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NVIDIA RIVA 128 (1997年)

ビデオカード（英: video card）は、パーソナルコンピュータなどの各種のコンピュータで、映像を信号として出力または入力する機能を、拡張カード（拡張ボード）として独立させたものである。「ビデオボード」「グラフィックカード」「グラフィックボード（俗称グラボ）」「グラフィックスカード」「グラフィックスボード」「グラフィックスアクセラレーターカード」ともいう[1][2][3][4][5][6][7][8]。本項目では便宜上「ビデオカード」に統一する。カードに搭載されているチップやメモリによって、対応解像度、表現可能な色数、2D/3D描画性能や機能などが異なる。

GPUを利用したリアルタイムの3次元コンピュータグラフィックス描画や、GPUを汎用計算に用いるGPGPUのパフォーマンスを向上させるには、より高性能なGPUが必要となるが、CPU内蔵GPUなどのiGPU (integrated GPU) よりも交換や増設の容易なビデオカードによるdGPU (discrete GPU) のほうがスケーラビリティの面で優れている。
概要

IBM PCおよびPC/AT互換機の多くの機種では、映像表示用の回路がマザーボード上には実装されておらず、拡張スロットにビデオカードを取り付けて映像出力機能を実現する。この方式は交換・増設が容易であるというメリットがある。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出現し、そしてさらにGPUを内蔵したCPUが出現したことにより、安価なPCではビデオカードを搭載せず、オンボードグラフィックス機能やオンダイグラフィックス機能を用いるものが一般的となっている。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。

以上はパーソナルコンピュータ以外のUNIXワークステーションなどでもほぼ同様である。

2004年から、USB接続の製品も発売されている。当初は、PCI-USBブリッジを用いてSIS315を接続するというものであった。その後、2007年からは、DisplayLinkのチップを用いた製品が出回るようになっている。DisplayLinkの製品では、表示装置を仮想化し、ホスト側で映像を圧縮、ハードウェア側で伸張することによって、帯域が太いとは言えないUSB2.0などのバスで、ある程度のパフォーマンスを確保している。その様な構造になっているため、実際のドライバの処理はホスト側の演算コストとなるため、CPUパワーの低い環境でのパフォーマンスは低下する。また、BIOS等を持たないためOSやドライバが起動するまでは使用できないほか、他のビデオドライバと併用する形になるため、その相互の干渉によって不具合が生じたり、使用できないケースも存在する。これらの製品は、通常のビデオカードを複数増設するよりも条件のハードルは低く、パフォーマンスよりも制御できる画面の数、面積を要求するような状況で有用であるほか、NASなどの元々表示装置を持たない機器や、PDAなど、外部出力を持たない機器での利用例も存在する。
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。
ビデオメモリ (VRAM)詳細は「VRAM」を参照

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の存在は確認されておらず、おおむね2GB?16GB程度に固定されている。

NVIDIA GeForce RTX 4090、NVIDIA RTX 6000 Ada 世代、NVIDIA H100 Tensor Core GPUなど、一部のハイエンド製品やワークステーション・サーバー向け製品では24GB/48GB/80GB/96GBといった大容量ビデオメモリを搭載するものも出現している。

さらに、Radeon RX 6700 XT 12GBやGeForce RTX 3060 12GBなど、ミドルレンジやミドルハイクラスの製品でも比較的大容量のビデオメモリを搭載するものも出現している。

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

Window DRAM（英語版）

SDRAM

SGRAM（英語版）

DDR SDRAM

DDR2 SDRAM

DDR3 SDRAM

DDR SGRAM (GDDR)

GDDR2（英語版）

GDDR3

GDDR4

GDDR5

GDDR5X

GDDR6

GDDR6X

HBM

Unified Memory Architecture (UMA)

Unified Memory Architecture (UMA) とは、独立したビデオメモリを持たず、メインメモリをCPUと共有するシステムである。シェアードメモリ（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[9]、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。SoCではeDRAMにより性能問題に対処している事例もある。