A Motherboard Tour

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作成者: Sam Goldheart

マザーボードは非常に複雑で、数多くのコンポーネントや接続部があるため、PCの内部構造に不慣れな人にとっては圧倒されてしまうかもしれません。しかし、多くの物事と同様に、全体を理解する最も簡単な方法は、個々のパーツの仕組みを理解することです。そこで、最新のマザーボードを巡るツアーに出かけましょう。各主要コンポーネントの機能と、それらを視覚的に識別する方法を学びます。

まずは、チップセットのブロック図を調べます。図4-4は、Intel 925XEチップセットの主要なコンポーネントと機能を示しています（他の最新チップセットも同様です）。925XEチップセットは、2つの物理チップを使用します。Intelが「MCH（メモリコントローラハブ）」と呼ぶ「ノースブリッジ」チップは、82925X MCHとラベル付けされた青いボックスです。MCHは、プロセッサ、メモリ、PCI Expressビデオアダプタ間の通信を調整・統括します。MCHは非常に広帯域なチャネルを提供しており、MCHとプロセッサ間は6.4 GB/s、MCHとビデオアダプタ間は8.0 GB/s、MCHとメモリ間は8.5 GB/sの速度を誇ります。

図4-4: Intel 925Xチップセットのブロック図（画像提供：Intel Corporation）

Intelが「ICH（I/Oコントローラハブ）」と呼ぶ「サウスブリッジ」チップは、ICH6RWとラベル付けされた青いボックスです。ICHは入出力機能を処理しますが、これらはプロセッサ、メモリ、ビデオチャネルよりもはるかに遅いデータレートで動作します。これらのチャネルには、150 MB/sのSerial ATAポートが4つ、合計133 MB/sの帯域幅を持つPCIスロットが6つ、それぞれ60 MB/sの帯域幅を持つUSB 2.0ポートが8つ、500 MB/sのPCI Express x1スロットが4つ含まれています。また、ICHは内蔵オーディオ、システムBIOSとのインターフェース、ワイヤレスネットワークといった機能も処理します。

図4-5aおよび4-5bでは、これらのチップセットの機能が、実際のマザーボード上のコンポーネント配置にどのように対応しているかを示しています。説明のためにIntel D925XECV2マザーボードを使用していますが、最近のマザーボードであればどれも同様の機能とレイアウトを備えています。表示されているすべてのコンポーネントがすべてのマザーボードに存在するわけではなく、配置が正確に異なる場合もありますが、本質的な部分は共通です。

図4-5a: 一般的なマザーボードのコンポーネント配置（画像提供：Intel Corporation）

図4-5b: 配置キー

図4-6に示すマザーボードの左後方象限は、拡張スロットが大部分を占めています。2組の白いPCIスロットが1組のPCI Express x1スロットを挟み込み、右端には黒いPCI Express x16ビデオアダプタスロットがあります。左側のPCIスロットペアの上部中央には、白い補助リアファンコネクタが見えます。上部中央の黄色いコネクタはフロントパネルオーディオコネクタで、その左上にはオーディオコーデックチップがあります。右上の2つの取り付け穴の間には、ギガビットイーサネットコントローラチップが中央に配置されています。PCI Express x1スロットの下にある丸い物体はシステムスピーカーです。下部中央の大きなチップはFireWireコントローラで、その右側にある2つの青いヘッダーピンコネクタはフロントパネルFireWireインターフェースコネクタです。

図4-6: D925XECV2マザーボードの左後方象限（画像提供：Intel Corporation）

図4-7に示すマザーボードの右後方象限は、プロセッサソケット（右下）、ノースブリッジチップ用のヒートシンク（左下）、およびリアI/Oパネル（上部）の上面図が大部分を占めています。左上にある3つの白いコネクタのグループは、左から順に、リアケースファンコネクタ、電源ユニットが24ピンではなく20ピンのメイン電源コネクタの場合にマザーボードへ追加電流を供給するための代替電源コネクタ、およびATX12V電源コネクタです。CPUファンコネクタは画像の右下隅にあります。

図4-7: D925XECV2マザーボードの右後方象限（画像提供：Intel Corporation）

図4-8は、リアI/Oパネルのコネクタを示しています。左端には、従来のPS/2マウス（上）およびキーボードコネクタがあります。2番目のコネクタグループには、上部にパラレル（LPT）ポート、左下に9ピンシリアルポートがあります。このグループの右下には、同軸（丸型）および光（角型）のデジタルオーディオ出力ポートがあります。3番目のコネクタグループはすべてオーディオコネクタで、さまざまな機能に合わせて構成可能です。4番目のコネクタグループには、上部にFireWireコネクタ、その下に2つのUSB 2.0コネクタがあります。5番目のコネクタグループには、上部にギガビットイーサネットコネクタ、その下にさらに2つのUSB 2.0コネクタがあります。

図4-8: リアI/Oパネルコネクタ（画像提供：Intel Corporation）

I/Oコネクタのカラーコード

時間はかかりましたが、多くのマザーボード上のI/Oコネクタは、表4-3に示すような、ある程度標準化されたカラーコードを使用するようになりました。もちろん、メーカーによっては例外もあります。例えば、このマザーボードの同軸デジタルオーディオ出力コネクタはオレンジ色ですが、これは本来スピーカー出力/サブウーファーであるべきものです。同様に、オーディオコネクタの1つは明るい黄色で、これは本来ビデオ出力コネクタであるべきものです。まあ、仕方がありませんね。

表4-3: I/Oコネクタのカラーコード

マザーボードの左前方象限を図4-9に示します。右下の丸い物体はバッテリーです。そのすぐ左にある大きなチップはファームウェアハブ（FWH）で、その下にはオレンジ色のBIOSセットアップ構成ジャンパブロックがあります。ジャンパブロックの左側にある白い物体はフロントケースファン電源コネクタです。その電源コネクタの上にはTrusted Platform Module（TPM）チップがあり、TPMチップと電源コネクタの左側には、4つのSerial ATAインターフェースコネクタのグループがあります。右中央の大きな銀色の物体は、ICH6サウスブリッジチップ用のヒートシンクです。サウスブリッジヒートシンクの左側にある黒いヘッダーピンコネクタは1つ目のフロントパネルUSBコネクタで、その下にもう1つ同じコネクタがあります。マザーボードの中央下端にある色とりどりのジャンパブロックは、フロントパネルコネクタです。

図4-9: D925XECV2マザーボードの左前方象限（画像提供：Intel Corporation）

図4-10は、マザーボードの右前方象限を示しています。上部には2つのチャネルAメモリスロット、その下には2つのチャネルBメモリスロットがあります。右下の大きなチップは補助I/Oコントローラチップで、その左側には白いATXメイン電源コネクタがあります。この画像の左下端には黒いATAインターフェースコネクタがあり、そのすぐ右にフロッピーディスクドライブインターフェースコネクタがあります。