コンピューターを分解したことがあるなら、すべてを結び付ける 1 つの装置、つまりマザーボードを見たことがあるでしょう。マザーボードは、コンピュータのすべての部分に電力を供給し、相互に通信できるようにするコンポーネントとコネクタを備えた中央回路基板です。メインボード、メイン回路基板、またはベースボードと呼ばれることもあります。通常、マザーボードにはさまざまな機能が組み込まれており、コンピュータの機能とアップグレードの可能性に直接影響します。
マザーボードは決して新しい発明ではありません。これらは、パーソナル コンピューター革命以前のメインフレーム コンピューターで見られました。最初の PC マザーボードには、実際のコンポーネントがほとんど含まれていませんでした。最初の IBM PCマザーボードにはプロセッサーとカード スロットしかありませんでした。ユーザーはフロッピー ドライブコントローラーやメモリなどのコンポーネントをスロットに差し込みました。 Compaq は、IBM の設計から派生したものではない最初の企業でした。この新しい設計では、Intel のプロセッサが使用されました。業界内にはこれはギャンブルだと考える人もいたが、コンパックの売り上げが軌道に乗ると、他の企業も追随した。
1990 年代までに、Intel は PC のマザーボード市場を席巻しました。現在では、Asus、Gigabyte Technology、Micro-Star International (MSI) がその地位を占めています。世界最大のマザーボードメーカーである ASUS は、市場の約 13% を支配しています。 Intelは依然としてマザーボードメーカーのトップ10に入っています。
この記事では、マザーボードの一般的なコンポーネントについて説明します。次に、コンピューターの機能に劇的な影響を与える 5 つのポイントを詳しく見ていきます。
フォームファクター
マザーボードの主な役割は、コンピュータのマイクロプロセッサ チップを保持し、コンピュータの他の部分がそれに接続できるようにすることです。コンピューターを実行したり、そのパフォーマンスを向上させたりするものはすべて、マザーボードの一部であるか、スロットまたはポートを介してマザーボードに接続されています。
マザーボードの形状とレイアウトは、そのフォームファクターと呼ばれます。フォーム ファクターは、個々のコンポーネントが配置される場所とコンピューターのケースの形状に影響します。ほとんどの PC マザーボードが標準ケースに収まるように使用されているものがあります。
フォームファクターは、マザーボードに適用される多くの規格のうちの 1 つにすぎません。その他の標準の一部を次に示します。
- マイクロプロセッサのソケットにより、マザーボードが使用できる中央処理装置(CPU) の種類が決まります。
- チップセットはマザーボードのロジック システムの一部であり、通常はノースブリッジとサウスブリッジの 2 つの部分で構成されます。コンピューターの他の部分に。
- 基本入出力システム(BIOS) は、コンピュータの最も基本的な機能を制御し、電源を入れるたびにセルフテストを実行します。一部のシステムはデュアル BIOS を備えており、片方に障害が発生した場合やアップデート中にエラーが発生した場合にバックアップを提供します。
- リアルタイム クロック チップは、基本設定とシステム時間を維持するバッテリー駆動のチップです。
マザーボード上のスロットとポートには次のものがあります。
- Peripheral Component Interconnect (PCI) — ビデオ、サウンド、ビデオ キャプチャ カード、およびネットワーク カードの接続
- Accelerated Graphics Port (AGP) — ビデオカード専用ポート
- Integrated Drive Electronics (IDE) — ハードドライブ用のインターフェイス
- ユニバーサル シリアル バス(USB) — 外付け周辺機器
- メモリスロット
一部のマザーボードには、より新しい技術の進歩が組み込まれています。
- Redundant Array of Independent Discs (RAID) コントローラーを使用すると、コンピューターは複数のドライブを 1 つのドライブとして認識できます。
- PCI Expressは、バス (マザーボードのある部分を別の部分に接続する回路) よりもネットワークのように機能する新しいプロトコルです。 AGP ポートを含む他のポートの必要性を排除できます。
- 一部のマザーボードは、プラグイン カードに依存するのではなく、オンボードサウンド、ネットワーク、ビデオ、またはその他の周辺機器サポートを備えています。
多くの人は、CPU をコンピューターの最も重要な部品の 1 つと考えています。次のセクションでは、それがコンピュータの他の部分にどのような影響を与えるかを見ていきます。
ソケットとCPU
多くの人がコンピューターの速度とパフォーマンスについて考えるとき、最初に思い浮かぶのは CPU です。プロセッサーが高速であればあるほど、コンピューターの動作も高速になります。 CPU をマザーボードに接続するためのピン グリッド アレイ(PGA) と呼ばれます。さまざまなピンとソケットのレイアウトはさらなる研究開発から生まれ、プロセッサーの機能を最大限に活用できるように設計されています。
CPU メーカーには があります。マザーボードのソケット配置は、PGA のピンの数に基づいて名前が付けられることがよくあります。アーキテクチャは頻繁に変更されますが、例としては次のようなものがあります。
- ソケット 7 — 1990 年代半ばのインテル プロセッサ用。ただし、競合他社もこのアーキテクチャを採用しています
- ソケット 478 — 古いPentium および Celeronプロセッサ用
- ソケット 754 — AMD Sempron および一部の AMD Athlon プロセッサ用
- ソケット 939 — より新しく高速な AMD Athlon プロセッサー用
Newer は、Land Grid Array の略です。 LGA は、ピンが CPU ではなくソケットの一部であるという点で PGA とは異なります。 LGA には、次のような特定の構成もあります。
- LGA 1200 — 2020 年にリリースされたインテルの第 10 世代プロセッサー用
- LGA 3647 — Xeon および Skylake プロセッサ用
- LGA 775、別名ソケット T — Pentium 4 以降の世代で使用されます
特定の CPU を念頭に置いて PC を構築する場合は、その CPU に基づいてマザーボードを選択する必要があります。たとえば、Intel または AMD 製の最新のマルチコア チップのいずれかを使用したい場合は、それらのチップに適切なソケットを備えたマザーボードを選択する必要があります。
CPU は、チップセットを通じてマザーボードの他の要素と通信します。次にチップセットについて詳しく見ていきます。
確認するには、「ファイル名を指定して実行」( Windows + R) と入力し、ポップアップ ウィンドウにmsinfo32と入力してEnter を押します。マザーボード情報は、「ベースボード メーカー」、「ベースボード製品」、「ベースボード バージョン」の横の領域に表示されます。そこにない場合は、「実行」( Windows + R) を試し、ポップアップ ウィンドウに「 cmd 」と入力してEnterを押します。プロンプトで、「wmic ベースボード取得製品、製造元、バージョン、シリアル番号」と入力します。これらの最後の単語の間にはスペースを入れず、カンマのみを入れ、ピリオドを追加しないでください。
チップセット
マイクロプロセッサをマザーボードの残りの部分、つまりコンピュータの残りの部分に接続します。古い PC では、ノースブリッジとサウスブリッジという 2 つの基本部分で構成されます。コンピューターのさまざまなコンポーネントはすべて、チップセットを通じて CPU と通信します。
ノースブリッジは、フロント サイド バス (FSB) を介してプロセッサに直接接続します。ノースブリッジに配置されたメモリ コントローラにより、CPU はメモリに高速にアクセスできます。ノースブリッジは、AGP または PCI Express バスとメモリ自体にも接続します。
サウスブリッジはノースブリッジよりも遅いため、CPU からの情報はサウスブリッジに到達する前にノースブリッジを通過する必要があります。他のバスは、サウスブリッジを PCI バス、 USBポート、 IDEまたは SATA ハードディスク接続に接続します。
2000 年代初頭、Intel プロセッサは .これは、Accelerated Hub Architecture (AHA) と呼ばれることもあります。新しいアーキテクチャでは独自のバスが使用され、その過程で PCI が完全に削除されます。 IHA チップにはノースブリッジやサウスブリッジがありません。代わりに、グラフィックスおよび AGP メモリ コントローラー ハブ (GMCH) と I/O (入出力) コントローラー ハブ (ICH) が備えられています。
GMCH はノースブリッジと同様の役割を果たし、メモリとグラフィックスを操作します。 ICH はサウスブリッジの仕事を引き継ぎます。
メーカーは特定の CPU で動作するようにチップセットを最適化するため、チップセットの選択と CPU の選択は密接に関係します。チップセットはマザーボードに統合されているため、取り外したりアップグレードしたりすることはできません。これは、マザーボードのソケットが CPU に適合するだけでなく、マザーボードのチップセットが CPU と最適に動作する必要があることを意味します。
次に、バスについて見ていきます。バスは、チップセットと同様に、情報を場所から場所へと運びます。
バス速度
バスは、マザーボードのある部分を別の部分に接続する回路です。一度に処理できるデータが多いほど、情報の伝達が速くなります。は、バス上で同時に移動できるデータの量を指します。
PCIe を使用する新しいマザーボードでは、道路の車線のように機能する車線の数で帯域幅が記述される場合があります。各レーンには 2 対のワイヤがあり、1 つは情報の受信用、もう 1 つは送信用です。ただし、都市の通りとは異なり、車線はバスの内側にあります。各デバイスには、必要なスループットを管理するために十分なレーンが必要です。強力なグラフィックス カードを搭載したハイエンド ゲーム マシンを構築している場合は、より多くのレーンが必要になりますが、単純な日常業務用コンピューターの場合は、おそらくそれほど多くのレーンは必要ありません。
バス速度は通常、CPU をノースブリッジに接続するフロント サイド バス(FSB) の速度を指します。 FSB 速度の範囲は 66 MHz から 800 MHz 以上です。 CPU はノースブリッジを経由してメモリ コントローラーに到達するため、FSB 速度はコンピューターのパフォーマンスに劇的な影響を与える可能性があります。
マザーボード上にある他のバスの一部を次に示します。
- バックサイド バスは、 CPU をレベル 2 (L2)キャッシュ(二次キャッシュまたは外部キャッシュとも呼ばれます) に接続します。プロセッサはバックサイド バスの速度を決定します。
- メモリ バスはノースブリッジをメモリに接続します。
- IDEまたはATAバスは、サウスブリッジをディスク ドライブに接続します。
- AGPバスは、ビデオ カードをメモリおよび CPU に接続します。 AGP バスの速度は通常 66 MHz です。
- PCIバスは、PCI スロットをサウスブリッジに接続します。ほとんどのシステムでは、PCI バスの速度は 33 MHz です。また、PCI と互換性のあるPCI Expressは、PCI よりもはるかに高速ですが、現在のソフトウェアおよびオペレーティング システムと互換性があります。 PCI Express は、PCI バスと AGP バスの両方を置き換える可能性があります。
コンピュータのバス速度が速ければ速いほど、ある程度は高速に動作します。バス速度が速いからといって、プロセッサやチップセットが遅いことを補うことはできません。
次に、メモリとそれがマザーボードの速度にどのような影響を与えるかを見てみましょう。
メモリとその他の機能
私たちは、プロセッサ自体の速度がコンピューターの動作速度を制御することを確立しました。チップセットとバスの速度によって、コンピュータの他の部分と通信できる速度が決まります。 RAM接続の速度は、コンピュータが命令やデータにアクセスできる速度を直接制御するため、システムのパフォーマンスに大きな影響を与えます。遅い RAM を搭載した高速プロセッサは役に立ちません。
利用可能なメモリの量によって、コンピュータがすぐに利用できるデータの量も決まります。 RAM はコンピュータのメモリの大部分を占めます。一般的な経験則では、コンピューターの RAM の容量が多いほど優れています。
現在利用可能なメモリの多くはデュアル データ レート(DDR) メモリです。これは、メモリがサイクルごとに 1 回ではなく 2 回データを送信できることを意味し、メモリが高速になります。また、ほとんどのマザーボードには複数のメモリ チップ用のスペースがあり、新しいマザーボードでは、シングル バスではなくデュアル バスを介してノースブリッジに接続されることがよくあります。これにより、プロセッサがメモリから情報を取得するのにかかる時間がさらに短縮されます。
マザーボードの初期の頃は、プロセッサー以外の事実上すべてが、ボードに差し込まれるカード上に搭載されていました。現在、マザーボードには、 LANサポート、ビデオ、サウンド サポート、RAID コントローラーなどのさまざまなオンボード アクセサリが搭載されています。
必要な機能がすべて備わったマザーボードは、取り付けが簡単で便利です。完全なコンピューターを作成するために必要なものがすべて揃ったマザーボードがあります。マザーボードをケースに接続し、ハードディスクと電源を追加するだけです。単一のボード上に完全に動作するコンピューターがあります。
多くの平均的なユーザーにとって、これらの組み込み機能はビデオとサウンドを十分にサポートします。ただし、熱心なゲーマーや、高負荷のグラフィック作業やコンピュータ支援設計 (CAD) 作業を行う人にとっては、別個のビデオ カードの方がはるかに優れたパフォーマンスを提供します。
