Chapter 07

1日目::マザーボード初回「基礎編」

shiozumi
shiozumi
2021.06.24に更新

まず、はじめに!

それでは、早速マザーボードから学習して行きましょう!
今回は、初心者を対象としていますが、経験者の方も学習できる内容にしていきます。初心者向けとはいえ、上辺だけをサラッと説明するだけだと、その場かぎりとなり、その後の成長も止まってしまうことも危惧しています。基本からじっくり、そして応用、実習まで、各自しっかり学習して行くことで、自然と自己成長していくようになればと期待しております。その結果、みなさんの将来のスキルUPに繋がっていくようになれば、ほんと、最高ですよね~

マザーボードとは? まずはGoogle検索!

まずは、Google先生に聞いてみましょう! 初心者の方が、マザーボードを調べようとして、検索に入力するキーワードワードは、マザーボードとは? ですよね!(笑)

ちなみに、この学習コンテンツの作成方法は、私も、みなさんと同じように、リアルタイムで体験しながら作成していますよ~ 時間は非同期、テキストベース形式ですが、オンライン、生放送を意識した進め方です!

早速、2つ結果が出て来ましたね。もしも、出てこない場合も、ご安心ください。下記にリンクを貼っておきましたよ!

マザーボードとは パソコン初心者講座

https://www.pc-master.jp/words/motherboard.html

では、こちらのページを開いて、上から下まで、ざっくりと、まずは流すように目を通してください。では、このページから大切な部分を解説して行きますね。

勿論、私も、初にお目にかかるサイトです。ぱっとみたところ、感覚的には、よくまとまったコンテンツだと判断しました。というか検索結果上位なので、問題ないでしょう!(笑)

こちらのサイトをベースに動画de解説!

https://youtu.be/jHwP97cOoJs

1-1. 概要とキーワード

こちらのサイトを元にして、さらっと動画で解説してみました。 以下の重要キーワードも、後ほど解説していきますね!

  1. バス(Bus)パーツ間のデーターの通り道(伝送経路)
  2. チップセット(Chipset)パーツ間のデーターの橋渡しを制御する。
  3. BIOS(Basic Input/Output System)ハードウェア制御を行う低レベルプログラム
  4. インターフェース(Interface)USB、オーディオ(マイク、スピーカ)、etc
  5. オンボード(On board)サウンドカード、RAIDカード、etc

このページで最初に覚えて欲しいのは、冒頭にもある。パソコンの土台・パーツ間の橋渡し という役割や機能が、マザーボードには、備わっているという事ですね。

  1. パソコンの土台って?
  2. パーツ間の橋渡し?

1-2. パソコンの土台に、接続する他のパーツ類

  1. 電源 ・・・高性能のグラボを搭載した場合は、800Wぐらいは必須です。
  2. CPU ・・・Intel か、AMDの選択は、いつも悩みどころ。
  3. メモリー ・・・多ければ、多いほど良い!
  4. ハードディスク ・・・SSDの速さを体感したら、HDDには戻れません。
  5. ビデオカード ・・・予算と用途に応じて!
  6. ディスプレー ・・・4K が主流になりつつ
  7. キーボード、マウス ・・・自分の手や指に合ったものを!

かる~く、私のコメントを付け加えて置きましたけど。(^▽^;) 詳細な説明は、また後ほど!

そうそう、メモリーは多ければ、多いほど良いとコメントしましたが、PCの最大メモリーが32G bytesまでなので、UE5の古代の谷を動かせないという報告を社員から聞きましたよ~(´;ω;`)

https://historia.co.jp/archives/20795/

ここで、ちょっとだけ補足すると、内臓するか、外付けなのか? 選択肢があるパーツも中にはありますね。内臓ハードディスク、外付けハードディスクぐらいは、みなさんも耳にしたことがあると思います。あと、その他の電子機器だと内臓電源とか、外付け電源もありますね。

1番~7番までありますけど、とくに分からないもの、初めて聞くものはないと思います。
どこまでの初心者の方を対象にした説明なのかはさておいて、(^▽^;)
あ、、、あと、組み立てるときは、パソコンのケースも必要になりますね~

1-3. パーツ間の橋渡しは、情報データーですね。

ここで、一番大切なこと、PCの最終的なパフォーマンス性能に関係してきますが、パーツ間の橋渡しの中身は、デジタル情報、つまりデーターってことですね。1番の電源は別として、2番から7番までのパーツ類のデータのやり取りは、全てマザーボードを介して行われます。その橋、そのものは、俗にいうマザーボードの bus(バス) が担当します。では早速、Google先生から教わった、バス (コンピュータ) Wikipedia こちらのアドレスをどうぞ!

https://ja.wikipedia.org/wiki/バス_(コンピュータ)

Wiki のリンクを完全に理解するには、いきなり中上級者向けの内容となっていますが、是非、経験者の方は、こちらについてのまとめレポートを作成しても、宜しいかと思います!

このコンテンツは、初級者から中上級者の方も、十分に学習できるように、課題や問題を提起していきますので、深堀したい方は、さらに探求して行きましょう!(笑)

バス型トポロジーの図

さあ~ このページのバス型トポロジーにある右側の図、赤い枠で囲んだ箇所を注目してください。 横線が1本あり、それに四角の図形が4つ、その四角の上から直線が延びて、横線に繋がっていますね~ このように接続されることによって、各デバイス同士で、データー(情報) のやり取り(転送)が可能になります。この黒い線が、bus であり、四角が デバイス 先ほどの2番~7番(CPU,メモリ,etc..)ですね。

おそらく初心者の方は、はあ~、そうですか、、、だからなんなの~?
もしかしたら、チンプンカンプンな人もいるかも知れませんね。(^▽^;)
ひとまずは、各種パーツが、bus で繋がっている。それでOK!
引き続き、以下の動画も、ご覧くださ~い!

https://youtu.be/ec-HoQQy4DM
こちらの動画では、先ほどの赤枠で囲った部分、バス型トポロジーの論理図を元にして、データーが転送される動作を説明していますよ! ハードディスクからメモリーへ、メモリーからビデオカードへと、画像データーが転送されていくイメージを表現してみました。

ここでは、何を覚えればよいのか?(ポイントは、2つ)

  1. bus には、幅がある。(一度に転送できるデータ量)
  2. bus にも、動作スピード、速さがある。(一度の転送にかかる時間)

1. busには、幅がある。

これは単純に、busの幅広い方が、一度の多くのデータを転送できますね。こちらは初心者の方でも、想像出来ると思います。単純に、32bit bus と、64bit bus 比較なら、64bit bus の方が、2倍のデーター量を転送することが可能ですかね。

https://youtu.be/DIht4HWFz-o
あわせて、こちらの動画説明もご視聴ください。動画では、麻雀牌を1枚ずつ移動(転送)させるのと、その3倍、一度に3枚ずつ移動(転送)させて、bus幅の違いによるデータ転送の差を、表しています。

2. bus にも、動作スピード、速さがある。

CPUの動作クロック周波数は、多分ご存じだと思います。又、マザーボードにも同じように動作クロック周波数が関係します。その速さが、busのデーターの転送速度、処理スピードに影響してくるんですね。

例えば、busのひとつ、FSB(Front Side Bus) などは、CPUとメモリー間のデーターを転送(橋渡し)を行いますので、よりクロック周波数の早い方が、より多くのデ-タを転送することに繋がり、結果的にパソコンの処理能力、パフォーマンスが上がることになります。

CPUとマザーボードの動作周波数は、同じに値に設定され動作します。但し、下位互換なので、仮に、CPUが高速なクロックで動作する規格だったとしても、マザーボードがその周波数に対応していなければ、低い動作周波数に合わせるので、CPUの性能が最大限に発揮できません。

ビデオカードやメモリにも、動作クロック周波数がありますので、全てのパーツの動作周波数の関係性が、パソコンの最終的な性能に関係してきます。

フロントサイドバス(Front-side bus)

もう少し、詳しく知りたい方は、Wikipedia、こちらを参照してください。

https://ja.melayukini.net/wiki/front-side_bus

チップセット図のここ! 「黄色の矢印」

文字が小さかったので、すこしだけ分かりやすいように、矢印を付け加えて置きました!

チップセットの動作イメージの動画!

https://youtu.be/325KmunyKhc

黄色の矢印は、Front-side bus

CPUとマザーボード(Chipset)を繋いでいるバスが、FSB(Front-side bus)ですね。
先ほども説明しましたけど、CPUと直結していますから、当然、同じクロック周波数で動作しないと、同期が取れませんからね。運動会の二人三脚ですよ!(笑)

青の矢印は、クロックジェネレーター、発信機です!

青色の矢印、クロックジェネレーターは、実際にシステムを動作させるための周波数を発信する役割を担っています。点線を辿ってみれば分かりますけど、CPUとマザーボードに通じています。結果、当然ですが同じ周波数で動作するんですよね~

クロック信号 wikipedia

https://ja.wikipedia.org/wiki/クロック

基礎用語として重要なので、クロック信号、クロックジェネレーターは、是非、この機会に学習して置きましょう!

クロック信号を早くすると、こんな感じ!(笑)

https://youtu.be/JdRGWABE5AA

解説の動画を作成しておいてなんですが、(^▽^;) この早送り再生の表現は、あまり正しくありません。補足するならば、手の動くスピードは同じで、次の動作に移るまでの停止時間が、短くなるというのが、クロックを早くしたときの正しい理解ですね。要するに電気信号ですから、実際のデータの移動は、光と同じ早さなので、一瞬です。この動画でいうならば、手が動いたことさえ、早くて見えないでしょう。(爆笑)

チップセットの説明、いきなり?(笑)

https://www.pc-master.jp/jisaku/chipset.html
今回、説明したチップセットは、既に古い技術となっています。こちらも一読してください。

補足:チップセット説明サイトその2

https://www.get-net.jp/pc/erabikata/interface/#FSB
こちらも、勉強になるかと思いますので、よければどうぞ!

CPU+チップセットから、SoCへ(ワンチップ)

お! チップセットの部分が、ファブリックなんて呼ばれています。

https://ascii.jp/elem/000/004/035/4035785/

補足:Soc説明サイトその1

https://contents.zaikostore.com/semiconductor/4489/
こちらも、よければどうぞ! また後日、私の動画でも解説していきま~す!

まとめ

  1. マザーボードは、その他のパーツの土台となり、データの橋渡しを行う。
  2. バス幅は、一度に転送できるデータの大きさと比例するので、大きい方がより良い。
  3. マザーボードにも動作スピードがあり、CPUは勿論のこと、メモリー、ビデオカードなど他の機器の動作スピードとも関連してくる。従って基本的には全てのパーツの動作スピードを揃えることが、最終的なパフォーマンスに繋がる。

1日目:マザーボード(午後)

課題とレポート提出

  1. 今回の学習で学んだこと、初めて知ったことなど、記入してください。また、既に知っていた場合は、その辺りも内容に含めてください。
  2. まだ分からない重要な用語があれば、さらに自力で検索して調べてください。
    ※ レポートには、そのURLを貼り付けて下さい。
  3. 質問事項などあれば、別途ご記入してください。尚、回答は別コンテンツにて、Q&A形式で、お答え致します。※ なければ、未記入でOK!
  4. 今後、学習したいテーマなどあれば、ご記入してください。今後のカリキュラム作成の参考にします。※ なければ、未記入でOK!
  5. 最後に、このカリキュラムを受講した感想を、記入してください。
  6. 今後、PCやパーツ類、周辺機器などで購入したいものがあれば、ご記入ください。

同じ講座の繰り返し受講について。

今回、時間が足りなかったり、理解度が低いと感じた場合は、次回も、同じ講座を受講してください。さらに、各個人で知りたいことのアイデアが浮かんできたら、この講座の内容にて、自主的に深堀していただいても構いません。尚、レポートと受講票は、別途、追加して頂きます。