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マザーボードの主要構成:チップセット

デスクトップパソコンの多くはATXマザーボードが採用されており、メーカーパソコンであってもATXをベースにしているのがほとんどです。そのため、メーカーパソコンでは市販のマザーボードを換装できなくてくても、それ以外のパーツは概ね換装できます。インテル仕様で解説していきますが、まずはチップセットについて解説!

パーツ情報が経由する、チップセット

各PCパーツの情報がチップセットと呼ばれる中枢チップを経由して、CPUまで情報が行き交いされる仕組みになっています。いわばチップセットは「パーツ情報をまとめる管理機能」を持っています。

パソコンのチップセット
チップセットはマザーボードに固定されているので換装できないし、単体販売もされていません。コントローラー機能があるため、チップセットによって搭載できるパーツ規格や仕様が確定されます。チップセットには冷却用にヒートシンクが載せられていますが、熱暴走の恐れがない場合にはチップがむき出しのまま搭載される時もあります。

従来ではチップセットが2つ搭載され、中枢機能としての注目度が高かったものです。しかし、2009年以降にはチップセットの主要な機能がCPUに内蔵されたため、搭載されるチップセットは1つになり、従来ほどの注目度はなくなりました。

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【2009年頃まで】 チップセットを2つ搭載する、従来のマザーボード

まずは2009年以前、チップセットが2つ搭載されていたころの基本設計を把握しておきましょう。従来では、MCH (通称ノースブリッジ)と、ICH (通称サウスブリッジ)という、2つのチップセットで構成されていました。以下、図で確認してみましょう。

マザーボード徹底解明
高速パーツを中継するMCHと、低速パーツを中継するICHに分類されます。ICHを経由した情報はMCHを経由して、CPUへと行き交いします。この基本設計は2009年頃まで主流だったCoreマイクロアーキテクチャ・(LGA 775版)以前で採用されています。例えばCore 2 Duo / Core 2 Quad を搭載するパソコンです。

MCH (Memory Controller Hub / 通称ノースブリッジ)

MCH は最も高速にデータが行き交いするメモリやグラフィックカード(GPU)を制御するチップセットで、
ノースブリッジ と呼ばれます。搭載できるCPUやメモリの規格を決定づけるため、換装予定のあるユーザーはチップセットの仕様をよくチェックしておかなければなりません。また、種類によっては内蔵GPU(オンボード・グラフィックス)を搭載しています。

ICH (I/O Controller Hub / 通称サウスブリッジ)

ICH は光学ドライブやHDDなど比較的低速なパーツを制御するチップセットで、サウスブリッジと呼ばれます。マウスやキーボードのような入力機器のためのI/Oコントローラや、装備端子のコントローラなどを搭載しています。パソコンは高速化が注目される傾向にあるため、MCH ほどは注目されません。

昔のマザーボード
チップセットを2つ搭載する、従来のマザーボードの実物。

この基本構成の課題点

Coreマイクロアーキテクチャ構造図
この基本構成の課題点は、グラフィックカードやメモリがCPUに直接アクセス出来ないので、MCH(ノースブリッジ)を中継する必要があり、タイムロスになることです。処理高速化の妨げとなる設計です。

【現在、主流の基本設計】 2009年後半以降は、チップセットが1つ

2009年9月に登場したNehalemマイクロアーキテクチャ(LGA 1156版)【開発コード:Lynnfield】から、チップセットは1つになります。MCH (ノースブリッジ)の主要機能であった「メモリコントローラ」と「PCI Expressコントローラ」をCPUに内蔵したことによって、メモリやグラフィックカードにCPUが直接アクセスでき、高速化しました。これによりMCH (ノースブリッジ)の存在が消えました。

LGA 1156版・Lynnfield
残るはチップセットが1つで、これは従来で言うICH (サウスブリッジ)の要素が強くなります。MCHとICHの機能を統合したものであり、PCH(platform controller hub)と呼ばれるチップセットです。光学ドライブやHDDなど比較的低速なパーツを制御しています。

LGA 1156版・Clarkdale
2010年1月に登場したLGA 1156版(開発コード:Clarkdale)以降からは、内蔵グラフィックはチップセットではなくCPUに内蔵されるようになります。

DELLパソコンのチップセット
現在主流の構成はチップセットが1つ。

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