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単体GPUとは、グラフィック専用チップ

グラフィックカードの構成

グラフィックカードは、単体GPUとビデオメモリをメインとした構成の拡張カードです。単体の半導体チップ(GPU)が搭載されているので「単体GPU」って呼ばれます。グラフィックカード上にビデオメモリ(VRAM)を持ち、グラフィック処理に使われるデータが一時的に蓄えられます。CPUとメインメモリの関係で言えば、グラフィックカードそのものが「もうひとつのマザーボード」みたいなものです。

グラフィックカードの構造
「単体GPUを搭載する」=「グラフィックカードを搭載する」と理解して構いません。ノートパソコンも形状の違うグラフィックカードが搭載されますが、ユーザーレベルで換装できるものではありません。グラフィックカード自体、市販されていません。

同世代で比較すれば、基本的には内蔵GPUよりも画像処理能力は高く、CPUへの負担も軽減出来ます。ただし現行の内蔵GPUも高性能化しており、古い単体GPUや「ローエンドすぎる単体GPU」だとあまり差がない場合もあるので要注意です。

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単体GPUとは、グラフィック専用チップ

グラフィックカードに搭載される「単体GPU」というのは、グラフィック専用チップとして存在するものです。主な単体GPU製品にはNVIDIA社のGeForceシリーズ と AMD(ATI)社のRadeonシリーズがあります。

GeForceというGPU半導体
※この写真は、単体GPUであるGeForce 7300 LEの半導体チップ。消費電力や発熱の大きさはこの単体GPUによって決まる。高性能なものほど消費電力や発熱が増大します。

単体GPUの冷却装置

単体GPUを冷却する装置として、空冷式冷却ファンとヒートシンクがあります。

グラフィックカードの冷却
半導体チップのGPUは発熱しやすいので、冷却ファンおよび、ヒートシンクが取り付けられています。

空冷式冷却ファン

モンスターグラフィックカードGTX680
高性能なGPUほど高い熱を持つので、冷却ファンが巨大化したり個数が増えます。オーバークロック対応モデルでは特に重視すべきところです。

ヒートシンク

一方、ローエンドのGPUはパワーも発熱も低いのでヒートシンクが採用されます。ヒートシンクは熱伝導率の高いアルミ製で、空気に触れる表面積を広くした形状です。ファンではないので風きり音がなく、静音性に優れます

ローエンドグラフィックカードグラボ購入ガイド
イレギュラーなグラフィックカードでは、ヒートシンクの冷却能力では不十分なのにヒートシンクを採用している静音タイプがあります。そのようなタイプは上級者向けであり、PCケースファンなどで自ら冷却対策を施さなければなりません。

ビデオメモリ(VRAM)

グラフィックカードのvramことビデオメモリ
ビデオメモリとは、単体GPUが処理するための情報を一時保存するメモリです。本格3Dゲームでは、512MB以上を推奨というのが多いです。推奨スペックを確認しておきましょう。

ビデオメモリには「GDDR3、GDDR4、GDDR5」の規格があり、後者のほうが高速転送です。GDDR5はメインメモリよりも高速かつ帯域が広く、GDDR3の約5倍、GDDR4の約4倍のデータ転送が可能とされています。
メモリクロックが高速であるほど、3D処理能力が向上します。

※GDDR=Graphics Double Data Rate 。GDDR3はAMDに買収される前のATI が開発。GDDR5はAMDが2009年に発表した。

PCゲームでは、高解像度設定で、さらにテクスチャやアンチエイリアスの緻密度を上げるとビデオメモリを多く必要とします。こういった環境下ではビデオメモリが多いほうが有利で、快適度も微妙に向上します。

昔話トピック:Windows Vista時代の画像出力に必要なビデオメモリ

Windows Aero表示ではフルHD解像度なら128MB以上が推奨されています。Windows Aero表示の画面解像度と必要なビデオメモリ以下の通り。ゲームをやらないユーザーなら256MBあれば十分です。
  • 1280×1024まで 64MB以上、1920×1200まで 128MB以上、1920×1200以上なら 256MB以上

DirectX

単体GPUにそれぞれ対応しているDirectXのバージョンがあります。DirectXとは、マイクロソフト社が提供するAPI(アプリケーション・プログラミング・インターフェース)。グラフィックカードの架け橋になるプログラムで、DirectXのバージョンが上がるたびにグラフィック品質が上がっていきます。 ※このプログラムのひとつある「Direct3D」が3次元プログラムに関与しています。

ゲームメーカーはDirectXをベースにゲームを制作しており、ゲームをプレイするには単体GPUなどの環境がバージョンに対応しなくてはなりません。 (Windows XPではDirectX9.0まで、Windows VistaからDirectX10~)。

ロストプラネット2でDirectX比較
例えば、ロストプラネット2というゲームでは、DirectX 9.0CとDirectX 11のどちらかでプレイできます。DirectX 11対応のGPUやOSなど条件が揃えば、DirectX 9.0Cよりも美麗なグラフィックで楽しめます。
写真左がDirectX 9.0C、右がDirectX 11です。・・・なぬっ?これではよく分からないだと?

DirectX 9.0CとDirectX 11の違い
では部分拡大。右のDirectX 11を見ると、サンショウウオの角のディテールがしっかり描写されています。それに皮膚のヌメリ具合や水面の表現がDirectX 9.0Cよりもリアルに描かれています。・・・正直、ゲームに夢中になると細かいところまで気にする余裕はなくなってくるんですけどね。

モニタ出力端子の確認

グラフィックカードに搭載する映像端子
グラフィックカード選びでは出力端子の種類を確認しましょう。グラフィックカード搭載した場合、グラフィックカードから出力されるモニタ端子と接続します。DVI、HDMI、DisplayPortなど装備される端子の種類や数は、グラフィックカード次第です。

デュアル・ディスプレイ
複数の出力を持つので、マルチディスプレイにすることができます。出力数が3つあっても同時に映せるのは2画面(デュアル・ディスプレイ)までなど、制限されているグラフィックカードもあるので要注意です。
※モニタ出力端子の種類は、「液晶モニタの映像入力端子」のコンテンツを参照のこと。

補助電源端子の有無

6ピン(75W)×2の補助電源グラフィックカード
高性能タイプのグラフィックカードでは消費電力が大きく、補助電源コネクタを利用します。電源ユニットのPCI Express電源コネクタは、6ピン(75W)と8ピン(150W)があり、1コネクタまたは2コネクタを組み合わせて接続します。

ローエンドグラフィックカード
一方、ローエンドのグラフィックカードは低消費電力なので、補助電源端子はありません。拡張スロットから供給される電力だけで動きます。

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