状に「 Type A / B 」「 Type C 」「 ミニ USB A / B 」「 マイクロ USB A / B 」があり コネクタの組み合わせが可能なので ケーブルは「 オス A – ミニ B 」のように表記される。

 USB のデータ転送速度

・USB 1.0 / 1.1 : 最大 12 Mbps ( メガバイト換算で 1.5 MB/s )
・USB 2.0 : 最大 480 Mbps ( メガバイト換算で 60 MB/s )
・USB 3.0 Gen 1 : 最大 5 Gbps ( メガバイト換算で 625 MB/s )
・USB 3.2 Gen 2 : 最大 10 Gbps ( メガバイト換算で 1.25 GB/s )
・USB 4 : 最大 40 Gbps ( メガバイト換算で 5 GB/s )
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。
IEEE 1394

IEEE 1394  ( アイ トリプル イー 1394 ) は 高速シリアルバス規格で アップル社 が 開発した FireWire がベースになっており デジタルビデオカメラ や 外付けドライブ などに 搭載されている。

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USBと比較して 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 P C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。
PCI Express

PCI Express は 拡張スロットの標準インターフェイスだった PCI の後継規格で 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 )。

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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。

Serial ATA ( Serial Advanced Technology Attachment )

Serial ATA ( SATA ) は 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 / 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コネクタ。

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SATA のデータ転送速度

・SATA 1.0 : 最大  150 MB/s
・SATA 2.0 : 最大  300 MB/s
・SATA 3.0 : 最大  600 MB/s
eSATA (external Serial Advanced Technology Attachment )

eSATA(イーサタ)は SATA の 外付けドライブ接続用 インターフェイス。
転送速度は 最大 600 MB/s で USB2.0 や IEEE1394 より早い。

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SATA の 拡張規格だが eSATA と SATA では コネクタの形状 も ケーブル も異なる。
RS-232 ( Recommended Standard 232 )

RS-232 は「 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 実装している PC がほとんどない レガシーインターフェイス。

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VGA に似ているが ピンの数 と コネクタの形状 が異なる。

パラレルバス

パラレルバス は コンピュータの回路間 データ 伝送方法の一種で、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。

IDE / EIDE / ATAPI

IDE ( Integrated Drive Electronics ) は 1989 年に HDD メーカーの共通仕様 ATA (AT Attachment interface) として策定された ハードディスクドライブ の インターフェイス で 、IDE を拡張した規格が Enhanced IDE(EIDE)。

ATAPI ( ATA Packet Interface ) は 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。

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IDE / EIDE / ATAPI は シリアルATA に置き換わっているレガシーインターフェース。

PCI ( Peripheral Component Interconnect )

PCI は 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 )。

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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 実装している マザーボードはある。

SCSI ( Small Computer System Interface )

SCSI(スカジー)は アップルの Macintosh に標準搭載されていた 高速インターフェイス で USB や IEEE 1394 が 登場してからは サーバ など一部を除いて 他のインターフェイスに置き換わっている。

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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。

LAN ( Local Area Network )

LAN は 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「 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。

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LAN ケーブルの 伝送帯域 と 通信速度

カテゴリー 5 ( Cat 5 ) : 伝送帯域 100 Mhz / 通信速度 100 Mbps
エンハンスト カテゴリー5 ( Cat 5e ) : 伝送帯域 100 Mhz / 通信速度 1 Gbps
カテゴリー6 ( Cat 6 ) : 伝送帯域 250 Mhz / 通信速度 1Gbps
オーグメント カテゴリー6 ( Cat 6A ) : 伝送帯域 500 Mhz / 通信速度 10 Gbps
エンハンスト カテゴリー6 ( Cat 6e ) : 伝送帯域 500 Mhz / 通信速度 10 Gbps
カテゴリー7 ( Cat 7 ) : 伝送帯域 600 Mhz / 通信速度 10Gbps
オーグメント カテゴリー7 ( Cat 7A ) : 伝送帯域 1000 Mhz / 通信速度 10 Gbps
カテゴリー8 ( Cat 7 ) : 伝送帯域 2000 Mhz / 通信速度 40Gbps

オーディオ

音響信号の入出力を行うオーディオ インターフェイスは 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 現在は 標準機能として マザーボードが実装している。

オーディオポート

マザーボードに搭載されている オーディオポートは 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 ポートが基本で、リア スピーカー ( 黒 ) , サブウーファ ( オレンジ ) 出力のポートを備え 5.1ch をサポートしたもの や  サイドスピーカー ( 白 ) のある 7.1ch をサポートしているものが増えている。

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外部スピーカーが 2ch の場合は ライン出力 ( 緑 ) を使用。

オーディオケーブルは ステレオミニプラグ で接続するが スピーカーが RCA ピンプラグ の場合は ステレオミニプラグ – RCA ピンプラグ のケーブルが必要になる。
S/PDIF ( Sony Pfilips Digital InterFace )

S/PDIF は ソニーとフィリップスが共同で策定した 音声信号をデジタル転送する規格で、端子の種類によって「 光デジタル音声端子 」と「 同軸デジタル音声端子 」があり、PC では「 光デジタル音声端子 ( オプティカル ) 」が使用されることが多く スペック表には「 Digital 」「 光 」「 Optical 」と表記されている。

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ソケットは 角型のほかに ステレオミニプラグ と同じ形状の丸形もあるが アナログ信号との互換性はない。
PS/2

PS/2(ピー・エス・ツー)は マウス/キーボードのコネクタとして主流だった I/O ポート。

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BIOS で USB 接続の キーボード が使用できなかった頃は 自作の際に必須 だったが 現在は BIOS / UEFI で USB 接続の キーボード / マウス が使用できるため レガシーインターフェイスにになりつつある。

拡張カード

拡張カード は パソコン本体 に 実装されていない機能の増設 や 機能を強化する際に使用するもので、マザーボードの「 PCIe スロット 」「 PCIスロット 」に装着して使用する。

増設時には スロット に空きが必要で 拡張スロットの種類 や 数 は マザーボードによって異なるため 拡張カード増設時 には注意が必要。

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だが 現在は 画像処理を行うプロセッサ 「 GPU 」で グラフィックス以外のタスクを並列処理できる GPGPU が開発され、ビデオ や 画像編集 , 3D ゲームなど高負荷な処理が必要なアプリケーションで活用されるようになった。

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現在は グラフィック機能を実装している CPU が多く マザーボードも CPU のグラフィック機能を利用できるよう グラフィック インターフェイス がある。

PCIe が 普及する前は AGP バス が主流だったが 現在 グラフィックカード のインターフェイスはほとんどが PCI – Express x 16 で  PCI – E x 1 のグラボも存在するが選択肢は少ない。

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グラフィックカードの増設

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サウンドカード

マザーボードが オーディオ機能 を 実装しているため 音質 に こだわらない限り 必要がなくなった拡張カード。

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以前は 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 比較的 高価な拡張カードが主流になっている。

LANカード

LAN ポートは ブロードバンドの普及とともに マザーボードに 標準で実装されているが、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

パソコンに RAID を実装する拡張カード。

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個人の場合は一般的に マザーボードがサポートしている RAID か Widnows の ダイナミックディスクで RAID を構成でするケースが多いのだが、RAIDカードを導入することで RAIDの信頼性を高め パソコン本体への負担を軽減することができる。

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RAIDの基礎知識

安定性や処理速度を高めるディスク構成 RAID ( Redundant Arrays of Inexpensive Disks )は「 レイド 」と読み、直訳すると「 安価なディスクの冗長配置 」。 冗長とは良く言えば「 […]

IEEE1394 インターフェイスカード

IEEE 1394 のインターフェイスを追加する拡張カード。

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PC では IEEE1394 もレガシーインターフェース になりつつあり 拡張カード の選択肢も限られている。

ビデオキャプチャカード

パソコン で テレビ を見る際に必須の拡張カードで テレビのアンテナ線を接続 して使用する。

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PC の エンターテイメント化 が一時的にブームになり Windows Vista から Windows Media Center が 標準実装されたことで 市販 PC でも ビデオキャプチャカード を搭載しているモデルが販売されていたが、Windows Media Center は Windows 8 で プリインストールから外され Widnows 10 で未サポートになり ブームの終焉とともに ビデオキャプチャカード は ほとんど姿を消してしまっている。





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