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コンピュータにおいて、拡張カード（拡張ボード、アダプタカード、周辺機器カード、アクセサリカードとも呼ばれる）は、コンピュータのマザーボード（バックプレーンも参照）上の電気コネクタ、または拡張スロット（バススロットとも呼ばれる）に挿入して、コンピュータシステムに機能を追加できるプリント基板です。コンピュータのケースとマザーボードの設計によっては、これらのスロットのほとんど（またはすべて）を、取り外し可能な別個のカードに配置する場合があります。このようなカードは、マザーボードから上方に突き出ており、拡張カードをマザーボードの上方に平行に配置できることから、一般的にライザーカードと呼ばれます。
拡張カードを使用することで、コンピュータシステムの機能やインターフェースを、そのシステムが実行するタスクに適した方法で拡張または補完できます。たとえば、高速マルチチャンネルデータ収集システムは、簿記用のパーソナルコンピュータでは役に立ちませんが、産業プロセス制御システムでは重要な構成要素となる可能性があります。拡張カードは多くの場合、現場で取り付けたり取り外したりできるため、特定の目的に合わせてユーザーがある程度カスタマイズできます。拡張カードの中には、サポートシステムボードのコネクタに差し込む「ドーターボード」の形状をしているものもあります。
パーソナルコンピューティングにおいて注目すべき拡張バスおよび拡張カード規格としては、1974年にCP/Mオペレーティングシステムに関連付けられたS-100バス、1977年に発売された初代Apple IIコンピュータの50ピン拡張スロット（Apple独自のもの）、 1981年にIBM PCで導入されたIBMのIndustry Standard Architecture（ISA） 、同じく1981年に発売されたBBC MicroのAcornのチューブ拡張バス、クローン市場では支持を得られなかった1987年のIBMの特許取得済み独自規格Micro Channel Architecture（MCA）、 1992年にISAに取って代わった大幅に改良されたPeripheral Component Interconnect（PCI）、そして2003年に登場し、相互接続を高速通信「レーン」に抽象化し、他のすべての機能をソフトウェアプロトコルに委ねたPCI Expressなどがあります。
真空管ベースのコンピュータはモジュール構造でしたが、周辺機器の個々の機能はプリント基板だけでなくキャビネットに収まっていました。プロセッサ、メモリ、I/O カードは集積回路の開発により実現可能になりました。[ 1 ]拡張カードにより、I/O、追加メモリ、オプション機能（浮動小数点演算装置など）を含むさまざまな種類のデバイスを中央プロセッサに接続できるため、プロセッサ システムはユーザーのニーズに合わせて適応できます。PDP -8から始まるミニ コンピュータは、受動バックプレーンを介して通信し、受動バックプレーンによって電力供給される複数のカードで構成されていました。
拡張スロットを備えた最初の商用マイクロコンピュータは、1973年のMicral Nでした。事実上の標準を確立した最初の企業は、1974年から1975年にかけて開発されたAltair 8800で、これは後に複数のメーカーが使用する標準規格であるS-100バスとなりました。これらのコンピュータの多くはパッシブバックプレーン設計で、コンピュータのすべての要素（プロセッサ、メモリ、I/O）がカードケージに接続され、カード間で信号と電力がパッシブに分配されていました。
Apple IIなどのシステムにおける独自のバス実装は、複数のメーカーが採用する標準規格と共存していた。
IBMは1981年にIBM PCとともに、後に業界標準アーキテクチャ（ISA）バスと呼ばれることになる技術を導入しました。当時、この技術はPCバスと呼ばれていました。 1983年に導入されたIBM XTは、（わずかな例外を除いて）同じバスを使用しました。8ビットのPCおよびXTバスは、1984年にIBM ATが導入されたことで拡張されました。これは、XT上でアドレスバスとデータバスを拡張するために2番目のコネクタを使用しましたが、下位互換性があり、8ビットカードはATの16ビットスロットで引き続き使用できました。業界標準アーキテクチャ（ISA）は、他のタイプのバスが開発された後にIBM ATバスの名称となりました。ISAバスのユーザーは、デバイスを適切に接続するために、追加するハードウェアについて深い知識を持っている必要がありました。メモリ アドレス、I/O ポート アドレス、およびDMAチャネルは、カード上のスイッチまたはジャンパーを使用して、ドライバ ソフトウェアの設定と一致させる必要があったためです。
IBMのMCAバスは、1987年にPS/2向けに開発され、同じくIBMが設計したISAの競合製品でしたが、ISAが業界全体で受け入れられたこととIBMがMCAのライセンスを取得したことにより、人気を失いました。Compaqが推進したISAの32ビット拡張版であるEISAは、1997年にMicrosoftがPC 97業界ホワイトペーパーで「レガシー」サブシステムと宣言するまで、一部のPCマザーボードで使用されていました。独自のローカルバス（Compaqを参照）とVESAローカルバス規格は、1980年代後半の拡張バスで、80386および80486 CPUバスに結び付けられていましたが、排他的ではありませんでした。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] PC /104バスは、ISAバスをコピーした組み込みバスです。
Intel は1993 年にP5ベースのPentium CPUとともにPCI バスチップセットを発表しました。PCI バスは 1991 年に ISA の後継として導入されました。この規格 (現在はバージョン 3.0) は、今日でも PC マザーボードに搭載されています。PCI 規格はバス ブリッジングをサポートしており、最大 10 個の PCI バスをデイジーチェーン接続してテストされています。CardBusはPCMCIAコネクタを使用するPCI フォーマットで、PCI から PCI ブリッジを介して周辺機器をホスト PCI バスに接続します。CardBus はExpressCardフォーマットに置き換えられつつあります。
Intel は1997 年にビデオ アクセラレーション専用ソリューションとしてAGPバスを導入しました。AGP デバイスは PCI-to-PCI ブリッジを介して PCI バスに論理的に接続されます。バスと呼ばれていますが、AGP は通常、一度に 1 枚のカードしかサポートしません (レガシーBIOSサポートの問題)。2005 年以降、PCI Express がPCI と AGP の両方に取って代わりつつあります。2004 年に承認されたこの規格は、シリアル通信インターフェイスを介して論理 PCI プロトコルを実装します。PC/104 (-Plus) またはMini PCI は、 Mini-ITXなどの小型フォームファクタのボードの拡張用としてよく追加されます。
Tandy Computer は、 1000 EXおよび1000 HXモデル向けに、より小型のフォームファクタのカードをサポートする XT バスの改良版である PLUS 拡張インターフェースを設計しました。XT バス (別名 8 ビット ISA または XT-ISA) と電気的に互換性があるため、パッシブ アダプタを使用して XT カードを PLUS 拡張コネクタに接続できます。PLUS カードのもう 1 つの特徴は、スタック可能であることです。スタック可能な拡張モジュールを提供するもう 1 つのバスは、IBM PCjr で使用されていた「サイドカー」バスでした。これは電気的には XT バスに匹敵する可能性があり、どちらも基本的に 8088 CPU のアドレス バスとデータ バスを公開し、バッファリングとラッチング、Intel アドオン チップによって提供される割り込みと DMA の追加、およびいくつかのシステム障害検出ライン (電源正常、メモリ チェック、I/O チャネル チェック) を備えているため、いくつかの類似点があることは間違いありません。繰り返しますが、PCjrのサイドカーは厳密には拡張カードではなく拡張モジュールです。唯一の違いは、サイドカーはプラスチック製の箱（コネクタを露出させるための穴が開いている）に収められた拡張カードであるという点です。
ノートパソコンは一般的に、デスクトップパソコン向けに設計された拡張カードのほとんどに対応していません。そのため、いくつかの小型拡張規格が開発されました。
オリジナルのPCカード拡張カード規格は、基本的にISAバスのコンパクト版です。CardBus拡張カード規格は、 PCカード規格をPCIバスのコンパクト版に進化させたものです。オリジナルのExpressCard規格は、USB 2.0周辺機器またはPCI Express 1.x x1デバイスとして動作します。ExpressCard 2.0では、カードが使用できる別のインターフェースとしてSuperSpeed USBが追加されました。残念ながら、ノートパソコンにこれらの攻撃を阻止するように構成されたIOMMUが搭載されていない限り、CardBusとExpressCardはDMA攻撃に対して脆弱です。
上記の例外として、デスクトップ規格の小型版専用の内部スロットが1つ搭載されているケースが挙げられます。最もよく知られている例は、Mini-PCIまたはMini PCIeです。このようなスロットは通常、「内蔵」無線ネットワーク機能の提供や、製造段階で専用GPUを搭載してシステムをアップグレードするなど、特定の目的のために設計されていました。
Apple Inc.、Tandy、Commodore、Amiga、Atari, Inc.など、他のほとんどのコンピュータメーカーは独自の拡張バスを提供していました。AmigaはZorro IIを使用していました。AppleはApple II周辺機器カード用に7つの50ピンスロットを備えた独自のシステムを使用し、その後、 MacintoshシリーズではプロセッサダイレクトスロットとNuBusの両方のバリエーションを使用し、1995年にPCIバスに切り替えました。
一般的に、ほとんどの PCI 拡張カードは、そのタイプのソフトウェアドライバがあれば、PCI バス ハードウェアを組み込んだ任意のCPUプラットフォームで動作します。PCI ビデオ カードや、独自のBIOSやその他の ROM を含むその他のカードは問題がありますが、VESA 規格に準拠したビデオ カードはセカンダリ モニターに使用できます。DEC Alpha、IBM PowerPC、および NEC MIPS ワークステーションは PCI バス コネクタを使用しました。[ 5 ] Zorro II と NuBus はどちらもプラグ アンド プレイで、ユーザーによるハードウェア構成は必要ありませんでした。
その他のコンピュータバスは、産業制御、計測機器、科学システムなどに使用されていました。具体的な例としては、最終的にIEEE-488（別名GPIB）として標準化されたHP-IB（ヒューレット・パッカード・インターフェース・バス）が挙げられます。よく知られている歴史的な標準規格には、VMEbus、STD Bus、SBus（Sun社のSPARCStation専用）など、多数あります。
任天堂エンターテインメントシステムやセガジェネシスなど、他の多くのビデオゲーム機にも何らかの形で拡張バスが搭載されていました。少なくともジェネシスの場合、拡張バスは独自規格でした。実際、カートリッジ式のゲーム機（アタリ2600を除く）のカートリッジスロットは、システム内部のバスの読み書き機能を露出させるため、拡張バスとして機能します。しかし、これらのインターフェースに接続される拡張モジュールは、機能的には拡張カードと同じですが、物理的な形状が異なるため、厳密には拡張カードとはみなされません。
拡張カードの主な目的は、マザーボードに搭載されていない機能を提供または拡張することです。例えば、初代IBM PCにはオンボードグラフィックスやハードドライブ機能が搭載されていませんでした。そのため、グラフィックスカードとST-506ハードディスクコントローラカードによって、それぞれグラフィックス機能とハードドライブインターフェースが提供されました。一部のシングルボードコンピュータでは拡張カード用のスロットが設けられておらず、ボード上にICソケットが用意されているだけで、変更やカスタマイズが限定的でした。信頼性の高いマルチピンコネクタは比較的高価であるため、家庭用コンピュータなどの一部の量産型システムでは拡張スロットがなく、代わりにメインボードの端にカードエッジコネクタが採用され、高価な対応ソケットのコストが周辺機器の価格に上乗せされていました。
オンボード機能を拡張する場合、マザーボードには単一のシリアルRS232ポートまたはイーサネットポートが搭載されている場合があります。拡張カードをインストールすることで、複数のRS232ポート、または複数の高帯域幅イーサネットポートを利用できるようになります。この場合、マザーボードは基本的な機能を提供しますが、拡張カードによって追加または拡張されたポートが提供されます。
拡張カードの一方の端には、スロットに差し込むための接点（エッジコネクタまたはピンヘッダー）があります。これらは、カード上の電子回路とマザーボード上の電子回路との電気的な接続を確立します。周辺機器拡張カードには通常、外部ケーブル用のコネクタが備わっています。PC互換パーソナルコンピュータでは、これらのコネクタは筐体背面のサポートブラケットに配置されていました。産業用バックプレーンシステムでは、コネクタはバックプレーンピンとは反対側のカード上端に取り付けられていました。
マザーボードとケースの形状にもよりますが、コンピュータシステムには1枚から7枚程度の拡張カードを追加できます。バックプレーンシステムでは19枚以上の拡張カードを搭載可能です。システムに多くの拡張カードを追加すると、総消費電力と放熱能力が制限要因となります。拡張カードの中には、複数のスロットスペースを占有するものもあります。例えば、2010年時点で市販されている多くのグラフィックカードはデュアルスロット仕様で、2番目のスロットにはファン付きのアクティブヒートシンクが取り付けられています。
一部のカードは「ロープロファイル」カードと呼ばれ、標準カードよりも短く、HTPCやSFFなどの高さの低いコンピュータシャーシに収まります。（より小さなブラケットとボード領域を規定する「ロープロファイルPCIカード」規格[ 6 ]があります）。ネットワーク、SAN、モデムカードなど、外部接続に使用される拡張カードのグループは、一般的に入出力カード（またはI/Oカード）と呼ばれます。
ドーターボード、ドーターカード、メザニンボード、またはピギーバックボードは、システムに直接接続する拡張カードです。[ 7 ] ドーターボードには、他のボードを接続するためのプラグ、ソケット、ピン、またはその他のアタッチメントが付いていることがよくあります。ドーターボードは、コンピュータやその他の電子機器内部でのみ接続され、通常はコンピュータバスを介さずにマザーボードに直接アクセスします。このようなボードは、コンピュータのさまざまなメモリ容量を向上させたり、以前は接続できなかった特定の種類のネットワークにコンピュータを接続できるようにしたり、ゲームなどのさまざまな目的に合わせてユーザーがコンピュータをカスタマイズできるようにするために使用されます。[ 8 ]
ドーターボードは、通常、小型フォームファクタを維持するために、拡張カードをマザーボードと平行に取り付けるためにコンピュータで使用されることがあります。この形状はライザーカードまたはライザーとも呼ばれます。ドーターボードは、特定のモデルに機能が追加され、新しいモデルまたは別のモデルとしてリリースされる場合など、電子機器の基本機能を拡張するためにも使用されることがあります。最初のモデルを完全に再設計するのではなく、メインボードの特別なコネクタにドーターボードを追加する場合があります。これらは通常、スペーサーまたはスタンドオフで分離され、ボードの上に平行に取り付けられ、劇場の中二階のように積み重ねられることから、メザニンカードと呼ばれることもあります。ウェーブテーブルカード（サンプルベースのシンセシスカード）は、サウンドカードにこの方法で取り付けられることがよくあります。
メザニンカードのインターフェース規格には、400ピンFPGAメザニンカード（FMC）、172ピン高速メザニンカード（HSMC）[ 9 ] [ 10 ] 、 PCIメザニンカード （PMC）、XMCメザニン、アドバンストメザニンカード、IndustryPacks（VITA 4）、GreenSpring Computersメザニンモジュールなどがあります。
ドーターボード型拡張カードの例としては、以下のようなものがあります。