マザーボードのしくみ

あなたはおそらくマザーボードについて聞いたことがあり、それが何であるかを知っていますが、それがどのように機能するかを本当に知っていますか？

マザーボードを大企業の本社と考えてください。本社がなければ、残りの従業員にタスクを委任することになっているのは誰ですか？そしてそれこそがマザーボードの目的です。これは、すべてを接続するコンピューターの中央ハブです。

マザーボードとは何か、そしてマザーボードがどのように機能するかについて詳しく見てみましょう。

マザーボードとは何ですか？

マザーボードは、コンピュータを機能させるために連携して機能するさまざまなコンポーネントを備えた回路基板です。

マザーボードは大企業の本社であることが確立されました。しかし確かに、会社を成功させるための重要な側面は本社だけではありません。会社のさまざまな支店があるのと同じように、マザーボードにはさまざまな部品があり、それらが連携して相互にデータを送信します。

フォームファクター

フォームファクターは、基本的にマザーボードがどのように形成されるか、またはその仕様（つまり、サイズ、形状、およびレイアウト）に関してマザーボードが物理的にどのように見えるかです。

マクドナルドを例にとってみましょう。マクドナルドのレストランはすべて同じように運営されていますが、設定が異なるレストランもあります。一部には、プレイセンター、豪華なセルフオーダータッチスクリーン、壊れていないアイスクリームマシンがあります。

フォームファクターについても同じです。すべてのマザーボードは同じように動作しますが、モデルが異なれば、ポート、寸法、取り付け穴の種類も異なります。一般的なフォームファクタは次のとおりです。

• ATX：フォームファクターのプロムクイーンであるATXは人気のある選択肢であり、大きな寸法（ほとんどが12 x 9.6インチ）を備えています。
• microATX：パラメータが少ない標準ATXの小型バージョン
• Mini-ATX：マイクロバージョンよりも小さく、モバイルCPU用に設計されています
• Mini-ITX：ATXボード（6.7 x 6.7インチ）よりも小さい、mini-ITXフォームファクターは静かで、電力をあまり消費しません
• Nano-ITX：PicoとMini-ITXの間では、これは薄型デバイスでうまく機能します
• Pico-ITX：3.9 x 2.8インチの寸法サイズで、最大1GBを保持できる非常に小さい

その他の廃止されたフォームファクタには、BTX、LPX、およびNLXが含まれます。

チップセット

チップセットを使用すると、CPU、周辺機器、ATAドライブ、グラフィックス、メモリなどのさまざまなコンポーネント間でデータを流すことができます。

次の2つのカテゴリに分類できます。

• ノースブリッジ：チップセットの「北」側に位置し、CPU、RAM、PCIeのコンポーネントを「ブリッジ」します
• サウスブリッジ：チップセットの「南」側に位置し、BIOS、USB、SATA、PCIのコンポーネントを「ブリッジ」します

ノースブリッジとサウスブリッジがCFOとCOOとして機能する、大企業のCEOのようなチップセットを考えてみてください。

ビジネスでは、これら3つのC（またはC-Suite）は、会社の本社内で連携して、部下にタスクを委任します。マザーボードの場合、C-Suiteは、情報が部下（BIOS、CPU、RAMなど）の間を流れるようにする大きなボスで構成されています。

CPUソケット

これは基本的にCPUが休むための小さな生息地です。CPUは、チップセットのノースブリッジ部分によって実行されるデータの解釈と送信に役立つピンとコネクタの束が下にある小さな正方形です。

CPUは、CFO/COOのやり過ぎのオフィスアシスタントのように考えてください。オフィスアシスタントは、さまざまな種類のタスクを実行するために、独自のキュービクル（この場合はCPUソケット）に常駐します。

これは、CFO / COOがオフィスアシスタントに会議のスケジュールを設定し、電話をかけ、コーヒーを飲みに行くように指示するようなものです。オフィスアシスタント（CPU）は、これらの種類のタスクを実行します（ただし、CPUが入力および出力命令を読み取るため、より数学的な方法で実行されます）。

コンピューターの全体的な速度と効率にとって、高品質のCPU（および問題のオフィスアシスタント）を持つことは重要です。

スロット

スロットは、会社のさまざまな支店/部門のように考えてください。

ほとんどの企業には、マーケティング、人材、経理、研究などの部門があります。

スロットはマザーボードのこの種の部門のようなもので、次のようなブランチがあります：

• メモリ/DIMMスロット：メモリ/RAMを保持するために使用されます
• PCI：ビデオ、ネットワーク、サウンドカードなどの拡張カードを接続します
• PCIe：PCIの最新バージョンですが、ほとんどすべての種類の拡張カードで動作できる異なるインターフェイスを備えています
• USB：あまり一般的ではありませんが、フラッシュドライブなどのUSBコネクタに使用されます
• SATA：オプティカル/ハードディスク/ソリッドステートドライブに使用

データバス

上記のすべてのコンポーネントは、すべてを相互に接続する必要なデータバスがなければ、協調して機能することはできません。

データバスをコミュニケーションの一形態と考えてください。

それで、大企業では、CFO / COOがオフィスアシスタントに何をすべきかを伝えたい場合、彼らはそれをどのように実行しますか？ Eメール？電話？対面での会話？何らかの形のコミュニケーションが行われている限り、それは問題ではありません。

マザーボードでも同じ考えです。すべてのコンポーネントは、データバスを介して相互にデータを送信します。

それらをまとめる：すべての仕組み

コンピュータの電源を入れると、電源からマザーボードに電力が送られます。

データはデータバスを介して転送され、チップセットのノースブリッジとサウスブリッジの部分を通過します。

ノースブリッジ部分は、データをCPU、RAM、およびPCIeにブリッジします。 RAMはCPUへの入力の送信を開始し、CPUはこれらのアクションを出力として「解釈」します。次に、PCIeへのデータは、使用しているタイプに応じて拡張カードに転送されます。

サウスブリッジ部分は、データをBIOS、USB、SATA、およびPCIにブリッジします。 BIOSへの信号によりコンピュータが起動し、SATAへのデータが光、ハードディスク、およびソリッドステートドライブを「目覚め」させます。 SATAからのデータは、ビデオ、ネットワーク、およびサウンドカードの電源を入れるために使用されます。

つまり、マザーボードは、データバスを介してデータを送信するコンピューターの本部として機能します。これらのデータバスは、チップセットのノースブリッジとサウスブリッジの部分を通過し、CPU、RAM、PCI、PCIeなどの他のコンポーネントに分岐します。

よりバイナリのような方法ではありますが、すべてが成功した企業のように連携して機能します。

画像クレジット：Dave Crosby、gcg2009、VIA Gallery、Jarek Kulik、Marlon J. Manrique、Dominik Bartsch