パソコンのマザーボードとは何か、その構成要素と各部位の役割を解説


マザーボードとは、パソコンの動作に必要なすべての装置が載っていたり、それらに接続する接続口が載っている基板のことです。

マザーボードの構成要素は下記のようになっています。

・CPUを取り付けるソケットやメモリを取り付けるスロットが載っている。

・各装置の間を高速にデータをやり取りさせるチップセットが載っている

・キーボード、マウス、プリンタなどを接続する接続口が載っている

上記以外にも、パソコンが動作するのに必要なすべての装置が載っている機器がマザーボードです。


下記はマザーボードの実物の画像と各部位の名称です。

マザーボードの画像と各部位の名称

下記にマザーボードの各部位の役割を解説します。

・サウスブリッジ
チップセットの1つで、CPUと周辺機器などあまり高速でない装置でデータをやり取りするときに仲介する大規模集積回路です。

・PCIスロット
拡張スロットのことで、パソコンに機能を追加するために設けられたスロットです。
グラフィックスカードやキャプチャーカード、サウンドカードなどを実装できます。

・ノースブリッジ
キーボード、マウス、プリンタ、インターネットなどを接続します。

・CPUソケット
CPUを取り付けるソケットです。

・SATAコネクタ
ハードディスクやDVDドライブなどの光学ドライブを接続します。

・I/Oポート
チップセットの1つで、CPUとメモリ、CPUとグラフィックスメモリの間でデータを高速にやり取りするときに仲介する大規模集積回路です。


さて、マザーボードの基板は様々な装置が接続されている「配線層」と「絶縁層」、「電源層」で構成され、重なり方の違いにより4層や6層があります。
例えば、4層では「配線層」-「絶縁層」-「電源層」-「絶縁層」ー「電源層」-「絶縁層」ー「配線層」という構成です。

このようなマザーボードを高速化させる工夫としては、まず、「電源層」の配線の効率化によって消費電力を少なくしてマザーボードの発熱を抑えているということ。
次に、マザーボードはあくまでも高速でなければならないので、そこに最初から搭載されているチップセットと「配線層」の配線、つまりバスの高速化を実現していることです。

実は、CPUやメモリの高速化と同様にチップセットとバスの高速化は非常に重要です。

パソコンのCPUが、メモリやハードディスクなどの機器とデータをやり取りするときは必ずチップセットという装置を介して行います。
つまり、チップセットとは、パソコンのマザーボードに搭載されているCPUやメモリ間に必要な周辺回路を集積した大規模集積回路です。

インテルから発売されたCPU「Core i7」では「インテル X58 Express」というチップセットを使います。
このCore i7は今までのものとは構造が全く異なり、CPU内部にメモリコントローラが内蔵されていて、メインメモリとのデータのやり取りはチップセットを介さないで、すべてCPUとメモリだけで直接行います。
このため「インテル X58 Express」のノースブリッジには、メモリコントローラは内蔵されていません。
つまり、ノースブリッジを介さない分さらに高速化されています。
ノースブリッジとは、CPUとメインメモリに間に入ってデータを高速にやり取りさせる回路です。

バスとは、マザーボード上のCPUやチップセットなどの装置の間の配線をいいます。
このバスには、まずCPU内部の配線である内部バスがあります。
そして、CPUとノースブリッジの間やノスブリッジとメモリの間の配線である外部バスがあります。
また、ノースブリッジからPCI Expressスロットにつながっている配線や、サウスブリッジからUSBポートやLANポートなどにつながっている拡張バスがあります。
通常バスというときはCPU外部にある外部バスと拡張バスのことを指すおとが多くなっています。


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