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マザーボードにある主要な半導体チップ(BIOS、オンボード機能など)

マザーボード上には、PCパーツが着脱できるスロットやソケット、コネクタが実装されており、さらにコントローラとなる半導体チップの半田付け、コンデンサなどで構成されます。コントローラなどシステムを管理する半導体チップには、チップセット以外にも色々あります。

パーツ情報が経由する、チップセット

パソコンのチップセット
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。

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。(チップセットは別途解説

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BIOSのフラッシュROM (※現在はUEFIに世代交代している)

BIOSというのはパーツを制御する基本プログラムこと。「Basic Input / Output System」の略でBIOS。BIOSメーカーにはAward、Phoenix、Acer、AMIなどがあります。BIOSはPC電源投入直後に実行され、ハードウェアを初期化して、OSに橋渡しする役割があります。設定を誤ると起動しなくなるので、メーカー製パソコンではユーザーの手動設定をタブーとしています。

ただしWindows 8以降では、従来のBIOSに代わってUEFI(Unified Extensible Firmware Interface)が標準となっています。※Winodws 8認証ロゴを取得するにはUEFI採用が条件

ここでは引き続き、BIOSを解説します。

BIOSが書き込まれた半導体チップ
BIOSが書き込まれた半導体チップがフラッシュROMで、フラッシュROMは電源を落としてもデータが消えず、書き換えも可能なメモリーです。 パソコンに電気コンセントを差し込んでいない時は、搭載している電池の電源によって時間のカウントなどを行っています。

BIOSはパソコンの電源を入れたら真っ先に実行され、次に実行されるOSにハードウェアの情報を伝えます。そしてOSはハードウェアを制御します。 BIOSはユーザーによって設定が可能で、細かいハードウェアの設定ができます。また、CPUやメモリなどの、動作安定のため制限されている性能を解放することができます(オーバークロック)。公開されている性能よりスペックアップすることができますが、パソコン自体が故障する可能性があるため、メーカー保証外になります。

BIOSのビープ音~POST(Power On Self Test)コード

各パーツが正常に接続されていない場合、ビープ音(ビープコード)によって教えてくれます。これはPOST(Power On Self Test)コードを利用した判別方法です。ビープ音の意味はBIOSメーカーによって異なるので、マニュアルを見ながらエラーの内容を確認します。

Award BIOSのビープ音
ピッ システム正常
ピッ、ピッ CMOS設定エラー
ピーッ、ピッ メモリ、マザーボードのエラー
ピーッ、ピッ、ピッ グラフィックカード、ディスプレイエラー
ピーッ、ピッ、ピッ、ピッ キーボードコントローラのエラー
ピーッ、ピッ (9回) BIOS用RAMのエラー
ピーーーーーーーーッ メモリ接触エラー、故障
AMI BIOSのビープ音
ピーッ DRAMリフレッシュの失敗
ピーッ (2回) メモリ先頭でパリティエラー
ピーッ (3回) メモリ先頭の異常
ピーッ (4回) システムタイマー異常
ピーッ (5回) CPUの異常
ピーッ (6回) キーボードコントローラのエラー
ピーッ (7回) CPUで例外割り込みエラー
ピーッ (8回) ビデオメモリのアクセス失敗
ピーッ (9回) BIOS RAMチェックのサムエラー
ピーッ (10回) COMSシャットダウン レジスタエラー
ピーッ (11回) キャッシュメモリの異常
ピッ、ピッ 1~2個のハードウェアでエラー
ピーーッ、ピッ、ピッ ビデオBIOS RAMでエラー
ピーーッ、ピッ、ピッ、ピッ メモリ先頭、それ以降の領域でエラー
ピーーッ、ピッ (8回) グラフィックカードのテストでエラー

POSTコード
POSTコード表示カードを搭載すれば、ビープ音だけでなく、LED表示でエラーコードを知ることが出来ます。

次世代!BIOSに代わるハードウェア制御プログラムのUEFI

Windows 8以降では、従来のBIOSに代わるUEFI(Unified Extensible Firmware Interface)が標準となります。インテルのチップセットIntel 6シリーズ(SandyBridge世代)からUEFIの普及が始まり、Intel 7シリーズ(Ivy Bridge世代)では、ほとんど置き替わっています。また、Winodws 8認証ロゴを取得するにはUEFI採用が条件となっています。

UEFIは、BIOSと同じくマザーボード上にあるフラッシュメモリに収納されている「ハードウェア制御プログラム」。設定項目はBIOSと変わらないですが、BIOS固有の制限がないためグラフィカルな操作画面でマウス操作が可能となっています。また、3TB以上のHDDを起動ドライブにできます。

ALIENWAREのUEFI
各メーカーごとにビジュアル・カスタマイズされているUEFI。これはDELLのALIENWAREのもの。

BIOSにはない、UEFIのメリット

ネットワークコントローラ・チップ (オンボード・ネットワーク)

XPS 8700はチップセットZ87採用
ネットワークカードを搭載しなくても、マザーボードに「ネットワークコントローラ・チップ」がハンダ付けされているので、マザーボードのオンボード機能でネットワーク接続ができます。

NIC

2000年ごろ、今ほどインターネットが普及していなかったので、多くのWindowsパソコンでは別途ネットワークカード等を搭載する必要があった。※LANアダプター、LANカード、NIC(Network Interface Card)と呼ばれるもの。

オンボード・ネットワークで対応できない後発規格(高速インターフェース)に対応させる場合、現在でも別途搭載することはある。例えばオンボードでは100BASEだが、ギガビットイーサネット(1000BASE-T)にしたい場合など。

サウンドコントローラ・チップ (オンボード・サウンド)

サウンドコントローラ・チップ
サウンドカードを搭載しなくても、サウンドコントローラ・チップがマザーボードにハンダ付けされているので、音声を出力することができます。専門的に言うと、AC'97(Audio Codec 97 )やHD Audio(High Definition Audio)といったオーディオ規格を扱うコーデック・チップです。(オーディオコーデックチップ)。マザーボードのオンボード機能で行うため、オンボード・サウンドと総称されます。本格的な音楽鑑賞やゲームサウンドを求めるなら、別途サウンドカードを搭載しますが、高望みしないほとんどのユーザーはオンボード・サウンドで充分です。

VRM(電圧レギュレータモジュール)

VRM (Voltage Regulator Module)というのは、電圧レギュレータモジュールでCPU用の電源安定化回路。VRMは電源ユニットから供給された電圧を「CPUに供給する電圧」に生成する装置です。マザーボードへ供給された+12Vや+5V電流の一部が、VRMによってCPUの駆動電圧へと生成されます。(+1.5Vほどの電圧)。

電圧レギュレータモジュール
VRMの装置数をフェーズ数といいます。複数の位相(フェーズ)のマルチフェーズ方式が採用されています。フェーズ数が多いほどコンデンサの負担が減り、安定した電流供給ができます。多フェーズになるほどコストが上がってしまいますので、目安として3~4フェーズあれば標準と言われます。DELLパソコンを多々レビューしましたが、低価格モデルでも6フェーズというのを目にします。ミドルレンジ以上では8フェーズ以上が見られます。

VRM (Voltage Regulator Module)のポイント

マザーボードのトラブル解決~コイル鳴き

もし、高負荷時にキーン、キュイーンとかん高い音が発生する場合は、「コイル鳴き」という現象が起きていることが考えられます。チョークコイルというコイルから発生するので、チョークコイルをホットボンド(グルーガン)で覆ってしまえば解決できます。

チョークコイル
チョークコイルはマザーボードのほか、電源ユニット、グラフィックカードなどでも搭載されています。

DELLのチョークコイル
ホットボンドでコイル鳴きを防止している例。

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