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ビデオカード(グラフィックボード、グラフィックスボード、グラフィックカード、グラフィックスカード)は、コンピュータ(主にパソコン)で、映像を信号として出力または入力する機能をカード(電子基板)として独立させたもの。

カードに搭載されているチップやメモリによって描画速度、解像度、3D性能などが異なる。

◆ 概要

自作組み立て式のPC/AT互換機では、表示回路がマザーボード上に実装されていなかったため、ビデオカードは別途必須であった。しかし、ウェブサイト閲覧や電子メールのやり取り、オフィス作業など日常的な作業を行うには支障のない程度の性能を備えた表示回路を組み込んだチップセット(統合チップセット)と、それを搭載したマザーボードが増えており、安価なPCではビデオカードを搭載していないオンボードグラフィック機能を用いるものが一般的である。

このため、ビデオカードは高速な3D表示性能やマルチディスプレイ機能を目的として追加される場合が多い。また統合グラフィック機能のUMAによる性能低下を避けるためにビデオカードを追加する場合もある。

◆ ビデオカードの構成

一般的なPC/AT互換機用ビデオカードは主に以下のモジュールにより構成される。

◇ グラフィックチップ (GPU)

描画処理を行うLSI。当初は単純な2D描画機能のみだったが、3Dアクセラレータ・RAMDAC・ジオメトリエンジン・プログラマブルシェーダなどが統合され、多機能化している。

◇ ビデオメモリ (VRAM)

表示する描画情報を保持するためのフレームバッファとして利用されるメモリ領域。大容量化に伴い、オフスクリーンバッファやシェーディングバッファなどとしても利用されるようになっている。グラフィックチップとは専用バスでポイント・ツー・ポイント接続される。

広帯域で接続したほうが性能的には有利だが、コスト・実装面積・発熱などを優先しグラフィックチップの仕様より狭い帯域幅で接続することもある。

ビデオメモリには高速性と低価格性の両立が求められるため、汎用のDRAMだけでなく専用のRAMが用いられることも多い。かつては専用モジュールによりビデオメモリの増設に対応する製品も存在したが、2000年代以降、ビデオメモリの増設に対応したビデオカードは存在していない。

実装面積を重視するモバイル用途ではグラフィックチップのLSIパッケージにビデオメモリ用RAMを同梱している製品も存在する。

  ビデオメモリとして用いられたRAM

・ EDO DRAM

・ WRAM

・ SDRAM

・ SGRAM

・ DDR SDRAM

・ DDR2 SDRAM

・ DDR3 SDRAM

・ DDR SGRAM (GDDR)

・ GDDR2

・ GDDR3

・ GDDR4

・ GDDR5

  Unified Memory Architecture (UMA)

Unified Memory Architecture (UMA)とは独立したビデオメモリを持たず、メインメモリと共有するシステムである。シェアメモリ・共有メモリなどとも呼ばれる。

メインメモリは同世代の専用ビデオメモリと比較すると低速であり、システムとメモリ帯域を共有するためシステムパフォーマンスが低下するなどのデメリットがある。反面、実装面積が少なく省スペース性に優れる、部品点数が少なく安価であるなどのメリットがあり、チップセット統合グラフィックス機能で多く採用されている。

メインメモリの高速化に伴い、単体型のグラフィックチップにおいてもNVIDIA社のTurbo Cache、AMD社のHyperMemoryなどメインメモリをビデオメモリ領域として利用する技術が登場している。

◇ 内部インターフェイス

ビデオカードとシステムを接続するためのインターフェイス。データ転送用に高速な専用バスを用いることが多い。

  主なビデオカード用内部インターフェイス

・ PCI

・ AGP

・ PCI Express

古いインターフェイス(現在ではほとんど使われない)

・ ISA

・ MCA

・ EISA

・ VLバス

  その他の内部インターフェイス

ビデオカードの登場以来、駆動に必要な電力はデータインターフェースから供給されるのが一般的であったが、2000年代初頭頃からのGPU消費電力の増大に伴い、データインターフェース経由の給電を補うための専用電源インターフェースが登場し、ミドルレンジ以上の製品での搭載が一般化した。

またHDMIの普及黎明期には、ビデオカード上のHDMI出力端子から音声を出力する為に、基板上にS/PDIF入力インターフェイスを供える製品も登場している。

その他、マルチGPU技術の制御用端子やビデオキャプチャカードとの連携用端子などのオプション機能用の端子が搭載されることも多い。

◇ 外部インターフェイス

ビデオカードの出力をディスプレイなど表示デバイスに接続するためのインターフェイス。当初はアナログRGB出力が一般的だったが、04年頃からDVI-I出力も備えマルチディスプレイ機能に対応するものが一般的になってきている。

S-Videoやコンポジットによるビデオ出力の他、コンポーネント出力を搭載する製品や、HDMI出力、DisplayPortを搭載する製品も出現している。

・ アナログRGB

・ DVI

・ HDMI

・ DisplayPort

・ S-Video

・ コンポジット

・ コンポーネント

◇ ビデオBIOS

ビデオカードに搭載されているBIOS。起動直後などシステムがリアルモードで動作している際にVGA互換モード表示機能を提供する。ビデオカード基板上のROMチップに格納されている。PC/ATと異なるアーキテクチャであるPC-9821シリーズなどではビデオBIOSを使用しない。

◇ 冷却機構

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