xii
第
1
章 コンピューターの基礎
1-1
コンピューターの基礎知識
……… 3 1-1-1 コンピューターのしくみ ……… 4 1-1-2 コンピューターとデジタルデータ ……… 6 1-1-3 基数と基数変換 ……… 8 1-1-4 デジタルデータの単位 ……… 10 1-1-5 PCの歴史とPCの形状 ……… 12第
2
章
PC
の構造
2-1
PC
の構成
/
マザーボード
……… 19 2-1-1 PCの構成 ……… 20 2-1-2 マザーボードの役割 ……… 22 2-1-3 マザーボードの規格 ……… 24 2-1-4 マザーボード上の部品 ……… 28 2-1-5 【演習】マザーボードの設置 ……… 422-2
電源ユニット
/BIOS
……… 47 2-2-1 電源ユニット……… 48 2-2-2 【演習】電源ユニットの設置……… 52 2-2-3 BIOS ……… 562-3
バス
/
チップセット
……… 61 2-3-1 バス ……… 62 2-3-2 クロック周波数とデータ転送速度 ……… 64 2-3-3 チップセット ……… 662-4
CPU
……… 71 2-4-1 CPU ……… 72 2-4-2 Intel社のCPU ……… 74 2-4-3 AMD社のCPU ……… 76 2-4-4 CPUの特性 ……… 78目 次
xiii 2-4-5 放熱 ……… 80 2-4-6 【演習】CPUの設置 ……… 82
2-5
メモリ
……… 89 2-5-1 メモリの概要 ……… 90 2-5-2 RAM ……… 94 2-5-3 ROM ……… 97 2-5-4 【演習】メモリの設置 ……… 982-6
拡張バス
……… 105 2-6-1 拡張バス ……… 106 2-6-2 ISA/EISA/PCI/PCI-X ……… 108 2-6-3 AGP/PCI-Express ……… 110 2-6-4 【演習】拡張カードの設置 ……… 1122-7
インターフェース
……… 121 2-7-1 ATA/ATAPI ……… 122 2-7-2 シリアルATA ……… 126 2-7-3 SCSI/SAS ……… 128 2-7-4 シリアルポート（RS-232C）/パラレルポート（IEEE1284） ……… 132 2-7-5 USB ……… 134 2-7-6 IEEE1394 ……… 136 2-7-7 PS/2 ……… 137 2-7-8 ワイヤレス接続 ……… 1382-8
外部記憶装置
……… 141 2-8-1 ハードディスクドライブ/ソリッドステートドライブ ……… 142 2-8-2 【演習】ハードディスクドライブの設置 ……… 146 2-8-3 RAID ……… 156 2-8-4 フロッピーディスクドライブ……… 160 2-8-5 【演習】FDDの設置 ……… 162 2-8-6 光学式メディア ……… 168 2-8-7 【演習】光学式ドライブの設置 ……… 172 2-8-8 フラッシュメモリ ……… 176 2-8-9 テープメディア ……… 1792-9
入出力装置
……… 183 2-9-1 入力デバイス ……… 184xiv 2-9-2 マルチメディアデバイス ……… 186 2-9-3 出力デバイス ……… 190 2-9-4 ビデオカード ……… 199
2-10
カスタム
PC
とメンテナンス
……… 201 2-10-1 仮想化ワークステーション ……… 202 2-10-2 シンクライアントとシッククライアント ……… 204 2-10-3 グラフィック/オーディオ/ビデオ編集用ワークステーション ……… 208 2-10-4 ゲーム/ホームシアターPC……… 210 2-10-5 ホームサーバーPC ……… 212 2-10-6 PCのメンテナンス ……… 214第
3
章 ノート
PC
3-1
ノート
PC
の種類と構造
……… 221 3-1-1 ノートPCの種類 ……… 222 3-1-2 ノートPCのCPU/システムボード/メモリ ……… 224 3-1-3 ノートPCの記憶装置/光学式ドライブ ……… 226 3-1-4 ノートPCのインターフェース ……… 228 3-1-5 ノートPCのディスプレイ ……… 231 3-1-6 ノートPCのキーボード/スピーカー ……… 2323-2
電源管理
……… 235 3-2-1 ACアダプタ/バッテリ ……… 236 3-2-2 省電力機能 ……… 238 3-2-3 ノートPCの放熱 ……… 2403-3
周辺機器とメンテナンス
……… 243 3-3-1 ノートPCの周辺機器 ……… 244 3-3-2 取り扱い上の注意とメンテナンス ……… 246第
4
章 プリンターとスキャナー
4-1
プリンターの種類
……… 253 4-1-1 プリンターの種類 ……… 254 4-1-2 ドットマトリクスプリンター ……… 257 4-1-3 レーザープリンター ……… 259 4-1-4 インクジェットプリンター/サーマルプリンター ……… 261xv
4-2
プリンターの設定
……… 265 4-2-1 プリンターの接続 ……… 266 4-2-2 プリンターの設定 ……… 267 4-2-3 印刷の管理 ……… 2704-3
プリンターのメンテナンス
/
スキャナー
……… 273 4-3-1 プリンターのメンテナンス ……… 274 4-3-2 スキャナー ……… 276第
5
章 ネットワーク
5-1
ネットワークの基本
……… 283 5-1-1 ネットワークとは ……… 284 5-1-2 ネットワークの種類 ……… 286 5-1-3 ネットワークの接続形態 ……… 288 5-1-4 OSI参照モデルとネットワークプロトコル ……… 290 5-1-5 通信方式 ……… 2925-2
イーサネット
……… 295 5-2-1 イーサネット ……… 296 5-2-2 ネットワークケーブル ……… 301 5-2-3 ネットワークデバイス ……… 3075-3
無線
LAN
とインターネット回線
……… 315 5-3-1 無線LANの規格 ……… 316 5-3-2 無線LANの設定 ……… 318 5-3-3 インターネット接続回線 ……… 3215-4
プロトコル
……… 323 5-4-1 IPアドレス ……… 324 5-4-2 IPアドレスの設定 ……… 329 5-4-3 ポート番号とプロトコル ……… 3315-5
ネットワークの設定とネットワーキングツール
……… 337 5-5-1 ネットワークの設定 ……… 338 5-5-2 ネットワーキングツール ……… 341xvi
第
6
章 運用手順
6-1
安全管理と環境問題
……… 347 6-1-1 安全管理 ……… 348 6-1-2 環境問題 ……… 3516-2
顧客対応
……… 355 6-2-1 コミュニケーションと顧客対応 ……… 356xix OS （テキストVol.2 1章） インターネット PCの構造 （テキストVol.1 2章） プリンターとスキャナー （テキストVol.1 4章） （テキストVol.2 2章）セキュリティ ネットワーク （テキストVol.1 5章） モバイルデバイス （テキストVol.2 3章） ノートPC （テキストVol.1 3章） トラブルシューティング （テキストVol.2 4章） 運用手順 （テキストVol.1 6章） ・・・・・・ ・・・・・・ ・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・ コンピューターの基礎 （テキストVol.1 1章）
A+
テキスト
Vol.1/Vol.2
の全体像
この章で学ぶこと
Ｐ Ｃ の 構造2
本章では、PCを構成するさまざまな部品について学習します。 PCの全体の構成を理解した後、PCを構成する各部品について、その 名称、特徴、役割を学習していきます。PCを構成する各部品を学習す ることで、PCはどのような構造になっているのか、PCはどのようにし て動作しているのかを理解しましょう。 また、トラブルシューティングを行う上では、この章で学ぶハードウェアの 基礎知識が必要になるので、しっかりと学習しておきましょう。PC
の構造
第
2
章
2-1
PCの構成/マザーボード
2-2
電源ユニット/BIOS
2-3
バス/チップセット
2-4
CPU
2-5
メモリ
2-6
拡張バス
2-7
インターフェース
2-8
外部記憶装置
2-9
入出力装置
2-10
カスタムPCとメンテナンス
19
2-1
Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造2
2-1
2-1-1
PCの構成
2-1-2
マザーボードの役割
2-1-3
マザーボードの規格
2-1-4
マザーボード上の部品
2-1-5
【演習】マザーボードの設置
PC
の構成
/
マザーボード
20
PC
の構成
1
PCを構成する主な部品は、5大基本装置に当てはめると、以下の通りです。 装置 部品 入力装置 キーボード、マウス、マイクロホン 記憶装置 メモリ、ハードディスク、光学式メディア（スクドライブ CD/DVD）ドライブ、フロッピーディ 制御装置 CPU、チップセット、ビデオカード 演算装置 CPU、ビデオカード 出力装置 ディスプレイ、スピーカー その他 マザーボード、電源ユニット、ケース、ケーブル類 各部品はマザーボードに接続され、ケースに収められています。接続された各部品間で電気信号 のやり取りをするための経路をバスと呼びます。 メモリモジュール 電源ケーブル 電源コネクタ IDE CD-ROM SATA ハードディスク SATAコネクタ IDEコネクタ FD用コネクタ CPU CPUソケット SSD mSATA PCIスロット PCI拡張カード メモリソケット AGPスロット PCI-Expressスロット IDEフラットケーブル マザーボード マザーボードのイメージと接続2-1-1
PC
の構成
PCを構成する部品を、5大基本装置（入力・記憶・制御・演算・出力）に当てはめて 全体像を説明できるようになりましょう。学習ポイント
21 Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造
2
2-1
タッチパッド マウスの代わりに使うポインティングデバイスの一種。主にノートPC に内蔵されている。 ビープ音 エラー時などに鳴るビーやプーといった単純な音のこと。 据え置き用PCは、本体の大きさや設置場所により、デスクトップ型やタワー型などと区別するこ とがあります。 PCの種類 特徴 デスクトップ型 本体が比較的小さいため、机上に置いて利用することが多い。 タワー型 などに設置することが多い。本体がデスクトップ型より大きく、机上ではスペースをとるため、本体を床 据え置き用PC デスクトップ型の例 タワー型の例 デスクトップ型などの据え置き用PCと持ち運べるノートPCでは、大きさや携帯性が違うため、構 成する周辺機器やその接続方法が異なります。 周辺機器 据え置き用PCの接続方法 ノートPCの接続方法 ディスプレイ、キーボード、 スピーカー、マイク 外付け ただし、ビープ音※用の スピーカーは内蔵 内蔵 マウス 外付け マウスの代わりにタッチパッド ※ などを内蔵 ただし、マウスを外付け可能 CD/DVDドライブ、 フロッピーディスクドライブ 内蔵 内蔵または外付け PCの形態の違いによる周辺機器の接続方法の比較22
マザーボードとは
1
マザーボードはCPU、メモリ、ハードディスクドライブ、拡張カードなどの各部品を接続する基板で す。PC/AT互換機ではこの基板のことを一般的にマザーボードと呼び、システムボード、ロジック ボードなどの呼称もあります。PCのあらゆる部品は何らかの形でマザーボードに接続され、各装 置間のやり取りもマザーボードを介して行われます。マザーボードに障害が発生すると、PC全体の 動作が不安定になるなど、PCの基本動作を支える重要な役割を果たしています。 PCを構成する部品は、マザーボードの種類によって使用できる部品と使用できない部品が決まり、 マザーボードの性能や安定性は、基板上に実装されたチップセットやBIOS（バイオス：Basic Input/Output System）に左右されます。 マザーボード2-1-2
マザーボードの役割
マザーボードは、PCを構成する部品の中で、最も重要な部品です。CPUやメモリをはじ め、すべての部品が最終的にはマザーボードとつながり、各装置間のやり取りも、マザー ボードを介して行います。ここでは、マザーボードの役割について理解しましょう。学習ポイント
23 Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造
2
2-1
●
オンボード
現在広く使用されているマザーボードでは、外部コネクタ（USB、PS/2、シリアルポート、パラレル ポートなど）も基板上に実装されています。このように機能や部品がマザーボード上にはじめから 搭載されている状態をオンボードと呼びます。●
フォームファクター
マザーボードの物理的な形状またはその規格を、マザーボードのフォームファクターといいます。 フォームファクターで決まる主な仕様は、マザーボードの大きさやケース・ネジの位置などです。ま た、電源コネクタやI/Oコネクタ、拡張スロットなどの仕様も定められており、使用するフォームファ クターとケースや電源などの仕様が一致していれば、パソコンとして組み立てることが可能です。●
チップセット
マザーボード上に、はんだ付けされている部品の中で、最も重要な部品のひとつがチップセットで す。チップセットは、CPUやRAM、拡張カードなどの各装置を制御する複数の回路です。●
ROM BIOS
ROM BIOSは、BIOSプログラムを記憶しているROM（ロム： Read Only Memory）という半導体 メモリです。マザーボード上にはんだ付けにされていますが、なかには取り外しができるものもあり ます。
24
マザーボードの規格
1
マザーボードの大きさ、ケースに取り付けるネジ穴の位置、拡張カードや各種装置を接続するため のコネクタの位置をはじめ、電源や冷却ファンなどの放熱性能もフォームファクターとして規格化 されています。その規格に合致したマザーボードとケースを任意に組み合わせることができます。 I/Oバックパネル ATX（12"×9.6"） Micro ATX（9.6"×9.6"） Flex ATX（9.0"×7.5"） ATXのサイズ比較 フォームファクター 大きさ 単位：mm 単位：インチ AT 330×305 13×12 Baby AT 330×216 13×8.5 ATX 305×244 12×9.6 Micro ATX 244×244 9.6×9.6 Flex ATX 244×191 9.6×7.5 LPX 330×229 13×9 NLX 254×229 10×9 DTX 244×203 9.6×8 Mini-ITX 170×170 6.7×6.7 BTX 325×267 12.8×10.5 UCFF 100×100 4×4 フォームファクターの種類と大きさ2-1-3
マザーボードの規格
マザーボードの規格であるフォームファクターは、製品の多様化にともなってさまざまな ものが登場しました。現在主流になっているフォームファクターは、Intel社が策定した ATXです。ここでは、マザーボードの規格について、その種類と特徴を理解しましょう。学習ポイント
25 Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造
2
2-1
●
AT
AT（エーティー）は、IBM社のPC/ATが採用したフォームファクターです。あくまでも、特定の製品 の仕様で、規格としての意図はありませんでしたが、各社から互換機という形で類似のPCが多数 発売されるのにともない、ATフォームファクターも広く普及し、事実上の業界標準規格となりました。●
Baby AT
Baby AT（ベビーエーティー）は、ATとネジ穴の位置などの互換性を保ちながら、ひと回り小さく したフォームファクターです。半導体の製造技術向上により、集積度が高くなったことから、基板上 の部品点数を減らし、面積を小さくできるようになったため実現しました。製造コスト削減にも貢 献しました。 Baby AT●
ATX
ATX（エーティーエックス）は、Intel社が策定したフォームファクターです。ネジ穴やコネクタの位 置だけでなく、電源や空冷ファンなどの放熱性能も考慮した設計です。その後、多くのフォームファ クターが策定されましたが、ATXはバージョンアップを繰り返しながら、現在でもマザーボードの主 流であり続けています。なお、バージョンによって仕様が異なるため、修理などで交換や拡張カー ドを増設する際は、注意する必要があります。 ATX26 ライザーカード ライザーカードは、拡張カード用のスロットをマザーボードと平行に配 置した追加基板で、省スペース型PC用に利用されている。 また、ライザーカードのようにマザーボードに取り付ける補助的な基板 をドーターカード、またはドーターボードと総称することもある。
●
Micro ATX
Micro ATX（マイクロエイティーエックス）は、ATXとネジ穴の位置などの互換性を保ちながら、ひ と回り小さくしたフォームファクターです。そのため、ATX用のPCケースをMicro ATXで使用でき ます。拡張スロットの本数は少なく、ATXマザーボードよりも小型のケースに収まります。 Micro ATX
●
LPX
LPX（エルピーエックス）は、Western Digital社が策定したフォームファクターです。ライザーカー ド※を採用したため、本体の大きさを比較的コンパクトにできるメリットがありました。ライザーカー ドを利用すると、拡張カードがマザーボードと平行になるため、従来のATフォームファクターよりケー スが薄くなります。その一方で、装着できる拡張カードの枚数は限られます。拡張性を犠牲にして も、コンパクトにしたいという需要も多く、後にNLXでも採用されました。 マザーボード（ATX） マザーボード（LPX） 拡張カード ライザーカード 拡張カード ライザーカード取り付け概念27 Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造
2
2-1
●
NLX
NLX（エヌエルエックス）は、Intel社、IBM社、DEC社が共同で策定したフォームファクターです。 LPX同様、ライザーカードを採用しました。ネジ穴やコネクタの位置を明確にしたため、LPXよりも 汎用性が高くなり、省スペースPCで広く普及しました。
●
DTX
DTX（ディーティーエックス）は、AMD社が策定したフォームファクターです。ATX用ケースに収ま るように設計してありますが、ATXよりひと回り小さいため、拡張性は劣ります。基板の大きさは、 製造する上で材料が無駄にならないことを考慮した結果であり、製造コストが安くなります。●
Mini-ITX
Mini-ITX（ミニアイティーエックス）は、台湾のVIA Technologies社が策定したフォームファクター です。他のフォームファクターと比較してかなり小さく、一般的な用途のPC用というよりは、組み 込みや特定用途に特化したPC用フォームファクターです。拡張性がほとんどなく、放熱対策の制 約から、使用できるCPUは、発熱の低いものに限定されています。
●
BTX
BTX（ビーティーエックス）は、Intel社が策定したフォームファクターです。ATXの後継フォームファ クターとしての位置づけで、従来との互換性を切り捨て、放熱性能などを新設計しました。しかし、 CPUの設計方針が発熱を抑える方向に変わるなど、状況が変わったこともあり、あまり普及しませ んでした。2007年以降は、製造が中止されています。●
UCFF
UCFF（ユーシーエフエフ）は、Intel社がNUC（エヌユーシィー：Next Unit of Computing）シリー ズ用に策定したフォームファクターです。10cm角のマザーボードながら比較的性能が高いCPUを 搭載しています。また、USBをはじめ、NICなどを搭載しているモデルもあります。ファイルサーバー や高度な処理を必要としないビジネス分野のような一般的用途での使用も問題ありません。
28
マザーボード上の部品
1
ここではマザーボード上の部品について確認しましょう。⑧
③④
⑤
① ②
⑳
⑲
⑱
⑰
⑥
⑦
⑨
⑩
⑬
⑫
⑯
⑮
⑭
⑪
2-1-4
マザーボード上の部品
ここでは、マザーボード上の部品について設置されている位置や形状について確認し た後、主要な部品について、その役割や特徴を説明していきます。マザーボード上の さまざまな部品について、その役割と特徴を理解しましょう。学習ポイント
29 Ｐ Ｃ の 構成／ マ ザ ー ボ ー ド Ｐ Ｃ の 構造
2
2-1
①ATX4ピンコネクタ12V（CPU電源コネクタ） ②CPUファン用電源コネクタ ③CPUソケット④リテンショナー（CPUクーラーをセット） ⑤メモリスロット ⑥ATX電源コネクタ（24ピン） ⑦FDDコネクタ ⑧チップセット（ノースブリッジ） ⑨IDEドライブコネクタ ⑩CMOSバッテリ ⑪チップセット（サウスブリッジ） ⑫SATAコネクタ ⑬システムパネルコネクタ（電源スイッチ/リセットスイッチなど） ⑭予備ファン用コネクタ ⑮USBコネクタ（フロントパネル用） ⑯BIOS ⑰PCIバススロット ⑱PCI-Express（×1）バススロット ⑲PCI-Express（×16）バススロット ⑳バックパネルコネクタ ① ② ③ ⑤ ④ ⑳ ④ ④ ④ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑫ ⑪ ⑬ ⑭ ⑮ ⑯ ⑰ ⑱ ⑲ ⑩ マザーボード簡易図 上図は、写真にあるマザーボード上にある部品の位置と形状をわかりやすくしたものです。
30
主要部品の役割と特徴
2
マザーボード上の主要な部品について、その役割や特徴を理解しましょう。
●
CPU
ソケット
/CPU
スロット
CPUソケット、CPUスロットは、マザーボード上にCPUを実装するための挿込口です。CPUをは んだ付けにするのではなく、CPUソケットやCPUスロットに装着することにより、後でCPUの交換 が可能になります。これは、必ずしも故障時の交換修理を目的とするだけでなく、より高性能の CPUと交換しやすい環境を提供しているといえます。 CPUは半導体チップを小さな基板に実装し、カバーで覆い保護をしています。これをCPUパッケー ジ（プロセッサパッケージ）と呼び、パッケージの形状は同一ではなく複数の形状があります。また、 CPUをマザーボード上に実装する挿込口には、ソケットとスロットという大きく分けて2つの形状が あります。
CPUパッケージがPGA（ピージーエー：Pin Grid Array）の場合は、ZIF（ジフ：Zero Insertion Force）と呼ばれるソケットで、Socket1∼8やSocket939などの種類があります。ZIFは、レバーを 上下することで、無理なく確実にCPUを着脱できる構造のソケットです。
CPUパッケージがSECC（セック：Single Edge Contact Cartridge）やSEPP（セップ：Single Edge Processor Package）の場合は、Slot1やSlot2と呼ばれるスロットがあります。スロットは、 カードを挿し込むような形状です。
現在では、ほとんどがZIFソケットで、CPUスロットは使われていません。
46
答
え
確認問題
①バス②チップセット③ATX④ライザーカード⑤ZIF⑥BIOS⑦ファームウェア⑧CMOSバッテリ ⑨DIMM⑩Dual Inline Memory Module⑪PCI-Express⑫AGP⑬20⑭DIN⑮40
次の に当てはまる語句を答えてください。
1
1. PCに接続された各部品間で電気信号をやり取りするための経路は ① です。1
2. CPUやRAM、拡張カードなどの各装置を制御する部分を ② と呼びます。1
3. 現在主流のマザーボードの規格は ③ です。1
4. LPXやNLXでは、拡張カード用のスロットをマザーボードと平行に配置した追加基板である ④ を採用しています。1
5. CPUの着脱を容易にするレバー付きのCPUソケットは ⑤ ソケットです。1
6. マザーボード上のROMに保存されているプログラムは ⑥ です。1
7. 周辺機器、ネットワーク機器、家電など、ハードウェアの制御を行うためにハードウェアに組み込ま れたソフトウェアは一般的に ⑦ と呼ばれています。1
8. CMOSメモリの情報を保持するための電池は ⑧ です。1
9. PC/AT互換機のメモリソケットにはSIMMソケット、 ⑨ ソケット、RIMMソケットがあります が、現在の主流は ⑨ ソケットです。1
10. DIMMは ⑩ の略です。1
11. さまざまな拡張カードを装着可能なISA、PCI、PCI-Expressのうち、最も新しい規格は ⑪ です。1
12. ビデオカード専用の拡張スロットで、PCI-Expressが普及する前の主流は ⑫ です。1
13. ATXマザーボード上の電源コネクタは ⑬ ピンまたは24ピンです。1
14. キーボードやマウス用のコネクタとして使用されてきたPS/2コネクタの形状はミニ ⑭ 型コ ネクタです。1
15. IDEコネクタは ⑮ ピンです。2-1 PC
の構成
/
マザーボード
249
