マザーボードのチップセットとは何なのか、その役割やチップセットによって何が決まるのかについて解説していきます。
チップセット毎に、ソケット形状やUSBの規格、最大ポート数、PCI Expressのバージョン、レーンの最大数、CPUやメモリのオーバークロックの対応などの仕様に違いがあります。
そのため、もし、パーツ選定の際に間違えてしまうと、パーツを全て搭載できなかったり、欲しい機能に対応していなかったりということが起きる場合があります。
とは言え、一般的なパーツ構成であれば、どのチップセットでも大体対応できるので、そんなに心配はいらないと思います。
CPUやメモリのオーバークロックやRAID構築のようなことをしたい場合は、対応・非対応が分かれるので確認しておきましょう。
- チップセットはマザーボード上のパーツ間の通信を管理する役割を持つ。
- 2008年以降はCPUとPCH構成に移行し、ノースブリッジはCPUに統合された。
- チップセット毎に対応するCPU世代、OC、USBポート、最大画面出力数、SATAコネクタの数、PCIeの規格やレーン数、RAID構成などが異なる。
- IntelとAMDでチップセットのグレードがあり、用途に応じて選ぶのが基本。
- ただし、予算や必要な機能などに応じて好きにグレードを選んでも大丈夫。
- チップセットによるパフォーマンスの性能差はないが、グレードが高い方がマザーボード自体の機能性やメンテナンス性、耐久性が高い。
- パーツ選定時はチップセットの仕様よりマザーボードの仕様を確認
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目次
マザーボードのチップセットとは?
チップセットの役割や構成、性能差、そして互換性について詳しく解説していきましょう。
チップセットの役割
チップセットの役割は、マザーボード上の様々なパーツが相互に通信して動作するための橋渡しをすることです。
具体的には、CPU、メモリ、ストレージ、グラフィックカードなどの主要なパーツが効率よく連携できるように調整します。
例えば、CPUがメモリにデータを読み書きする際、チップセットがそのデータの流れを管理し、スムーズな通信を実現します。
また、USBポートやネットワーク接続などの外部デバイスとのやり取りもチップセットが担当します。
これにより、システム全体のパフォーマンスが最適化され、ユーザーが快適に作業できるようにしてくれます。
チップセットの構成
チップセットの構成としては、CPUとPCH(Platform Controller Hub)に分かれています。
2008年以前はこの構成ではなく、「ノースブリッジ」と「サウスブリッジ」の2つのチップセットを搭載したマザーボードが一般的でした。
各チップセットは物理的にマザーボードの違う場所に配置されており、役割に応じた処理を行っています。
CPUとPCHにも通じる話なので、ノースブリッジやサウスブリッジから解説していきます。
ノースブリッジ
ノースブリッジは、メモリー・コントローラー・ハブと言い、CPUと高速なデバイス(メモリやグラフィックボードなど)を直接つなぐ役割を果たします。
CPUとメモリ、グラフィックボードとの高速な通信を管理することで、データの転送速度が向上し、システムの応答性が高まるので、パフォーマンスが向上します。
CPUと高速な情報のやり取りや処理が必要なパーツと連携するため、マザーボード中央のCPUに近い場所に配置されています。
高い負荷を受けるため、ヒートシンクやファンで冷却されることが多いですね。
サウスブリッジ
サウスブリッジは、I/O・コントローラー・ハブと言い、USBポート、オーディオデバイス、ネットワークインターフェース、ストレージなどの比較的低速な周辺機器との通信を担当します。
CPUとメモリ、グラフィックボードと比べて高速処理である必要はないので、CPUとは離れたところに設置されています。
また、サウスブリッジは、CPUやメモリとの直接のやり取りは少なく、ノースブリッジを介して間接的に通信します。
これにより、システム全体の効率を高めることができます。
CPU+PCHチップセットの構成へ
かつてはノースブリッジとサウスブリッジによるチップセット構成でしたが、2008年あたりから、CPUとPCH(プラットフォーム・コントローラー・ハブ)に移行します。
ノースブリッジは高速な処理が必要と言うことで、物理的にCPUの近くに配置することで可能な限り高速な処理をしていました。
しかし、CPUの近くとは言え、ノースブリッジを経由して各パーツと連携をしているとタイムラグが発生していました。
これを解決するために、ノースブリッジをCPUへ統合、サイスブリッジはPCHに置き換えられるようになります。
ノースブリッジは廃止され、ノースブリッジが担っていた役割は、CPUに統合されます。
この統合により、メモリやグラフィックボードは直接CPUにアクセスすることができるため、処理速度が向上しました。
また、サウスブリッジが担っていた役割は、PCHに置き換えられ、従来通り、USBポート、オーディオデバイス、ネットワークインターフェース、ストレージなどの入出力関係のデバイス管理を行なっています。
チップセットの性能差
チップセットは、CPUのメーカー毎に分かれており、さらにいくつかのグレードに分かれています。
例えば、Intelであれば、Zシリーズ、Bシリーズ、Hシリーズなどがあります。(詳細については後程解説します。)
例えば、Intel 700 シリーズのZ790とB760の一部の仕様を比較すると次のような違いがあります。
Z790 | B760 | |
---|---|---|
対応CPU | 第14世代 (Raptor Lake Refresh) 第13世代 (Raptor Lake) 第12世代 (Alder Lake) | |
CPUのオーバークロック対応 | ○ | × |
メモリのオーバークロック対応 | ○ | ○ |
SATA 6.0Gb/s | 8 | 4 |
最大USBポート数 | 14 | 12 |
このように、オーバークロックの対応状況であったり、SATAコネクタ、USBポートの最大数がチップセットによって異なります。
この他にも、映像出力できる数やPCI Expressのバージョンやレーン数なども異なるので、自分が何をやりたいかによって仕様を確認しておく必要があります。
また、チップセットで定められているからと言って、全ての機能やポート数を使えるわけではないので注意が必要です。
チップセットの定義がそうであったとしても、マザーボードにその機能が搭載されていなかったり、ポートが最大数まで搭載されていなかったりします。
これは、マザーボードの製品のコンセプトや設計思想などにより、チップセットが本来持つ機能の一部を使わないことがあるためです。
逆に別途専用チップを追加して機能を増やす場合もあります。
そのため、パーツ選定をする際は、チップセットの仕様はあまり見ることはなく、マザーボードの仕様を見て選ぶことが多いですね。
また、チップセットに仕様自体による性能差はないので、Z790のマザーボードとB760のマザーボードでそれ以外のパーツ構成を同じにした場合、パフォーマンスは変わりません。
チップセットやグレードの違いによって、サポートする機能や接続可能なパーツの種類が異なるため、それに合わせてパーツを変えることで、結果としてパソコン全体の性能に影響を与えることがあります。
チップセットの互換性に注意
チップセットによってサポートする規格やバージョンなどが異なるので、パーツを選定する際は互換性に注意する必要があります。
例えば、チップセット毎にCPUのソケット形状や世代が決まっているので、それに適したCPU、マザーボードを選ぶ必要があります。
もし、対応していないとそもそも形状が合っていおらず、マザーボードにCPUを取り付けることができなかったり、取り付けることができても動作しないということが起きます。
また、チップセットのシリーズ(世代)によっては、最新のインターフェースや機能がサポートされていない場合もあります。
例えば、最新規格(バージョン)のPCI ExpressやNVMe SSDを使用したい場合、それに対応するチップセットが必要です。
バージョンの違いは主にデータの転送速度であるため、一応取り付けることはできますが、データ転送速度は遅い方に合わせられます。
そのため、最新規格の高速なNVMe SSDを買ったとしても、マザーボード側でその規格に対応していないとその速度を引き出すことができないということになります。
このように、チップセットの互換性によっては自作PCを組み立てることができなくなったり、性能を最大限に引き出せなかったりするので、しっかり確認しておきましょう。
とは言え、チップセットで確認するというより、マザーボードの仕様で確認することの方が一般的ですね。
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チップセットのグレード(アルファベット)について
チップセットのグレードについてですが、チップセット名のアルファベットで識別することができます。
例えば、「Z790」の場合は「Z」の部分ですね。
各メーカーは、シリーズごとに異なるユーザー層や用途に合わせて設計されているので、グレードを確認することでどういう層向けの製品か、どういう機能があるか大体わかります。
マザーボードの製品名にはチップセット名も含まれていることがほとんどのため、慣れれば製品名を見ただけで把握することができます。
Intelのチップセットのグレードについて
グレード | 例 | 用途(対象) | 特徴 |
---|---|---|---|
Z | Z790 Z690 | ハイエンドモデル 高性能ゲーミングやクリエイター向け | ・オーバークロック対応 ・豊富なPCIeレーンとUSBポート |
H | H770 H670 | ミドルレンジモデル メインストリーム向け 一般、ゲーミングやクリエイター向け | ・オーバークロック非対応 ・標準的な機能セット |
B | B760 B660 | エントリーモデル オフィス用途やライトユーザー向け | ・オーバークロック非対応 ・標準的な機能セット ・コストパフォーマンス重視 |
Q | Q670 | ビジネス向け 企業やエンタープライズ向け | ・企業向けの管理機能を強化(vPro対応) ・セキュリティ機能やリモート管理機能が充実 |
W | W790 | ワークステーション向け プロフェッショナル向けの作業用PC向け | ・高い信頼性と安定性、拡張性 ・ECCメモリ対応 ・プロフェッショナル向けの機能の充実 ・多くのPCIeレーンやメモリサポート |
個人的に使う自作PCであれば、「Z」、「H」、「B」あたりを使うことが多いですね。
高性能なゲーミングPCやクリエイティブPC向けには「Z」、比較的コスパ重視であれば、「H」、「B」あたりを使うことが多いですが、必ずしもそうしなければいけないわけではありません。
「Z」については高級マザーボードな部類なので価格も高いため、高性能なPCであっても、「H」、「B」を使うことも普通にあります。
例えば「Z」でしかできないオーバークロックをしないのであれば、無理して選ぶ必要はなく予算と相談ですね。
また、先程述べた通り、チップセット自体によるパフォーマンスの性能差はありませんが、高級マザーボードの方が重いGPUにも耐えれるようにPCI Expressスロットの周りが金属のプレートで強化されていたり、ボタンを押すだけでBIOSをアップグレードできたりと様々な機能や仕様が追加されていることが多いです。
そのため、チップセットの仕様以外にも、求めるものがあるのであれば、「Z」でもいいかもしれませんね。
AMDのチップセットのグレードについて
グレード | 例 | 用途(対象) | 特徴 |
---|---|---|---|
X | X670 X570 | ハイエンドモデル 高性能ゲーミングやクリエイター向け | ・オーバークロック対応 ・豊富なPCIeレーンとUSBポート |
B | B550 B450 | ミドルレンジモデル メインストリーム向け 一般、ゲーミングやクリエイター向け | ・オーバークロック”一部”対応 ・標準的な機能セット ・コストパフォーマンス重視 ・バランス重視のPC構成 |
A | A520 A320 | エントリーモデル オフィス用途やライトユーザー向け | ・オーバークロック非対応 ・基本機能のみ搭載 |
AMDは、企業やエンタープライズ向け、ワークステーション向けに特化したグレードはありません。
高性能なゲーミングPCやクリエイティブPC向けには「X」、比較的コスパ重視であれば、「B」、「A」あたりを使うことが多いですが、必ずしもそうしなければいけないわけではありません。
この辺りの考え方は、Intelのチップセット同様です。
チップセットの仕様の違い
チップセットごとに様々な仕様に違いがあるので解説していきます。
CPUのソケット形状、世代
チップセットの世代毎に、サポートするCPUの世代が異なります。
それに伴って、マザーボードのCPUソケットの形状の変わってくるので、CPUと合わせるようにしましょう。
ただし、これに関してはチップセットを見るまでもなく、CPUとマザーボードの仕様から対応するソケット形状、世代を見ればOKなので、チップセット自体の仕様を確認することは少ないですね。
オーバークロック対応
オーバークロック(OC)とは、CPUやメモリのクロック周波数を定格よりも高くすることを指します。
これにより、パソコンの処理能力が向上し、特にゲームや高負荷の作業を行う際のパフォーマンスが向上します。
このCPUとメモリのOCがチップセット毎に対応しているかどうかが分かれており、CPUのOCは非対応だけど、メモリのOCには対応というパターンもあるので、OCをしたい方は必ずチェックしておきましょう。
比較的、高いグレードであればオーバークロックに対応していますが、それ以外は対応していないことが多いです。
PCI Express
PCI Express(PCIe)は、グラフィックカード、ネットワークカードなどの拡張カードやNVMe SSDを接続するためのインターフェースです。
チップセットの仕様により、PCIeの規格やバージョン、構成(x1, x4など)、レーンの最大数が異なります。
構成やレーンの最大数は結局のところ、マザーボードに対応しているかどうかなので、マザーボード側の仕様を見た方が良いですね。
また、一番注意しておきたいのがPCI Expressのバージョンですね。
最新のNVMe SSDを使う場合は、最新のPCI ExpressのバージョンでないとSSDのデータ転送速度を最大限引き出せないということになります。
例えば、NVMe SSD側がPCI Express Gen 5.0であるにも関わらず、マザーボード側がPCI Express Gen 4.0であれば、Gen 4.0のデータ転送速度に合わせられるため、SSDの速度の恩恵を受けられなくなります。
ストレージインターフェース
チップセットによって、接続できるSATAポートの規格と最大接続数が決まります。
規格については、最近のものであればSATA 6.0 Gb/sがほとんどなので気にする必要はありません。
最大接続数ですが、最近ではSATA SSD, HDDを搭載するストレージ構成も少ないですし、搭載するにしても1,2台程度であれば気にしなくてOKです。
ただ、4つ、6つ、8つなど大量のSATAコネクタが必要な場合はチェックしておいた方が良いですね。
RAID構成
RAIDとは、複数のストレージを組み合わせて、データの冗長性やパフォーマンス向上を実現する技術で、主にパフォーマンス向上、データ保護、可用性の確保を目的として使用されます。
チップセット毎に、RAID構成にそもそも対応しているのか、PCIeとSATA別に、どのRAIDレベルに対応しているかが変わります。
例えば、Intelの「B」だと、そもそもRAID構成に対応していません。
「Z」になると、PCIeであればRAIDレベル 0,1,5に対応していて、SATAであればRAIDレベル 0,1,5,10に対応しています。
また、ワークステーション向けの「W」であれば、PCIeであればRAIDレベル 0,1,5,10に対応していて、SATAであればRAIDレベル 0,1,5,10まで対応しています。
このように、そもそもRAID構成に対応しているのか、どのRAIDレベルまで対応しているのかが変わるので、RAID構成を考えている場合は要チェックです。
USBポート
USBポートは、主に次の規格別に最大ポート数が変わってきます。
- USB 3.2 Gen 2×2 (20G) ポート
- USB 3.2 Gen 2×1 (10G) ポート
- USB 3.2 Gen 1×1 (5G) ポート
- USB 2.0
ただし、このチップセットの仕様の最大ポート数分のUSBポートがマザーボードに搭載されていることは少ないので、パーツを選ぶ際にはチップセットではなく、マザーボードのUSBポートの仕様を見て選ぶのが一般的ですね。
また、マウスやキーボード、その他USBメモリを挿すぐらいの一般的な使い方であれば、足りなくなることはまずないので、それほど意識してみる必要もないかと思います。
ネットワーク
イーサネットやWi-Fiなどの規格がチップセットによって変わってきます。
例えば、最新のチップセットでは、Wi-Fi 6や2.5GbE(ギガビットイーサネット)に対応しているものが多いです。
一方、古いチップセットでは、これらの最新規格に対応していない場合があり、ネットワーク速度や安定性が劣ることがあります。
映像出力
チップセットによって、対応する最大映像出力数が異なります。
最近のチップセットであれば、最大4画面出力に対応していることが多いです。
それ以上のマルチディスプレイ環境を構築する場合は、グラフィックボードを併用する必要があります。
マザーボードのチップセットの調べ方・確認方法
マザーボードのチップセットの調べ方を紹介します。
自分のパソコンのチップセットを調べる
自分のパソコンで使っているチップセットを調べるには、ハードウェアの情報を見れるソフトウェアを使います。
例えば、CPU-Z、Speccyなどがあり、どちらも無料で使えます。
CPU-Zの場合
タブの[マザーボード]のChipsetで確認できます。
私のパソコンが古いせいか、Chipset部分がグレーアウトしていますが、今回は、Modelの一部からチップセットが分かりますね。
Speccyの場合
Speccyの場合は、左メニューの[マザーボード]内のSouthbridge Modelの部分に記載されていますね。
マザーボードの仕様から調べる
自作PCを組むためにパーツ選定をする際に、チップセットが気になることがあると思います。
その場合は、マザーボードの製品名や公式ページなどの仕様から確認することができます。
例えば、ASUS TUF GAMING B760M-PLUS IIというマザーボードであれば、製品名にB760とチップセット名があることが分かります。
このように、チップセットを含む製品名になっていることが多いですね。
また、公式の製品ページの仕様一覧にチップセットの記載があります。
製品名でどの部分がチップセット名か分からない時は、製品ページで確認するのが良いでしょう。
まとめ:自作PCのパーツ構成に適したチップセットを選ぼう!
チップセットについて基本的な知識を押さえつつ、シリーズやグレード、仕様などの違いを表にして解説してきました。
改めて重要なポイントをまとめておきます。
- チップセットはマザーボード上のパーツ間の通信を管理する役割を持つ。
- 2008年以降はCPUとPCH構成に移行し、ノースブリッジはCPUに統合された。
- チップセット毎に対応するCPU世代、OC、USBポート、最大画面出力数、SATAコネクタの数、PCIeの規格やレーン数、RAID構成などが異なる。
- IntelとAMDでチップセットのグレードがあり、用途に応じて選ぶのが基本。
- ただし、予算や必要な機能などに応じて好きにグレードを選んでも大丈夫。
- チップセットによるパフォーマンスの性能差はないが、グレードが高い方がマザーボード自体の機能性やメンテナンス性、耐久性が高い。
- パーツ選定時はチップセットの仕様よりマザーボードの仕様を確認
一般的なパーツ構成、一般的な使用用途であれば、正直チップセットでもあまり変わらないと思います。
しかし、最新規格でNVMe SSDを接続したい、CPUやメモリのOCやRAID構築などの特殊なことをしたいのであれば、チップセットやマザーボードの仕様をよく確認しておきましょう。
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