マザーボードの構成パーツと各機能を徹底解説

マザーボードをめぐる競争と進化の歴史

1980年代後半から1990年代にかけて、PC向けプロセッサ市場はIntel(インテル)がほぼ支配していました。複数の企業がPC用プロセッサを製造していましたが、その影響力はIntelにはるかに及ばず、さらに自社製プロセッサであってもIntelのx86設計に準拠したものでした。

しかし1990年代後半から2000年代初頭に入ると、状況は一変します。AMDがK6-2やAthlonといった、Intel製プロセッサと十分に対抗できる製品を投入したことで、プロセッサ市場はIntelへの依存度を大幅に下げることになりました。

同じ頃、台湾のチップセットメーカーVIA Technologiesも、高品質かつ手頃な価格のチップセットの製造に成功しました。これによりマザーボードメーカーはIntelに頼らず独自のマザーボードを設計・製造できるようになり、マザーボードの技術とデザインの発展は急速に加速しました。

さらに、オーバークロックブームもマザーボードの進化に大きく貢献しました。各メーカーは高いオーバークロック性能を持ちながら、システムの安定性を維持できる製品の開発にしのぎを削るようになります。プロセッサやメモリのオーバークロックに対応しないマザーボードは、市場で受け入れられにくい時代となったのです。

マザーボードとは何か

マザーボードはコンピュータのハードウェアの一つです。板状の形状から「親板」「メインボード」と呼ばれることもあります。実際には、BIOSチップや配線、他のハードウェアを接続するためのコネクタなどが実装されたPCB(プリント基板)です。

マザーボードの役割は、コンピュータを構成する各ハードウェア同士を相互に接続する場を提供することにあり、これによってコンピュータ全体が円滑かつ最適に動作できるようになります。

マザーボード上の主な部品とその機能

チップセット(Chipset)

データの流れを制御・振り分ける小型ICです。チップセットの性能は、コンピュータ全体のパフォーマンスに大きな影響を与えます。

電源コネクタ(Power Connector)

ケース内の電源ユニットとマザーボードを接続するコネクタです。このコネクタを通じてマザーボードへ電力が供給されます。

CMOSバッテリー(CMOS Battery)

電源が切れている状態でもBIOSが動作し続けられるようにするためのバッテリーです。内蔵時計の駆動やBIOS設定の保存などに使われ、一般的にはボタン電池(直径・厚みはさまざま)が採用されています。

CPUソケット/スロット(Processor Socket)

プロセッサ(CPU)を取り付ける場所です。対応するソケットやスロットの形状はマザーボードの種類によって異なり、特定のソケットには特定のCPUしか搭載できません。

メモリスロット(Memory Slot)

RAM(メインメモリ)を挿すスロットです。搭載できるメモリの種類(SDRAM、DDR、RDRAMなど)は、マザーボードに搭載されたチップセットの仕様によって決まります。

FDD/IDEコネクタ(Floppy and IDE Connectors)

フロッピーディスクドライブやHDDなどの記憶装置を接続するコネクタです。IDEコネクタは通常2つ搭載され、一方はプライマリIDE、もう一方はセカンダリIDEとして使われます。プライマリ側はプライマリマスターおよびセカンダリマスターデバイスを接続し、セカンダリ側はCD-ROMやスレーブドライブなどのデバイスを接続するのが一般的です。

PCIスロット(PCI Slots)

拡張カードを増設するためのスロットです。グラフィックボード(VGAカード)、サウンドカード、モデムなどの追加に使用されます。

AGP 4Xスロット

3Dグラフィックスアプリケーション向けに、3.3V/1.5V対応のAGP 4Xモードグラフィックカードをサポートする専用スロットです。

サウスブリッジコントローラ(South Bridge Controller)

VIA VT8235統合ペリフェラルコントローラは、2チャネルATA/133バスマスタIDEコントローラ、最大6ポートのUSB 2.0、LPCインターフェースのスーパーI/O、PCI AC'97 2.2インターフェースなど、多彩なI/O機能をサポートします。

スタンバイ電源LED(Standby Power LED)

マザーボードにスタンバイ電力が供給されている間、点灯するLEDです。電源の投入や遮断を行う前にシステム状態を確認するための注意喚起として機能します。

パラレルポートとシリアルポート(Parallel and Serial Ports)

ATタイプでは、シリアルポートとパラレルポートはマザーボードに統合されておらず、ケーブル経由で接続されていました。そのため、基板上にはケーブルを差し込むためのピンヘッダが用意されています。パラレルポートはプリンタやスキャナなど、パラレル接続対応の周辺機器との接続に使われ、シリアルポートはケーブルモデムやマウスの接続によく利用されました。
一方、ATXタイプのマザーボードでは両ポートが基板上に統合されているため、面倒なケーブル接続は不要になりました。

RJ-45ポート

ネットワークハブを介してLANに接続するためのポートです。

ラインインジャック(Line-in Jack)

水色の端子で、テーププレーヤーなどの外部オーディオ機器を接続します。6チャンネル構成時は、バス(低音)/中域出力端子として機能します。

ラインアウトジャック(Line-out Jack)

黄緑色の端子で、ヘッドホンやスピーカーを接続します。6チャンネル構成時は、フロントスピーカー出力として機能します。

マイクジャック(Microphone Jack)

ピンク色の端子で、マイクロフォンを接続します。6チャンネル構成時は、リアスピーカー出力として機能します。

VGAポート(Video Graphics Adapter Port)

15ピンの映像出力ポートで、VGAモニターやその他のVGA互換デバイスを接続します。

キーボードコネクタ(Keyboard Connector)

キーボードを接続するコネクタには2種類あります。ひとつはATタイプの丸型シリアルコネクタで、5本のピンを持ち、PS/2より大型です。もうひとつはPS/2コネクタで、6本のピンを持ち、直径はATタイプの約半分です。

PS/2マウスポート

PS/2タイプのマウスを接続するためのポートです。

USBポート

USBフラッシュメモリ、USBキーボード、USBマウスなど、USB接続のさまざまな機器を接続できます。

マザーボードに共通して搭載される主要コンポーネント

PC用マザーボードには、コンピュータシステムを組み立てるために必要なさまざまな部品が備わっています。一般的なマザーボードに搭載されている主なコンポーネントは以下の通りです。

1. プロセッサソケット: CPUを取り付ける部分です。ソケットの種類によって搭載できるCPUが決まり、特定のソケットには特定のCPUしか装着できません。
2. メモリスロット: メインメモリを装着するスロットです。システムによって対応するメモリの種類が異なります。
3. ノースブリッジ(Northbridge): プロセッサとメインメモリ間のデータ転送を司る、マザーボードの中核となるチップです。
4. サウスブリッジ(Southbridge): ノースブリッジを補助し、他のコンポーネントや周辺機器との接続を担当するチップです。
5. PCI Express x16スロット: 最新世代のグラフィックボードを装着できる専用スロットです。
6. PCI Express x1スロット: グラフィックボード以外の拡張カードを装着するためのスロットです。
7. AGPスロット: PCI Express登場以前の世代のグラフィックボード用の専用スロットです。
8. PCIスロット: AGPやPCI Expressよりも低速な帯域で動作する、汎用の拡張カード用スロットです。
9. BIOS(Basic Input/Output System): ROMやフラッシュメモリICに書き込まれた小さなプログラムで、マザーボードの設定情報を保存します。
10. CMOSバッテリー: BIOSに電力を供給するための専用電池です。
11. SATAポート: 最新世代のストレージ向けインターフェースです。HDDなどをコンピュータシステムに接続できます。
12. IDEポート: SATA以前の世代のストレージ向けインターフェースです。
13. フロッピーディスクポート: フロッピーディスクドライブなど、着脱可能な記憶媒体を接続します。
14. 電源ポート: コンピュータシステムに電力を供給するためのポートです。

バックパネル(背面パネル)に備わる主なポート

バックパネルとは、PCケースの背面に配置されるポート群の総称です。ここには以下のような端子が並んでいます。

• PS/2マウスポート: マウスを接続します。
• PS/2キーボードポート: キーボードを接続します。
• パラレルポート: 8ビット幅のデータを扱う低速な周辺機器を接続します。かつてはプリンタ接続の主流でした。
• シリアルポート: シリアル転送方式の低速周辺機器を接続しますが、現在ではほとんど使われません。
• SPDIFポート: ホームシアターなどのオーディオ機器と接続します。
• FireWireポート: ビデオキャプチャやビデオストリーミングなど、高速な外部機器を接続します。
• RJ-45ポート: コンピュータをLANネットワークに接続します。
• USBポート: パラレルポートやシリアルポートの後継として、さまざまな外部機器との接続に使われる新世代インターフェースです。
• オーディオポート: スピーカー、マイク、ラインイン/ラインアウトなどの音響機器を接続します。