自作パソコンの基礎知識

パソコン を 自作する前に知っておきたい基礎知識

自作パソコンの醍醐味は 使用環境によって パソコン のスペックを自在に変更できるところで、性能 , ・省電力・静音性・見た目 など 市販の PC よりも 目的に特化した仕様のモデルを構成できる。

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パソコン の基本構成

パソコンの 基本的な構成は CPU ・ メモリ ・ マザーボード ・ 電源ユニット ・ ストレージ ・ ケース で、基本構成以外に モニタ ・ キーボード ・ マウス などの周辺機器 と OS が必要になる。

構成のポイント

バルクとリテール

CPU

CPU ( Central Processor Unit ) は 中央処理装置 ( 中央演算処理装置 ) と和訳される パソコンの頭脳に相当する部分で、CPU の性能によって パソコン の処理速度は大きく異なってくる。

パソコン 向けの CPU では  Intel ( インテル ) と AMD ( エーエムディ ) の 2 大メーカーが製品を供給しており「 性能のインテル 」「 コストパのエーエムディ 」と言われ、市販の PC にはインテル製の CPU を搭載しているものが多く  AMD の CPU は 自作派に根強い人気がある。

コア と スレッド

CPU のコアは CPU の頭脳に相当する部分で 近年は 複数のコアを搭載した CPU が主流になっており、各コアに 処理を分散することで効率化を図っている。

動作クロックと ターボ機能

動作周波数 ( クロック ) は 高いほど 多くの処理を同一時間内に行えるが、動作クロックに比例して 発熱量 と 消費電力も増加するため、動作クロックの高いパソコンは 相応の 電源ユニット と冷却装置が必要になる。

TDP ( 最大放熱量 )

TDP ( Thermal Design Power ) は CPU の最大出力時の消費電力で、TDP の値が大きければ 多くの電力を消費し 放熱量が増加するため 相応の電力供給 と 冷却が必要になる。

キャッシュ

キャッシュは CPU の情報伝達経路で発生する遅延対策として 転送効率を向上させるために実装されている手段。

グラフィック機能

CPU が 描画処理を行う GPU を実装している場合は マザーボード内蔵の グラフィック機能を使用できるが、グラフィック機能を実装していない CPU は 別途 グラフィックカード が必要。

マザーボード

マザーボード ( MB ) は システムボード や メインボード とも呼ばれる CPU や メモリなどを設置するパソコンの基盤で、CPU ソケット ・ フォームファクタ ・ PCI スロット などのほか ストレージに M.2 を使用する場合は M.2 スロットの確認も必要。

ソケット

ソケットは CPU の設計 ( マイクロアーキテクチャ ) が大きく変わるたびに 形状が変化する傾向があり、仕様書の パッケージ や 対応ソケットに表記されている。

フォームファクタ

マザーボード には ATX / MicroATX ( M-ATX ) / Mini ITX など サイズの規格があり フォームファクタと呼ばれる。

メモリ スロット

メモリ モジュールは SIMM から DIMM に変わり 現在の マザーボードは ほぼ DIMM スロットを搭載している。

DIMM は DRAM を搭載した メモリのことで、DRAM には 複数の仕様があり 対応している メモリ 以外は 物理的に互換性がないため、DDR3 を DDR4 の メモリスロットに挿すことはできない。

グラフィック機能

内蔵グラフィックは CPU が実装している グラフィックス機能の出力をサポートするもので、MB に HDMI や Display Port などの 映像出力ポートがある。

メインメモリ

ランダムアクセスメモリ ( RAM ) は CPU が直接アクセスする パソコンの主記憶装置 ( メインメモリ ) で、SSD や HDD よりも高速なアクセスが可能だが 現在普及している ダイナミック・ランダム・アクセス・ メモリ ( DRAM ) は 一定時間が経過すると データが消えてしまうという特徴がある。

メモリは PC4-25600 ( DDR4-3200 ) のような形で表記されることが多く、PC4-25600 は モジュールの規格で PC4 ( DDR4 )  転送速度 25600 MB/s を表し、DDR4-3200 がチップの規格で クロック速度が 3200 MT/s ( バスクロック 800MHz ) を表している。

DDR3 と DDR4 に互換性はないが、DDR4 2666 までサポートしている マザーボード のソケットに DDR4 3400 の メモリ は下位互換 として ( 本来の性能は発揮できないが ) 搭載可能。

ECC

メモリの仕様に表記されている ECC ( Error Check and Correct memory ) は メモリ のエラーチェック機能で Non-ECC は メモリにエラーチェック機能がない。

CL – キャスレイテンシ

CAS レイテンシ は 指示を受けてから開始するまでの時間のことで、同じメモリクロックの場合は CL の値が高ければ遅いということになるが、レイテンシはCAS レイテンシ を メモリクロック で 除算した値のため CAS レイテンシ だけで メモリ性能は判断できない。

Dual Channel

Dual Channel に対応した マザーボード では 同一規格 ・同一ロットの メモリ を 2 枚 使用することで メモリ のデータ転送速度を 2倍 に引き上げることが可能で、単純に 2 GBのメモリを 1枚 搭載するより 1 GB のメモリを 2枚  Dual Channel として搭載して方が 同じサイズでもパフォーマンスが向上する。

ストレージ

主記憶装置 ( メイン メモリ  ) に対して 補助記憶装置と呼ばれるのが ソリッドステートドライブ ( SSD ) や ハードディスクドライブ （ HDD ）などのストレージで OS を含めたデータを 保存する。

SSD

SSD は フラッシュ メモリ ( 半導体 メモリ ) が使用されているため 衝撃 や 振動に強く、シークタイムがないので HDD と比較して データへのアクセス速度が飛躍的に向上する。

2.5 インチの SSD は SATA 接続の NAND 型 フラッシュメモリで、SSD の黎明期には 書き換えの上限回数 や 記録方式 ( SLC / MLC / TLC ) が 話題になったが、近年は メモリセルに 3ビットのデータを記録する 安価な TLC のネックだった 速度 や 耐久性 が 技術向上により改善され 、SSD の大容量化もあって TLC を採用した製品が普及している。

M.2

SSD には SATA 接続のモデルと PCIe で接続するモデルがあり、PCIe に接続するモデルは 通信プロトコルに NVMe ( Non-Volatile Memory Express ) が採用され M.2 での接続になる。

M.2 は mSATA の後継になる SSD を接続するインターフェイスの規格で MB の M.2ソケットに設置する。

HDD

ハードディスクドライブ ( HDD ) は  プラッタ（磁気ディスク）という円盤部分をモーターで回転させ 磁気ヘッドが プラッタ上を往復することで データの読み書きを行っており、プラッタの回転数がアクセススピードの目安になり 1 分間の回転数 を rpmという単位で表している。

HDD は SSD よりも 容量単価が低いため、データ保存用の 大容量 ストレージ として利用されることが多い。

電源ユニット

電源ユニット は 家庭用の AC 電力 ( 交流 ) を DC 電力 ( 直流 ) に変換して電圧を下げており、変換時に電力を消費するため 変換率 が 電源ユニットの性能を測る目安になる。

80 PLUS は PC 用 電源ユニットの 電力変換効率に関する規格で、80 PLUS の認証を受けている製品は 電力変換効率が 80％以上 が保証されている。

光学ドライブ

光学ドライブ ( オプティカルドライブ ) は DVD / Blu-ray などの 光ディスク を再生する 5インチドライブで、以前はリカバリメディア や アプリケーションが CD や DVD で 配布されていたため 必須のパーツだったが、現在は ダウンロード や USB メモリなどに変わり 光学ドライブ の使用機会は減少し、ノートPC をはじめ 自作用の PC ケースも 5インチベイの非搭載モデルが増えている。

PC ケース

PC ケースは 静音性・冷却性・メンテナンス性・剛性 などに 特徴があり、耐久性のあるスチール製 と 熱伝導率の高いアルミ製 がある。

ケースは 大きさによってフルタワー・ミドルタワー ・ミニタワー・マイクロタワー・スリム など呼称が変わるが、区分けに明確な定義はないので 名称にこだわらず 構成に適した サイズを選定する。

選定のポイント

Operating System ( OS )

自作PC を作成したら 利用可能な状態にするため OS のインストールが必要で、Windows 10 / 11 は 無料でインストール可能だが プロダクトキーを購入して ライセンス認証が必要で、Ubuntu / Debian などの Linux は 無償で利用できる。

32ビット と 64ビット ( アーキテクチャ )

OS には 32bit と 64bit があり 32 bit は 2の32乗 ( 約42億 )、64 bit は 2 の64乗 ( 約1844京6744兆737億 ) の情報量を 1度に処理でき、32 bit に比べ 64 bit は格段に処理能力が高くなる。

グラフィックカード

グラフィックカード（グラフィックボード）は 映像信号の入出力を扱うパーツで、NVIDIA のGeForce 、ATI  ( 現 AMD ) の RADEON が グラフィックの 二大ブランドになっている。

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CPU クーラー

CPU は 高温になるため 熱を吸収する ヒートシンク と ヒートシンクを冷却するファン を搭載した CPU クーラーを使用して 冷却する。

CPU を購入すると リテール品の CPU クーラーが付属していることが多いが、TDP ( 最大消費電力 ) の高い CPU や オーバークロック時には 冷却効果を高めるため 大型の CPUクーラー や 水冷タイプの CPU クーラーを使用する。

水冷の場合は ラジエーターの設置場所 や サイズ、大型の空冷の場合は 他のパーツとの干渉 や ケース内に収まるかなどの確認が必要。

エアフロー

パソコン を稼働させると 各パーツが発熱し ケース内部の温度が上昇するため、ケース背面のファンで 内部の熱せられた空気を 排気している。

豆知識

単位

パソコン のスペックで使用される最も一般的な単位は「 情報の大きさ 」を表す「 バイト 」で「 B 」と表記され、文字コード シフトJIS では 半角英数 1文字のデータ量が 1B  , 全角は 2Bになる。

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