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コンピュータシステムにおいて、チップセットとは、プロセッサ、メモリ、周辺機器間のデータフローを管理する、1つまたは複数の集積回路上の電子部品のセットです。チップセットは通常、コンピュータのマザーボード上にあります。チップセットは通常、特定のマイクロプロセッサファミリーと連携するように設計されています。プロセッサと外部デバイス間の通信を制御するため、チップセットはシステムのパフォーマンスを決定する上で重要な役割を果たします。場合によっては、「チップセット」という用語は、携帯電話で使用されるシステムオンチップ（SoC）を説明するために使用されることもあります。[ 1 ] [ 2 ]
コンピューターの世界では、チップセットという用語は一般的に、コンピューターのマザーボードまたは拡張カードに搭載された一連の専用チップを指します。パーソナルコンピューターにおいては、 1984年に発売されたIBM PC AT向けに初めて採用されたチップセットは、 Intel 80286 CPU向けにChips and Technologies社が開発したNEATチップセットでした。
1980年代から1990年代にかけての家庭用コンピュータ、ゲーム機、アーケードゲーム機では、 「チップセット」という用語は、専用のオーディオチップやグラフィックチップを指すのに使われていました。例としては、初代AmigaのチップセットやセガのSystem 16のチップセットなどが挙げられます。
x86ベースのパーソナルコンピュータでは、チップセットという用語は、マザーボード上の特定のチップペア、すなわちノースブリッジとサウスブリッジを指すことが多い。ノースブリッジはCPUを高速デバイス、特にRAMやグラフィックコントローラに接続し、サウスブリッジは低速の周辺機器バス（ PCIやISAなど）に接続する。多くの最新のチップセットでは、サウスブリッジにイーサネット、USB、オーディオデバイスなどのオンチップ統合型周辺機器が搭載されている。
マザーボードとそのチップセットは、多くの場合、異なるメーカーから供給されています。2021年現在x86マザーボード用チップセットのメーカーには、 AMD、Intel、VIA Technologies、Zhaoxinなどがある。
1990年代、チップセットの大手設計・製造会社の一つが、アリゾナ州テンピに拠点を置くVLSIテクノロジー社でした。同社の革新的な技術には、PCIブリッジロジックの統合、GraphiCore 2Dグラフィックスアクセラレータ、そしてDDR SDRAMメモリの前身である同期DRAMの直接サポートなどが含まれます。
Apple Macintosh SE、Macintosh II、そして後のQuadrasシリーズは、Appleが設計したASICではあったものの、VLSI Technology製のチップセットを使用していた。PowerPCへの移行後、AppleはVLSI Technology、 Texas Instruments、LSI Logic、Lucent Technologies（後にAgere Systemsとして知られる）など、さまざまなASICサプライヤーからチップセットを調達した。AppleがIntelに移行した際には、従来のPC用チップセットを使用した。
1980年代、チップス・アンド・テクノロジーズ社は、PC互換コンピュータ向けチップセットの製造を先駆けて行いました。それ以降に製造されたコンピュータシステムは、大きく異なるコンピューティング分野においても、共通のチップセットを共有することがよくあります。例えば、ストレージデバイスへのSCSIインターフェースを実装した低コストのチップセットであるNCR 53C9xは、 MIPS MagnumなどのUnixマシン、組み込み機器、パーソナルコンピュータなどに搭載されていました。
初期のPDAやスマートフォンは、CPU、GPU、その他のチップを組み合わせたARMベースのチップセットを採用し、AMBAなどのバスインターフェースで接続されていました。[ 3 ]その後、 iPhoneやiPadの登場により、SoCチップセットがスマートフォンで広く使用されるようになりました。[ 4 ]
従来、x86 コンピュータでは、プロセッサとマシンの他の部分との主要な接続は、マザーボード チップセットのノースブリッジを介して行われていました。ノースブリッジは、高速デバイス (システム メモリや PCIe、AGP、PCI カードなどのプライマリ拡張バスが一般的な例) との通信、および逆にシステムからプロセッサへの通信を直接担当していました。プロセッサとノースブリッジ間のこの接続は、一般的にフロントサイド バス(FSB) と呼ばれています。ノースブリッジが直接制御しないリソースへの要求はサウスブリッジにオフロードされ、ノースブリッジはプロセッサとサウスブリッジ間の仲介役を務めていました。サウスブリッジは、USB、パラレル通信、シリアル通信など、一般的に低速の周辺機器やボード機能 (最大のものはハードディスクとストレージ接続) といった「その他すべて」を処理していました。1990 年代から 2000 年代初頭にかけては、ノースブリッジとサウスブリッジ間のインターフェースは PCI バスでした。[ 5 ]
2003 年以前は、CPU とメイン メモリ、またはグラフィック カードなどの拡張デバイス ( AGP、PCI、またはマザーボードに統合されているか どうかにかかわらず) との間のあらゆる相互作用は、プロセッサに代わってノースブリッジ IC によって直接制御されていました。このため、プロセッサのパフォーマンスはシステム チップセット、特にノースブリッジのメモリのパフォーマンスと、この情報をプロセッサに転送する能力に大きく依存していました。しかし、2003 年に AMD がAthlon 64シリーズ プロセッサ[ 6 ]を発表したことで、この状況は変わりました。Athlon 64 は、プロセッサ自体に組み込まれた統合メモリ コントローラの導入を特徴としており、これによりプロセッサがメモリに直接アクセスして処理できるようになり、従来のノースブリッジが不要になりました。Intel は 2008 年にCore iシリーズ CPU とX58プラットフォームをリリースしてこれに続きました。
最新のプロセッサでは、システムのプライマリ PCIe コントローラと統合グラフィックスが CPU 自体に直接組み込まれることで、統合がさらに進んでいます。プロセッサで処理されない機能が少なくなるにつれて、チップセットベンダーは残りのノースブリッジとサウスブリッジの機能を 1 つのチップに集約しました。Intel のこのバージョンは「プラットフォームコントローラハブ」（PCH）と呼ばれ、AMD のバージョンはFusion Controller Hub（FCH）と呼ばれていました。PCH は依然としてチップセットと呼ばれています。[ 7 ]これは残りの周辺機器用の拡張サウスブリッジです。メモリコントローラ、拡張バス（PCIe）インターフェイス、さらにはオンボードビデオコントローラなどの従来のノースブリッジの機能は、CPU ダイ自体に統合されています（ただし、チップセットにはセカンダリ PCIe 接続が含まれていることがよくあります）。ただし、プラットフォームコントローラハブは、Skylakeプロセッサのモバイル版では、2 番目のダイとしてプロセッサパッケージにも統合されました。[ 8 ]
AMDのFCHは、CarrizoシリーズのCPUのリリース以降、CPUの他の部分と同じダイに統合されたため廃止されました。[ 9 ]しかし、Zenアーキテクチャのリリース以降、USBやSATAポートなどの比較的低速のI/Oのみを処理し、PCIe接続でCPUに接続するチップセットと呼ばれるコンポーネントがまだ存在します。これらのシステムでは、すべてのPCIe接続がCPUに直接ルーティングされます。[ 10 ]以前AMDがFCHとの通信に使用していたUMIインターフェースは、PCIe接続に置き換えられました。技術的には、プロセッサはチップセットなしで動作できます。低速I/Oとのインターフェースのためだけに存在し続けています。[ 11 ] AMDサーバーCPUは、代わりにチップセットを必要としない自己完結型のシステムオンチップ設計を採用しています。 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
現在使用されているノースブリッジとサウスブリッジ間の相互接続インターフェースは、DMI（Intel）とUMI（AMD）です。これらは、プロセッサとチップセット間の接続にも使用できます。
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