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KVMスイッチ（KVMは「キーボード、ビデオ、マウス」の略）は、ユーザーが1つまたは複数のキーボード、ビデオモニター、マウスから複数のコンピューターを制御できるようにするハードウェアデバイスです。[ 1 ]
複数のコンピュータを1つまたは複数の周辺機器に接続するためのスイッチは、これまで様々な名称で呼ばれてきた。
最も古い名称はキーボードビデオスイッチ（KVS）でした。[ 2 ]マウスの登場により、キーボード、ビデオ、マウス（KVM）スイッチが普及しました。この名称は、周辺機器スイッチメーカーであるCybex（現在のVertiv）の創設者であるRemigius Shatasによって1995年に導入されました。[ 3 ]一部の企業は、自社のスイッチをキーボード、ビデオ、マウス、周辺機器（KVMP）と呼んでいます。
USBキーボード、マウス、およびI/Oデバイスは、KVMスイッチに接続される最も一般的なデバイスです。以下で説明するKVMスイッチのクラスは、異なる種類のコアテクノロジーに基づいており、キーボード、マウス、タッチスクリーンディスプレイなどのUSB I/Oデバイスの処理方法が異なります。（USB-HID = USBヒューマンインターフェースデバイス）
KVMスイッチは、データセンターで使用されるハードウェアデバイスで、1台のキーボード、モニター、マウス（KVM）から複数のコンピュータを制御できます。[ 6 ]このスイッチを使用すると、データセンターの担当者はラック内の任意のサーバーに接続できます。家庭での使用例としては、ノートパソコン、タブレットPC 、 PDAなどの携帯機器、または異なるオペレーティングシステムを使用するコンピュータで、自宅のPCのフルサイズのキーボード、マウス、モニターを使用できるようにすることが挙げられます。
KVMスイッチは、コンピュータを接続するためのさまざまな方法を提供します。製品によっては、スイッチ本体に標準のキーボード、モニター、マウスケーブルを接続できるコネクタが備わっている場合があります。また、DB25などのコネクタを1つ使用し、スイッチ側でキーボード、モニター、マウスの3本のケーブルを個別に接続する方法もあります。その後、キーボード、ビデオ、マウスケーブルを1本の延長ケーブルにまとめた専用のKVMケーブルが登場しました。この最後の方法の利点は、KVMスイッチと接続されたコンピュータ間のケーブルの本数を減らせることです。欠点は、これらのケーブルのコストが高いことです。
コンピュータ間の切り替え方法は、スイッチの種類によって異なります。初期の周辺機器スイッチ（Rose社製、1988年頃）はロータリースイッチを使用していましたが、アクティブ電子スイッチ（Cybex社製、1990年頃）はKVMデバイス上のプッシュボタンを使用していました。どちらの場合も、KVMは異なるコンピュータとユーザーのキーボード、モニター、マウス（ユーザーコンソール）間の操作を同期させます。
1992年から1993年にかけて、Cybex Corporationはキーボードのホットキーコマンドを開発しました。現在、ほとんどのKVMは、非侵襲的なホットキーコマンド（例：+、+、およびキー）で制御されます。ホットキーによる切り替えは、接続されているコンピュータの一覧を表示するオンスクリーンディスプレイシステムによって補完されることがよくあります。CtrlCtrlScroll LockScroll LockPrint Screen
KVMスイッチは、接続できるコンピュータの数によって異なります。従来のスイッチング構成では、1台のデバイスに接続できるコンピュータの数は2台から64台までです。デイジーチェーン接続やカスケード接続で相互接続されたエンタープライズグレードのデバイスは、任意のユーザーコンソールから均等にアクセスできる1,000台以上のデバイスをサポートできます。[ 7 ]
HDMI、DisplayPort、DVIスイッチも製造されていますが、産業用途や製造用途のKVMスイッチでは、依然としてVGAが最も一般的なビデオコネクタです。ただし、現在では多くのスイッチがHDMIおよびDisplayPortコネクタに対応しています。アナログスイッチは、ビデオ帯域幅の容量を様々に調整して製造することができ、それがユニット全体のコストと品質に影響を与えます。一般的な民生用スイッチは最大200MHzの帯域幅を提供し、 60Hzの高 解像度に対応します。
アナログビデオの場合、解像度とリフレッシュレートが信号に必要な帯域幅を決定する主な要因となります。これらの要因を帯域幅要件に変換する方法は、アナログ機器の特性やハードウェアの状態に依存するため、曖昧な点があります。同じ機器でも、経年劣化によりソース信号の劣化が進むにつれて、より多くの帯域幅が必要になる場合があります。ほとんどの変換式は、安全マージンを含めて必要な帯域幅を概算しようとします。経験則として、スイッチング回路は元の信号仕様で要求される帯域幅の最大3倍の帯域幅を提供する必要があります。これにより、信号損失のほとんどを画質に関わる信号範囲外に抑えることができます。
CRTディスプレイはちらつきを防ぐためにリフレッシュレートに依存する ため、一般的に同等のフラットパネルディスプレイよりも多くの帯域幅を必要とします。高解像度かつ高リフレッシュレートのモニターは、高性能KVMスイッチ（特にゲーミングPC）の標準的な構成となっています。
モニターは、特定のピンを介して送信されるDDCとEDIDを使用して、システムに自身を識別します。KVMスイッチは、これらのデータ送信を処理する方法が異なる場合があります。
Microsoft のガイドラインでは、KVM スイッチはモニターと PC ホスト間のI 2 Cトラフィックを改変せずに通過させ、非アクティブなポートで安定したノイズのない信号を維持しながら別のポートに切り替えても HPD イベントを生成しないことを推奨しています。[ 8 ] [ 9 ]
KVMスイッチは元々、多極スイッチをベースとした受動的な機械式デバイスであり、現在でも市場で最も安価なデバイスの一部はこの技術を採用しています。機械式スイッチは通常、回転ノブでコンピュータを選択します。KVMは通常、2台または4台のコンピュータを共有できますが、利用可能なスイッチ構成の制限により、実用的な制限は約12台となっています。最新のハードウェア設計では、物理的なスイッチ接点ではなく能動的な電子回路を使用しており、共通のシステムバックボーン上で多数のコンピュータを制御できる可能性を秘めています。
機械式KVMスイッチの欠点の1つは、KVMスイッチによって現在選択されていないコンピュータは、接続されているキーボードやマウスを認識しないことです。通常の動作では問題ありませんが、コンピュータの起動中にキーボードとマウスを検出しようとすると、起動に失敗するか、意図しない構成（例えば、マウスなし）で起動する可能性があります。同様に、モニターの検出に失敗すると、コンピュータの解像度が（通常）640×480などの低解像度にフォールバックする可能性があります。したがって、機械式KVMスイッチは、自動的に再起動するコンピュータ（例えば、停電後）の制御には適さない場合があります。
機械式デバイスで発生するもう一つの問題は、スイッチの接点がしっかりとした低抵抗の電気接続を形成できないことです。そのため、画面上の色のムラや周辺機器の反応の不安定さを修正するために、ノブを少し動かしたり調整したりする必要が生じることがよくあります。金メッキ接点はスイッチの性能を向上させますが、デバイスのコストが増加します。
ほとんどのアクティブ型（機械式ではなく電子式）KVMデバイスは周辺機器エミュレーション機能を備えており、現在選択されていないコンピュータに信号を送信することで、キーボード、マウス、モニターが接続されている状態をシミュレートします。これらは、無人運転中に再起動する可能性のあるマシンを制御するために使用されます。ハードウェアに組み込まれた周辺機器エミュレーションサービスは、コンピュータが周辺機器と常時通信する必要がある場合にも、継続的なサポートを提供します。
アクティブKVMスイッチの中には、物理的なキーボード、モニター、マウスと完全に一致する信号を発信しないものがあり、その結果、制御対象の機器が意図しない動作をする可能性があります。例えば、KVMスイッチに接続されたマルチメディアキーボードを使用している場合、キーボードのマルチメディアキーが制御対象のコンピューターに全く影響を与えないといった事態が発生する可能性があります。
ハードウェアKVMスイッチの一部の機能については、 VNC、Synergy、Barrier、Multiplicityなどのソフトウェアによる代替手段があります。これらのソフトウェアは、ソフトウェアで切り替えを行い、標準のネットワーク接続を介して入力を転送します。これにより、必要な配線の数を減らすことができます。画面端切り替え機能を使用すると、マウスを2台のコンピューターの両方のモニターで操作できます。
リモートKVMエクステンダーには、ローカルリモート型とKVM over IP型の2種類があります。
ローカルリモートKVMエクステンダー設計では、ユーザーはユーザーコンソール（キーボード、モニター、マウス）から最大1,000フィート（300m ）離れた場所にあるコンピュータ機器を制御できます。これらは、コンピュータからKVMエクステンダー、そしてコンソールへと直接ケーブル接続する必要があり[ 10 ] 、エクステンダーを介して相互接続されたコンピュータとユーザー間の標準カテゴリ5ケーブルをサポートしています。一方、USB電源のKVMエクステンダーは、最大5メートル（16フィート）のUSB、キーボード、マウス、モニターケーブルを組み合わせてコンピュータ機器を制御できます。[ 11 ]
KVM over IPエクステンダーは、専用のマイクロコントローラと、場合によっては専用のビデオキャプチャハードウェアを使用して、ビデオ、キーボード、マウスの信号をキャプチャし、圧縮してパケットに変換し、イーサネットリンク経由でリモートコンソールアプリケーションに送信します。リモートコンソールアプリケーションは、これらの信号を解凍して動的なグラフィック画像を再構成します。KVM over IPサブシステムは通常、システムのスタンバイ電源プレーンに接続されているため、BIOSブートプロセス全体を通して利用可能です。
これらのエクステンダーデバイスを使用すると、IP接続を使用して複数のコンピュータをローカルまたはグローバルに制御できます。[ 10 ] LAN/WANハードウェア、標準プロトコル、ネットワーク遅延に関連するパフォーマンスの問題があるため、ユーザー管理は一般的に「ほぼリアルタイム」と呼ばれます。
現在、ほとんどのリモートまたは「KVM over IP」エクステンダーへのアクセスにはウェブブラウザが使用されますが、多くのメーカーが提供するスタンドアロンのビューアソフトウェアアプリケーションの多くは、ActiveXまたはJavaにも依存しています。
KVMチップセットやメーカーによっては、接続に必要な「ホワイトリスト登録」または認証を暗黙的に有効にする必要があります。ホワイトリスト登録を行わないと、デバイスは動作しません。これは仕様であり、非標準のUSBデバイスをKVMエクステンダーに接続するために必要です。この設定は、デバイスのID（通常はWindowsのデバイスマネージャーからコピー）を確認するか、USBデバイスの製造元が提供するドキュメントを参照することで完了します。
一般的に、HIDや一般消費者向けUSB周辺機器はすべて対象外ですが、タブレット、デジタイザ、USBトグルスイッチなどの特殊なデバイスは、KVMのホワイトリストテーブルに手動で追加する必要があります。
従来のリモート管理方法（例えば、インバンド仮想ネットワークコンピューティングやターミナルサービス）と比較して、KVMスイッチはリモートコンピュータ上で動作するソフトウェアコンポーネントに依存しないという利点があります。そのため、BIOSの基本設定へのリモート操作や、オペレーティングシステムのロード前、ロード中、ロード後のブートプロセス全体の監視が可能です。最新のKVM over IPアプライアンスやスイッチは通常、WANまたはLAN（ SSLを使用）経由でKVM構成を保護するために、少なくとも128ビットのデータ暗号化を使用します。
KVM over IPエクステンダーは、さまざまな方法で実装できます。ビデオに関しては、PCI KVM over IPカードはスクリーン・スクレイピング方式を採用しており、PCIバスマスターのKVM over IPカードがグラフィックメモリバッファから直接画面にアクセスしてコピーします。そのため、バッファの内容が画像データとして正しく解釈されるように、どのグラフィックチップを使用しているか、またそのチップが現在どのグラフィックモードになっているかを把握しておく必要があります。OPMA管理サブシステムカードなどの新しい実装では、DVIバスを使用してビデオデータを直接取得します。実装では、 PS/2またはUSBベースのキーボードとマウスをエミュレートできます。IPMIおよびIntel AMTの実装では、ビデオプロトコルに組み込みのVNCサーバーが一般的に使用されます。
KVM スイッチは、2 台以上のコンピュータが 1 組の KVM 周辺機器を共有できるため、KVM 共有デバイスと呼ばれます。コンピュータ共有デバイスは、KVM スイッチとは逆の動作をします。つまり、1 台の PC を複数のモニター、キーボード、マウスで共有できます。コンピュータ共有デバイスは、KVM スプリッターまたは逆 KVM スイッチと呼ばれることもあります。あまり一般的ではありませんが、この構成は、オペレーターが 2 台以上の (通常は近い) 場所から 1 台のコンピュータにアクセスしたい場合に便利です。たとえば、カウンターの後ろにスタッフのメンテナンス インターフェースも備えている公共のキオスク端末や、ホーム シアター PCとしても機能するホーム オフィス コンピュータなどです。