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パーツ/Video Card - (2012/03/03 (土) 20:20:10) の編集履歴(バックアップ)

グラフィックボードについて

ビデオカード(GPU、グラフィックボード、グラフィックカード、グラボ)･･･
画面出力に関する処理を担当する。CPU やマザーボード (チップセット) にグラフィック機能がない場合は必要パーツである。

GPU が無い場合は BIOS の POST 処理が途中で停止してしまい、単にモニタが映らないのではなくコンピュータの起動そのものが出来ない。


グラフィックボード(GPU)

グラフィックボードにはコアと呼ばれる 3D 計算などを担当する部分と、そのコアが使用するビデオメモリなどの部品が搭載されている。
コアだけを取り替えたりビデオメモリを増設したりはできず、後からいじれるのは冷却機構くらいだと思った方がいい。
マザーボードに統合されたもの（いわゆるオンボード）や CPU に内蔵されたものも存在する。これらは単体で購入することは出来ないが、どんなものが搭載されているかは表示されていることがある。（型番だけの場合が多い。その時はグラフィックボードメーカーのサイトで確認しよう。）

※最適化について
3Dグラフィックにおける最適化には以下のような意味がある。
  1. GPU の仕様を把握し、性能を引き出す。
  2. 画質をわずかに下げ、処理を大幅に軽くする。（少しの犠牲で多くの利益を得ようという考え方は jpg 圧縮などに似ている）

ベンチマークによる比較ではソフト側で同じ画質設定を行っても、まったく同じ処理が行われるわけではない。
ドライバの設定項目「標準」「高画質」「AA 4x」などで同じものがたまたまあったとしてもその最適化内容は各社で異なる。
スコアではどれだけ画質が下がっているかは考慮されないので比較を行う際にはそもそも公平な指標ではないことに注意しておこう。

実際、最適化を巡って過去に行き過ぎた競争があった。

グラフィックコア

  • SP(Shader Processor) 数
    • CPU でいうコア数に該当するものだが、グラフィックの処理は並列処理が容易なので重要な位置を占める。
    • メーカーにより構造がまったく異なるので、1単位の大きさもかなり異なる。また、呼び名自体も正式には CUDA core(GeForce)/Execution Unit(Intel HD Graphics)という。RADEON は Shader Processor であってるはず。
    • 上にもあるように異なるメーカー間では単純に数で比較しないこと。さらには同メーカーでも世代間で異なる。

  • クロック
    • CPU と同じで上がった分だけ速くなる分かりやすさが特徴。

  • バス幅
    • コアとメモリとの接続の太さのことでこれも重要。256bit＝ハイエンド、128bit＝ミドル、64bit＝ローエンドって分類したらビシっと分けられてしまうくらい。メモリ幅自体も性能に大きく影響するが、コアの大きさが製造コストに影響することもその要因となっている。つまり、コストに影響するからローエンドのコアは小さい→小さいコアからはメモリと繋ぐ線が少ししか出せない→メモリ幅が小さくなるということ。そして小さいコアでは SP 数なども少なくなる。伝統的にここを絞った地雷製品が出ているが、そのようなものはコア自体は大きいので性能が出ないくせに電気は食う。ここでは遅いところ（メモリ転送能力）が足を引っ張るという、PC の基本原則がそのまま現れているといえる。

  • ROPs/TMUs
    • それぞれ Rendering Output Pipeline/Texture Memory Units の略で個数で表されるが、一個辺りの性能が異なる場合があり単純な比較はできない。バランスとしては同世代でメモリ幅が半分になったら ROPs/TMUs も半分になっているのがちょうど良い。時々ミドル以下で削りすぎているものがあり性能が出ない原因になっている。困ったことに店では表記されないことが多い指標。

ビデオメモリ(VRAM)

  • 種類
    • GDDR5, GDDR4, GDDR3, DDR3, DDR2などの種類がある。その違いは一度に転送できるデータ量と、クロックに影響してくる。現在だと高性能なのは GDDR5、低価格なのは DDR3 が使われることが多い。
    • 統合型グラフィック（マザーボード/CPUに内蔵）の場合、メインメモリを一部使用するのが一般的。このような場合には以下のようなデメリットが発生する。メリットは、コストが安いこと。
      • グラフィックコアが使用する分だけメインメモリが減少する。
      • グラフィックコアからメモリまでの距離が遠くメモリ幅も狭いため、グラフィックの処理が特に低速。（同世代最下位のグラフィックボードよりさらに遅い）
      • グラフィックコアとメインメモリの間でデータ転送を行うと、CPU が使うデータの通り道も圧迫してしまうため全体の性能が若干低下する。

  • クロック
    • 実際のクロックで表記される場合と、1クロック辺りのデータ転送能力を考慮した数値で表記される場合があり、単位はどちらも同じ Hz なので混乱しないように。GDDR5 だと実クロックの4倍となり、4000MHz などといった大きな数値になったりするが、実際に GDDR3 などに比べると格段に速い。

  • 容量
    • メモリの容量はおなじみのバイト数で表される。容量が少ないと設定に制限が出てくる場合がある他、メモリ不足になった段階で急に速度が落ちることがある。現在はありがたいことに製品ランクごとに非常にバランスが取れた設定になっているので標準的な容量を搭載した品を選べばよい。特に VRAM 食いとされるタイトルを遊ぶ場合には増量モデルも検討しよう。通常は 1GB 前後、ハイエンドで 1.5～2GB 前後。注意点として VRAM は GPU 一つごとにそれぞれ必要ということ。例えば VRAM 2GB を要求するゲームならば HD6990 のようなデュアル GPU 製品では 2GB x 2(4GB) 必要だし、HD6950 を CFX する場合は 2GB のモデルを複数用意する必要がある。GeForce の場合も同様。


グラフィックボード (その他拡張カード)

①拡張カードの規格について
  • 現在のグラフィックボードは 「PCI-Express（PCI-E） x16」という規格の拡張スロットに対応したものが主流で、
特殊な理由が無い限り PCI-Express 対応のグラフィックカードを使用することになる。PCI-Eの場合
差し込むことができれば動作する。

旧規格の AGP や PCI スロット対応のグラフィックボードもあるが、これらは設計が古い・バス速度が遅い為に大幅に性能が劣る。
特殊な理由が無い限り買うべきでない。尚、AGP や PCI スロットには色々なリビジョンと動作電圧があり互換性が無い組み合わせもある。
グラフィックボードにはビデオメモリ（VRAM）も搭載されているが、これはマザーボードに装着するメインメモリとは関係がない。
3D アクションゲームとかをやらないのであればチップセット内蔵や CPU 内蔵のオマケグラフィック機能でも良い。

  • グラフィックボード以外の拡張カードは PCI や PCI-Express x1～x4 程度のものが主流。

マザーボードのスロット ボードの規格
PCI-E ←(*)
PCI ←(**)
AGP ←(***)

  • 上記の各種拡張スロットのピンは信号線だけでなくある程度の電力も供給できるが、近年の高性能で消費電力の高いグラフィックボードは
スロットからの給電だけでは間に合わないものが多く、電源ユニットから直に追加の 4pin ペリフェラルや 6/8pin PCI-E 補助電源ケーブルを
挿す必要があるものが多い。電源の項目を参照。

  • 各スロットの寸法
blankimgプラグインエラー：ご指定のファイルがありません。アップロード済みのファイルを指定してください。

  • (*)PCI-E について
PCI-E は汎用の拡張スロットでグラフィックボードだけでなく様々な拡張カードがある。
古い世代のプラットフォームでは x16 スロットはチップセットのノースブリッジ、x1 スロットはチップセットのサウスブリッジが
コントロールしていたが、現在ではチップセットのノースブリッジとサウスブリッジが統合されていたり
CPU 内に PCI-Express のコントロール回路を内蔵している場合すらある。
一部のマザーボードは変換チップを経由してコントロールしているものもあり、そういうマザーボードのスロットは相性が出る場合がある。
intel の i915 チップセット等の古いチップセットではグラフィックボード以外はサポートされていない場合もある。
PCI-Express にはリビジョンが 1.1 と 2.0 があり、2.0 は 1.1 と同じレーン数なら倍の転送速度があるが、
下位互換性があるのでカードかマザーボード (チップセット) が 1.1 にしか対応していない場合でも遅い方の速度に合わせて動作する。
PCI-E には x1/x4/x8/x16 などといったレーン数の違いが存在し、レーン数に比例して一度に送受信できるデータ量が多いので
データの転送速度が速くなる。x1/x4/x8/x16 とレーン数が増えるにつれ物理的にも端子を多く必要とし、
x1 のスロットはかなり小さいが x16 のスロットはかなり長い。
x16 等のレーン数が多いスロットに x8 や x1 等の少ないレーン数のカードを挿しても動作するし、
逆に x1 のスロットに x16 のスロットを差し込んでも (スロットもしくはカードの差込部分を削るなどの改造をした上で。
処置が悪いと発火する事もあるので注意。) 動作する場合が多い。この時、少ない方のレーン数に合わせて動作する。
基本的に x16 用の長さのスロットはレーン数も x16 だが、中には x16 用のスロットを使っているが電気にはレーン数は x8 や
それ以下のレーン数しか配線されていないスロットもある。
こういった例外はマザーボードのスペックに記載される事が多いのでよく確認すること。
スロットのサイズについては上の画像を参照すること。

  • PCI-E の 1 レーンあたりの転送速度
PCI-E のリビジョン 転送速度(片方向)※ 転送速度(双方向)※ データ転送速度(片方向) データ転送速度(双方向)
1.1 2.5 Gbps 5 Gbps 250 MB/s 500 MB/s
2.0 5 Gbps 10 Gbps 500 MB/s 1 GB/s
3.0 1 GB/s 2 GB/s
※ データ以外の信号も含まれる為、実際のデータの転送速度は PCI-E のレーンあたりの転送速度よりも少なくなる

  • (**)PCI について
PCI スロットは汎用の拡張スロットでむしろグラフィックボード以外のものが多い。
従来はチップセットのサウスブリッジがコントロールしていたが、最近のチップセットは PCI のコントロール機能が無いものもある為、
マザーボードによっては搭載していなかったり変換チップを使用して実装されている場合もある。
PCI にはカード・スロット側双方に 2.0/2.1/2.2 のリビジョンの違いがあり、カードかスロット側のリビジョンが古いと
動作はしても一部の機能が使用出来ない場合がある。
また、カード・スロット双方に信号線のバス幅が 32bit のものと 64bit のものがあり、64bit 幅のカード・スロットは
通常の 32bit カード・スロットより長いが、個人向けマザーボードのスロットは通常は 32bit なのであまり気にする必要は無い。
32bit/64bit 幅のカード・スロットは相互に互換性があり、32bit 幅のスロットに 64bit 幅のカードを挿したりその逆でも動作する。
但し 32bit 幅のスロットに 64bit 幅のカードを挿した場合はカード側の余った端子部分がマザーボード上のコンデンサ等と干渉する
場合が多く、信号に互換性があるからと言っても使えない場合も多い。
更にクロック周波数が 33MHz/66MHz/100MHz/133MHz のものがあり、GbE や RAID カード、SATA インターフェースカードの一部等が
66MHz 以上のクロックに対応しているが、やはり個人向けのマザーボードや拡張カードは 33MHz のみのものが多いので
こちらも余り気にする必要は無い。どちらかが 66MHz 以上に対応していてももう片方が 33MHz だけしか対応していない場合は
遅い方に合わせた速度で動作する。クロック周波数が高いカードは少しでも接触が悪いとすぐに認識しなくなるので慎重に挿す必要がある。
そして PCI スロット・拡張カードには給電電圧・動作電圧が 3.3V/5V のものがあり、
例えば 5V 給電の PCI スロットに 3.3V 動作のカードを挿す事は出来ない。
電圧が違うスロットにカードを誤挿入することを防止する為の切り欠きがスロット・カード双方にあり、
電圧が違うもの同士はそもそも挿せないようになっているし、近年では 3.3V 給電のスロットと 3.3V 動作のカードが多いので
こちらも問題にならないだろう。尚、3.3V/5V 両対応の PCI 拡張カードもあり、
こういったものの場合は 5V 給電のスロットと 3.3V 給電のスロットどちらに挿しても動作させる事が出来る。
スロットのサイズについては上の画像を参照すること。

  • 各 PCI スロットの転送毒度
バス幅/動作周波数 データ転送速度
32bit/33MHz PCI 133MB/s
32bit/66MHz PCI 266MB/s
64bit/33MHz PCI
64bit/66MHz PCI 533MB/s
64bit/100MHz PCI 800MB/s
64bit/133MHz PCI 1066MB/s

  • (***)AGP スロットについて
AGP はグラフィックボード専用の拡張スロットで旧世代のチップセットのノースブリッジがコントロールしていた。
x1(266MB/s)/x2(533MB/s)/x4(1066MB/s)/x8(2133MB/s) といった動作クロックの違いと 0.8V/1.5V/3.3V の動作電圧の違いがある。
速度に関しては遅いほうに合わせられるだけなのでさほど問題はないが、動作電圧に関しては互換性の低い製品を使用すると
高電圧がかかって燃える危険がある。あまり古い製品と新しい製品での組み合わせはしない方がいいかもしれない。
また 32bit/33MHz PCI と比較して接点がシビアで、接触が悪いとすぐに認識しなくなるので慎重に挿す必要がある。
更にワークステーション等向けの電源ピンを増やしより給電能力を高めた AGP Pro というスロットと AGP Pro スロット専用の
グラフィックボードも存在した。
PCI-E 登場後に AGP スロット搭載マザーボードと AGP スロット用グラフィックボードは急速に姿を消し、
現在ではほぼ皆無な為余り気にしなくて良い。

  • 各スロットの関係について
AGP スロットは一応 PCI スロットの上位互換で PCI スロットを AGP スロットに変換するアダプタが存在したことがあったが、
リソースの割り振りやジャンパ設定などの設定を必要とし、しかも動作は安定しない為やらない方が良い。
PCI スロットと PCI-Express スロットは互換性は全く無いが、変換チップを利用した変換アダプタが存在する。
但しこちらも動作が不安定だったり激しく相性が出る為やっぱりやらない方が良い。

②拡張カードのサイズについて
  • 拡張カードの寸法は高さ・長さ・占有スロット数の違いがあり、高さは通常の高さのフルハイト、半分程度の高さのロープロファイル、
フルハイト以上の高さのものがある。小型のケースではロープロファイルのカードしか収まらないものもある。
グラフィックボードの中にはフルハイト以上の高さを持ったものもあり、特別に幅が広いケースでないと入らない場合がある。
占有スロットは通常は 1スロットだが、高性能なグラフィックボード等は大型のヒートシンクを使用している為
2スロットを占有するものがある。また占有スロットが一つでも冷却ファンが付いているカードは冷却ファンの位置によっては
冷却を妨げないように 1スロット空けて置くのが望ましい。
長さに関してはロープロファイルのもの以外は上限であるフルレングス以外に規格団体による明確な取り決めを見つけられなかった。
ある程度の目安はあるようだがカードによって長さは様々なのでケース・ケース内の他のパーツやマザーボード上の部品と干渉しないか
よく確認する必要がある。

  • フルハイトの拡張カードの寸法例。長さは様々
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  • ロープロファイル拡張カードの寸法例。
blankimgプラグインエラー：ご指定のファイルがありません。アップロード済みのファイルを指定してください。

  • 以下のサイトに長いビデオカードを収容可能なケースが書いてある。


その他

  • 冷却機構
    • CPU と異なり冷却機構は標準で搭載された状態で販売されている。交換も可能。
    • 搭載ファンやヒートシンクなど。動作音を気にする場合はもちろん、無茶な発熱をする GPU では故障率にも影響する。IceQ や Vapor-X など名前がついているものがあるし写真でわかることもあるが、人柱情報を調べた方がいい。
    • 薄型（2スロットが標準な場合の1スロットモデル）、高性能ファンレスモデルは要注意。無茶をしたモデルにはそれ相応のデメリットがついてくるもの。

  • サイズ（長さ）
    • 幅については規格（通常/ロープロファイル）が存在するが、長さに関しての規格はないため、実際の長さ（インチとかセンチメートルとか）を見て入るかどうか確認する。ケーブル類をつながなければならない場合もあるので、思ったより入りづらいこともある。手っ取り早いのはグラボのスレを見ること。ケースもグラボも定番なら間違いなく実際使ったことがある人がいるはず。

  • 消費電力
    • 下は 20W 前後から上は 300W 級までと非常に幅が広いため、電源によっては搭載すること自体が不可能な場合がある。
    • 消費電力が大きいだけなら相応の電源やケースを用意すればよいが、中には消費電力に対して電力供給コネクタ数が少なく無茶をしていることが疑われるような製品もある。

  • 発熱
    • 300W ともなるとちょっとしたヒーターや電子レンジも目の前でその発熱もとんでもないレベル。そんな発熱が熱に弱いコンデンサのような部品も使われていて、それほど大きいわけでもない PC ケースの中に放出される。うかつに手をだすとやばい。
    • 100W 前後でも何も考えずにポン付けして安心するには大型のそれなりに冷えるケースが必要。小さいケースに搭載したり動作音を気にする場合はさらに難しくなる。

  • 対応解像度
    • グラフィックボートには出力できる解像度に上限がある。ただ最近はモニタ側の解像度の向上が鈍っているのでこれに引っかかってしまうことはあまりない。

  • 追加機能、付加価値
    • 動画再生支援、出力コネクタ数、同時画面出力数（コネクタ全てつないでも全部映るとは限らない）、GPGPU、物理演算、立体視（3D）対応など。

  • 接続インタフェース
    • 他が速くてもここが遅いとすべて台無し。ゲームならば PCI-Express x16 を強く推奨。画面を映すだけなら PCI-Express x1、AGP、PCI などもマザーに挿されば一応使える。
    • PCI-Express 1.1 か 2.0 かでも速度は変わるものの、x16 ならば 1.1 でもとりあえずは大丈夫。というか今は 2.0 が当たり前なので特に困ることはないはず。
    • 過去に AGP から PCI-Express に切り替わったときは、変換チップを使っていち早く PCI-Express に対応する製品および AGP をネイティブサポートしない新コアでありながら AGP に対応する製品があったが、それが原因で問題を起こすことがあった。今後互換性のない新しい規格が出た場合には留意しておこう。

  • その他
    • DirectXのバージョンについては、注意はしたほうがいいが十分普及してからソフトが出始めるのであまり関係ない。
    • ゲームの体験版やビデオ再生ソフト（機能制限しまくり版）などがバンドルされるのが通例。まれにゲームのフルバージョンがバンドルされることもある。
    • CAD やモデリングなど、仕事に使う場合は Quadro や FirePro などといった業務向けのものを選択すべき。
    • 最近のグラフィックボートには初めから出力ポートが2つあるので、モニタを2台つなげてマルチ(デュアル)モニタ化が簡単にできる。繋げるモニタは解像度やサイズか違ってもデバイスドライバさえちゃんと入っていればWindowsが勝手に認識してくれるので、「新しいモニタを買ったけれど古いのを捨てるのはもったいない」という人はぜひやってみてほしい。


知っておきたい知識 SLI、CrossFireX

NVIDIA の GeForce は SLI、AMD（ATI）の RADEON は CrossFireX というが、グラフィックボードを複数枚挿すことで
性能を上げる技術という点では同じもの。
これを使うには対応したグラフィックボード、マザーボード、専用ケーブル（SLI、CrossFireXで異なる）が必要である。
対応状況は箱に明記してある場合がほとんどなので確認すること。SLI の方が条件が厳しい（NVIDIAからライセンスを受ける必要がある）
ため、対応製品も少なめ。なお、SLI、CF ともソフトとドライバ（プロファイル）が対応していないと十分な効果が得られない。
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