サーバを構成するハードウェア、基本の「き」

いまさら聞けない「マザーボード」「プロセッサ」「RAM」「HDD」とは？

どのような形態のサーバでも、共通して使われている部品がある。本稿では、サーバを構成する4つの部品の基礎知識を説明する。

公開 2019年08月10日 08時00分

著者

Jessica Lulka

[TechTarget]

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　データセンターの規模に応じて組織はブレードサーバやラックサーバ、タワーサーバを使い分け、管理者が必要に応じてサーバの台数を調整してハードウェアを効率的にメンテナンスし、簡単に冷却できるようにしている。

　ラック型であれ、ブレード型であれ、タワー型であれ、サーバに組み込む部品の種類は変わらない。これらの部品は目的に沿った性能で構成され、データを処理している。以下にサーバを構成する基本的な部品について説明する。

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マザーボード

　マザーボードはサーバの中心的なプリント回路基板で、外部接続用の全デバイスを接続する中枢の役割を果たす。マザーボードには主に「ATX」（Advanced Technology eXtended）と「LPX」（Low Profile eXtension）という2つの規格がある。ATXは入出力配置や拡張スロット、LAN接続用のスペースが比較的大きい。LPXのマザーボードはシステムの後部にポートがある。

　マザーボードの規格には他に「BTX」（Balance Technology eXtended」「Pico BTX」「Mini-ITX」などがあり、これらはATXやLPXよりも小さい。

プロセッサ

　プロセッサは、データの取得や暗号化されたデータの復号、処理の実行、データの書き込みといった基本的な動作をする。プロセッサの主な構成要素として、浮動小数点演算装置（FPU）を含めた演算装置（ALU）、レジスタ（プロセッサ内の記憶装置）、キャッシュメモリがある。

　さらに細かいレベルでは、ALUはオペランド（被演算子）を使って、全てのロジックおよび演算コマンドを実行する。高速処理が可能なFPUは、数値計算の際に補助的に利用される。

　プロセッサと「CPU」という言葉はしばしば混同されて用いられる場合がある。だが「グラフィックス処理ユニット」（GPU）もプロセッサの一つだ。GPUを使用する場合は、1台のサーバに複数のプロセッサを搭載することもある。

RAM

　RAM（メインメモリ）はサーバにおける主要メモリだ。他の種類のメモリやストレージと比べて、読み込みと書き込み速度がはるかに速く、OSとアプリケーション、ハードウェアをつなぐ役割を果たす。

　揮発性メモリであるRAMは、データを恒久的に保存することはできない。そのためサーバはデータ保存用にHDDを搭載したり、クラウドベースのストレージを使用したりする。サーバの電源が入っている間、RAMはどんなデータでも利用できる。管理者がサーバの電源を落とせば、これらの一時データは消える。

　コンシューマー向けデバイスでは、RAMの容量が限られる。一般的なノートPCには8GB前後のメモリが搭載されている。RAMはマザーボードに接続することで、バスを介してサーバの他のハードウェアとデータを送受信する。

HDD

　データの読み込みと書き込みといった役割を持つHDDは、サーバにデータを保存するためのハードウェアとして使う。HDDは登場当時の冷蔵庫ほどの大きさから、現在の標準である2.5インチと3.5インチの大きさへと進化した。エンタープライズ向けの主要なHDDは、最大10TBほどのデータを保存できる。

　HDDの内部にはデータを記録するための「プラッタ」と呼ばれる円盤と、その回転軸がある。プラッタは毎分5000～1万5000回程度の回転ができる。HDDはモーターで駆動してデータを読み書きする「ヘッド」をコントロールして、各プラッタの情報の移転や変換をする。

　データセンターのサーバはソリッドステートドライブ（SSD）も使っている。SSDには動く部品がないことからデータ読み書きのレイテンシ（遅延）が低く、データを集中的に利用する用途で高い出入力性能を発揮するメリットがある。同容量のHDDと比べると一般的に値段が高く、サーバ内でHDDとSSDを組み合わせて使う組織もある。

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