ここではマザーボードについて簡単にしくみや働きなどを説明していきます。
1.マザーボードとは？
マザーボードとは、パソコン・コンピュータの基本的な動作を司っている基盤であり、このマザーボードを中心に各パーツ（部品）がつながってくいます。そのため、このマザーボードの性能によってパソコンの性能が決まってくるといっても過言ではないくらい、とても重要な基盤です。
このマザーボードにはLSI集合体のチップセットが幾つもついており、このチップセットの規格によって、CPUやメモリの使用できる範囲や性能が決まります。
2.マザーボード上の各スロット
（クリックすると拡大画像となります）
3.CPUとソケット
上記で表記した通り、マザーボードはCPUのソケットによって、使用されるCPUが決まります。
ソケットの形状と搭載出来るCPUは次の通りです。
Socket370
インテル ＣＰＵ
PentiumIII / Celeron
Socket478
インテル ＣＰＵ
Pentium4 / Celeron
Socket479
インテル ＣＰＵ
PentiumM
LGA775
インテル CPU
LGA775
Socket479
インテル ＣＰＵ
PentiumM
LGA775
インテル CPU
LGA775
LGA771
インテル ＣＰＵ
Xeron
Socket603
インテル CPU
XeonデュアルＣＰＵ（ＣＰＵが2つ）
Socket604
インテル CPU
XeonデュアルＣＰＵ（ＣＰＵが2つ）
Socket P
インテル CPU
Core2 Duo
LGA1366
インテル CPU
Core i7(次世代CPU）
SocketA
AMD CPU
Athlon/Athlon XP/Duron
Socket754
AMD CPU
Athlon 64
Socket939
AMD CPU
Athlon 64/ 64FX
Socket940
AMD CPU
Athlon64/Opteron
Socket S1
AMD CPU
Turion 64 X2
Socket AM2
AMD CPU
Athlon X2
Socket F
AMD CPU
Opteron (CPUが複数）
Socket AM2+
MD CPU
Phenom
ただし、そのCPUの形状が合うからといって、すべてのCPUが使えるわけではありません。
マザーボードの持っているベースクロックの周波数により、対応出来るCPUが限られています。
インテルのCPUにはFSBといわれるクロック数が用いられていますが、パソコン内部でRAMや拡張スロットなどとCPUを接続するデータ転送の周波数のことで、マザーボードのベースクロックと同じです。
実際のCPUの動作周波数は、FSBの動作周波数に整数または半整数をかけたものになります。
マザーボードは普通はシングル（1つ）のCPUで構成されていますが、中にはSocket603・604のようにデュアルCPU（CPUが２つ）のボードもあります。
これはサーバーなど複数の処理を同時に行う環境で使用されます。
同じ速度のCPUをシングルとデュアルを使った場合、実際の処理速度は双方共同じですが、高付加のデータ処理を行った場合は、やはりデュアルCPUの方が安定しております。CPUの上にはCPUの熱を放出するファンが取り付けられています。
一般にはCPUクーラーとも呼ばれており、CPUの性能が上がるにつれて、CPUクーラーの大きさも大きなものになっています。
このCPUクーラーがなければCPUは熱暴走を起こし、すぐダメになってしまいます。実際は60℃以上になるとレットゾーンだと言われています。4.チップセットについて
CPUのチップセットには代表的なのはAMD、Intel、SiS、ATI、ｎVIDIA、ServerWorkｓ、VIAがあります。
実際の所は各社とも安定しているチップもあれば、じゃじゃ馬なチップもあるのが現状です。
メーカー製パソコンの場合は、いろんな試験を重ねて製品化しているので、特に問題はありませんが、自作パソコンの場合、一歩間違うと後悔するはめになります。慎重に他のサイトや掲示板を良く見て判断してください。
また、新しいチップはすべてがすばらしいとは限りません。
実際のところ、前のチップの改良型の場合、動作等は安定していますが、新しいテクノロジーを組み込んだチップセットは要注意です。
製品化するまではいくつもの実験を重ねてから出荷しますが、使うユーザの環境は千差万別ですので、後々不具合がでてくることがよくあります。その辺を考慮に入れて購入等考えてみてください。
また、基本的なチップセットも他に、各社共独自の機能を盛り込んでいます。
例えばASUS社はBIOSのアップデートに失敗した場合、修復してくれたり、CPUファンをコンピュータの状態により、回転数を制御したり出来る機能がついています。
各メーカー共いろんな機能をつけているため、どれが良いとはいえませんが、実際の使用する環境等を考えならがら選んでみてください。
5.オンボードチップについて
マザーボードは上記で示したとおりの構成となっておりますが、その他に、LANチップ（LANユニット）やVRAM（ビデオ出力ユニット）、USBチップ等がついています。
最近は自作パソコンが普及となりこのユニットが一体型となったマザーボード等が多くなりましたが、サーバー仕様のマザーボードや上級者向けのマザーボードはこのユニットがついていない製品があります。最初から高環境の仕様を組み立てる場合はユニットなしを選んだほうがいいでしょう。
ただし予算の関係もあるので、実際は最初は一体型のを購入して、予算が出てきたら拡張するのが一般的です。
6.BIOSについて
マザーボードはBIOSというプログラム上で動いております。BIOSは通常は気にしない存在のプログラムですが、実はとても大切なプログラムで、マザーボードの性能を左右します。
特に、CPU周辺ひついてはBIOSのプログラムが重要で、対応CPUの拡張やマザーボードの動作の不具合の修正等ついてはBIOSのバージョンアップが必要になります。
BIOSは通常はチップセットのRAMに保存となっており、電源を抜いてもRAM書き込んでるためプログラムは消えませんが、その反面、BIOSのバージョンアップ等は非常に難しく、注意を払って行わなければなりません。
一歩間違って失敗するとマザーボードそのものが動かなくなります。特に必要でない限りはやらないことをお勧めします。
7.マザーボードの規格について
マザーボードはいろいろなものがありますが、大きさで規格統一を図っています。ただしサイズや使用可能部品数などは、メーカーの仕様により多少異なります。
| 規格 | 幅 | 奥行き | 特徴 |
|---|---|---|---|
| AT | 305mm(12.0inch) | 330mm(13.0inch) | 現在主流の規格よりも１つ前の規格 特徴としてスイッチを押すと電源がONになり、再び押すと電源が切れるのが特徴。 |
| BabyAT | 216mm(8.5inch) | 330mm(13.0inch) | 上記のAT規格を省スペース化したもの |
| ATX | 305mm(12.0inch) | 244mm(9.6inch) | 現在主流のマザーボードの規格で、少々大きいが、後々の拡張性を重視する場合に便利。 俗にいうタワー型に用いられる |
| microATX | 244mm(9.6inch) | 244mm(9.6inch) | 省スペースタイプのタワーＰＣに用いられるＡＴＸ規格。ATXよりもPCIスロットが少ない。また、省スペースにするため、ビデオカードやサウンド等はマザーボードと一体型になっている。 |
| FlexATX | 229mm(9.0inch) | 191mm(7.5inch) | MicroATXを更に小型化した規格。全ての機能をマザーに内包させている。今はマザーボード単体での販は少なく、メーカーでケースとセットで販売しているのが主である。 |
| Mini-ATX | 284mm(11.2inch) | 208mm(8.2inch) | コンパクト設計で大きくなく、小さくなくというような規格。FlexATXと異なり, 大抵のATX用ケースを利用することができる. |
| ExtendedATX | 305mm(12.0inch) | 254mm(10inch) | ATX仕様でCPUがデュアル形式となっているもの。当然高価であります。 |
| LPX | 229mm(9.0inch) | 330mm(13.0inch) | 省スペースマシン用のマザーボード。拡張スロットをライザーカードで持って横向きにし、ＰＣＩボードをさせるようにしてある。 |
| NLX | 203～229mm(8.0～9.0inch) | 254mm～345mm(10.0～13.6inch) | ＬＰＸに、規格付けをしたもの。 |
| WTX | 425mm(16.8inch) | 356mm(14.0inch) | PCワークステーション用として作られた規格。デュアルプロセッサ用の大型マザーボード。 |
2004年、新たにATXの次の規格といくことでBTXという規格が出てきました。
熱処理や騒音を改善しているのが大きなポイントとなっています。
また、CPUとチップセット、メモリスロット、PCI Express/PCIスロットのレイアウトに関して、一直線に並んでおり、これによって空気がスムーズに流れ、後方へ無駄なく空気を送ることができるのが特徴です。
現在はあまり出回っておりませんが、後に主流になりそうな規格です。
8.各スロットに関して
1.ＩＳＡスロット
音源ボード等などを増設する場合に利用しますが一昔前の規格です。データ転送が遅く、システムリソースの設定が難しいです。また、バスのクロックもに８．３３ＭHzであり、現在の外部クロックでは合わないのが現状です。今はほとんど使いません。
2.ＰＣＩスロット
ＩＳＡと同じ拡張スロットですが、ＩＳＡに比べて非常に高速であります。今でもPCI規格の拡張ボードは数多くあります。
「PC Card Standard」準拠のPCカードは「PC Card Standard」という規格に準拠し、カードの厚さによって、三種類に分けられます。
「TYPE 1（約3.3mm）」「TYPE 2（約5.0mm）」「TYPE 3（約10.5mm）」の3種類です。LANカード等に記載している「CardBus（カードバス）」というのはPCカードの拡張仕様で、高速データ転送を可能にしたPCカードです。
接続に関してはプラグ＆プレイ対応でないPCカードに関してはパソコンを休止状態・スタンバイ状態にしないでください。PCカードに電源供給ができなくなる場合があります。またパソコンが電源投入になっているときは、絶対、PCカードの抜き差しを行わないでください。
3.AGPスロット
グラフィックボードやビデオカード等を差し込むスロットで、特に3D画像を必要とするときに大きなビデオ用のメモリを搭載したい場合、メモリ一体型のカードに使われます。
4.ＡＴＡ(IDE)
ハードディスクへのインターフェース。ＣＤ－ＲＯＭ等も接続できます。内蔵のデバイス等は、ほぼこのインターフェースです。
| 転送方式 | モード番号 | 最大転送レート | 対応規格 |
|---|---|---|---|
| PIO | モード0 | 3.33Mbytes/s | |
| モード1 | 5.22Mbytes/s | ||
| モード2 | 8.33Mbytes/s | ||
| モード3 | 11.1Mbytes/s | ||
| モード4 | 16.6Mbytes/s | ||
| Ultra DMA | モード0 | 16.6Mbytes/s | |
| モード1 | 25Mbytes/s | ||
| モード2 | 33.3Mbytes/s | Ultra ATA/33 | |
| モード3 | 44.4Mbytes/s | ||
| モード4 | 66.6Mbytes/s | Ultra ATA/66 | |
| モード5 | 100Mbytes/s | Ultra ATA/100 | |
| モード6 | 133Mbytes/s | Ultra ATA/133 | |
| SATA | 150Mbytes/s | SATA/1500 |
5.ＰＣＩ Express
PCIに代わるシリアル転送インターフェースです。 Intel社が開発していた3GIOを標準規格化し、通信プロトコル等はPCIと共通で、PCIだけではなくAGPも置き換えることを目標としています。現在ほとんどのパソコンで採用されているPCIバスはパラレル転送方式を使用しており、PCIExpressとの間に物理レベルでの互換性はありませんが、通信プロトコルなどは共通のものが使われているます。1レーンの最大通信速度は2.5Gbps(現在のPCIは1.06Gbpsであり x1の規格となります。
現在ではx2、x4、x8、x12、x16、x32などの製品が登場しているおり、データ転送レートはx16で片方向4GB/s、x32で8GB/sにも及び、その高速性を生かしてAGPに代わるビデオカード用インターフェースとして利用されることも多いようです。
また、PCI Expressはホットプラグに対応しており、脱着可能なハードウェアのユニットをコンピュータに差し込んでそのまま使うといった利用も可能となっています。
| 規格名称 | ベースクロック | バス幅 | DataRate | 帯域 |
|---|---|---|---|---|
| AGP 1X | 33MHz | 32bit | 66MHz | 266MB/sec |
| AGP 2X | 33MHz | 32bit | 133MHz | 533MB/sec |
| AGP 4X | 33MHz | 32bit | 266MHz | 1.05GB/sec |
| AGP 8X | 33MHz | 32bit | 533MHz | 2.1GB/sec |
| PCI Express x1 | 2.5GHz | 1bit 双方向 | 2.5GHz | 250MB/sec(500MB) |
| PCI Express x2 | 2.5GHz | 2bit 双方向 | 2.5GHz | 500MB/sec(1GB) |
| PCI Express x4 | 2.5GHz | 4bit 双方向 | 2.5GHz | 1GB/sec(2GB) |
| PCI Express x8 | 2.5GHz | 8bit 双方向 | 2.5GHz | 2GB/sec(4GB) |
| PCI Express x16 | 2.5GHz | 16bit 双方向 | 2.5GHz | 4GB/sec(8GB) |
