PC のインターフェイスと拡張カード

パソコン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 や DisplayPort 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うため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。

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で、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。

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 をサポートしている。

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で、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。

現在はレガシーインターフェイスになっている。

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

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、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。

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 ) はアップル社が開発した FireWire をベースにした高速シリアルバス規格で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。

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 ( PCIe )

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 )。

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。

NVMe は PCIe に SSD など補助記憶装置を接続するためのインターフェイス。

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。

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で、転送速度は USB 2.0 や IEEE1394 よりも早く最大 600 MB/s 。

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。

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。

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 )。

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。

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で、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ることが多い。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

グラフィックカードの増設

デスクトップPCにグラフィックカードを増設してパワーアップ DVDFab.ch から Google のディープラーニングソフト「 TensorFlow 」を採用したアップスケーリングモジュールがリリースされるなど、人 […]

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。

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。

RAIDカード

パソコンに RAID を実装する拡張カード。

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 Windows 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。

RAID の基礎知識

安定性や処理速度を高めるディスク構成現在のハードディスク ( HDD ) は安定性も速度も飛躍的に向上しているが、物理ドライブの経年劣化は避けることができず、使用環境によるが早ければ 3 ~ 5 年で注 […]

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。

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。

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 Windows 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。