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MSI Z390M-S01

最終更新：2020/03/12

ATXフォームファクタのマザーボードについてはMSI Z390-S01をご覧ください。

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注意事項

本ブログは、販売店とはまったく関係がありません。マザーボードの仕様、操作方法、BIOS更新等に関するお問い合わせをいただいても一切対応できません。当記事に書かれていない情報の提供は歓迎しますが、正規ユーザーしか知り得ない情報を当ブログ管理者から個人的に提供して質問者の便宜を図ることはありません。

BIOS更新は、OSやソフトウェアのアップデートとはまったく異質のもので、全員が必ず実施し、常に最新の状態を維持しなければならないという性質のものではありません。BIOSを更新したとしても、PCの性能は向上しませんし、必ずしも新型ハードウェアへの更新、換装ができるようになるわけではありません。ほとんどの場合、BIOSを更新しても何が変わったのかわからないはずです。

当記事はZ390チップセット搭載マザーボード「Z390M-S01」について個人的に調査した結果を記載しているにすぎず、当該マザーボードのユーザー全員を支援することを目的としていません。質問がある場合は、まず販売店の公式サイトをご覧いただくか、販売店に直接お問い合わせください。販売店に問い合わせてもわからなかったことは当ブログ管理者にもわかりません。当ブログの関知するところではない情報についてはお応えいたしかねますので、お問い合わせに返信しないことがあります。

「ダメでももともと、この記事を書いた人なら何か知っているかもしれないから質問してみよう」といった安易な期待にもとづく問い合わせは当ブログの記事の執筆時間を削ぐ結果にしかなりません。

以上、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。

マウスのZ390チップセット搭載ATXマザーボード「Z390M-S01」について調べた。本マザーボードには「7C24」というモデル・ナンバーが振られている。

オンボード・コネクタ

基板上に配置されているコネクタやスロットは次の図のとおり。ストレージ用M.2スロットが2基、CNVi接続Wi-Fi/BluetoothのCRFモジュール用M.2スロットが1基搭載されている。ストレージ用M.2スロットには、SATAデバイスとPCIeデバイスの両方を使用できるけど、M2_1にSATAデバイスを接続してしまうとSATA2コネクタは無効になる。

MSI Z390M-S01のオンボード・コネクタの配置

 

Z390M-S01のオンボード・コネクタ一覧
コネクタ名 仕様 備考
LGA1151 第8/第9世代Intel Coreプロセッサ対応  
CPU_PWR1 8ピンEPS12V電源  
ATX_PWR1 24ピンATX電源  
CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2		 4ピンPWM対応ファン・コネクタ  
DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		 DDR4 SDRAM DIMMスロット Non-ECC UDIMM
最大64GB（128GB）
JAUD1 10-1ピン・フロント・オーディオ・コネクタ  
JFP1 10-1ピン・フロント・パネル・コネクタ1
（電源/リセット・スイッチ、電源/HDD LED）		  
JFP2 4ピン・フロント・パネル・コネクタ2
（ブザー/スピーカー）		  
JCI1 2ピン・シャーシ侵入検出機能コネクタ  
JRGB1 4ピンRGB LEDコネクタ 12V G R B
JTPM1 14-1ピンTPMモジュール・コネクタ  
JTBT1 5ピンThunderboltアドオン・カード・コネクタ  
JBAT1 クリアCMOSジャンパ  
JUSB1
JUSB2		 10-1ピンUSB 2.0ピンヘッダ JUSB2はCNViの
Bluetoothと帯域を共用
JUSB3
JUSB4		 20-1ピンUSB 3.0（USB 3.1 Gen1）ピンヘッダ  
JSPI1 シリアル・ペリフェラル・インタフェース BIOS非常書換用
M2_1 M.2スロット Key ID.M 2242/2260/2280/22110
PCIe/SATA両用		 SATA使用時、SATA2
使用不可
M2_2 M.2スロット Key ID.M 2280
PCIe/SATA両用		  
CNVI_1 M.2スロット Key ID.E
CNVi RFCモジュール用コネクタ		  
PCI_E1
PCI_E2
PCI_E3		 PCI Express 3.0 [x16] （CPUレーン）
PCI Express 3.0 [x1] （PCHレーン）
PCI Express 3.0 [x16] （PCHレーン [x4動作]）		  
SATA1
SATA2
SATA▼3_▲4		 SATA3 6GB/sコネクタ  

バック・パネル

バックパネルには、USB 2.0端子が1つもない。USB 3.0（Super Speed）のポートにUSB 2.0かUSB 1.1でも十分なUSBキーボードやUSBマウスを接続してしまうと少しもったいない気もする。Micro-ATXサイズのマザーボードを前提としたミニタワーPCケースのフロント・パネルにUSB 2.0端子とUSB 3.0端子の両方を備えていることは稀なので、外部接続が可能なUSB 2.0端子が1つもないこともあるだろう。

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USB 2.0をどうしても外部接続して使いたい場合はマザーボードのピンヘッダからPCIスロット経由でリア・パネルか、3.5インチや5.25インチ・ベイに増設するフロント・パネルなどに引っ張ってくるしかない。ただ、USB 3.0はUSB 2.0/1.1と後方互換性があるので、USB 2.0でないと困る事情も特にない。ソフトウェアの認証用ドングルを常に接続しておく必要があるなどUSB接続の機器を大量に使う目的でもない限り、わざわざUSB 2.0のポートを増設することはないだろう。

フレキシブルI/O

Z390チップセットのHSIO割り当て
HSIO 用途 PCIe
1 USB 3.1 Gen1/Gen2 #1
2 USB 3.1 Gen1/Gen2 #2
3 USB 3.1 Gen1/Gen2 #3
4 USB 3.1 Gen1/Gen2 #4
5 USB 3.1 Gen1/Gen2 #5
6 USB 3.1 Gen1/Gen2 #6
7 USB 3.1 Gen1 #7 PCIe 3.0 #1 x2 x4
8 USB 3.1 Gen1 #8 PCIe 3.0 #2
9 USB 3.1 Gen1 #9 PCIe 3.0 #3 x2
10 USB 3.1 Gen1 #10 PCIe 3.0 #4
11 PCIe 3.0 #5 GbE (LAN) x2 x4
12 PCIe 3.0 #6
13 PCIe 3.0 #7 x2
14 PCIe 3.0 #8
15 PCIe 3.0 #9 GbE (LAN) x2 x4
16 PCIe 3.0 #10
17 PCIe 3.0 #11 SATA #0a x2
18 PCIe 3.0 #12 SATA #1a GbE (LAN)
19 PCIe 3.0 #13 SATA #0b GbE (LAN) x2 x4
20 PCIe 3.0 #14 SATA #1b
21 PCIe 3.0 #15 SATA #2 x2
22 PCIe 3.0 #16 SATA #3
23 PCIe 3.0 #17 SATA #4 x2 x4
24 PCIe 3.0 #18 SATA #5
25 PCIe 3.0 #19 x2
26 PCIe 3.0 #20
27 PCIe 3.0 #21 x2 x4
28 PCIe 3.0 #22
29 PCIe 3.0 #23 x2
30 PCIe 3.0 #24

Z390チップセットにはHSIOと呼ばれる統合I/Oレーンが30本あり、マザーボードのメーカーはその範囲内で製品に使用するI/Oを決めて設計する。

HSIO（High Speed I/O）は、PCI Express 3.0、SATA 3、USB 3.0/3.1、GbEなどの高速インタフェースの総称で、第6世代Intel Coreシリーズ用の100シリーズ・チップセット（Skylake）から導入された概念。以前はそれぞれのI/Oに対応するコントローラ・チップの一群を配置してそれぞれのドライバを用意しなければならなかったけど、ワンチップ化されたチップセットにすべてのコントローラを統合することでメーカーはマザーボードの設計を簡略化できるだけでなく、同世代の異なるチップセットのマザーボードの設計を流用できるようになった。また、「USB 3.0は少なくてもいいからPCI Express 3.0の拡張スロットをできるだけ多く」といった特定のI/Oに特化するような柔軟な設計もできるようになった。

Z390はPCI Express 3.0を最大24レーン使えるけど、Z390M-S01はバックパネルにUSB 3.1 Gen2（TYPE A+C）を2ポート、USB 3.1 Gen1を4ポート、オンボードにUSB 3.1 Gen1のピンヘッダを4ポート分備えているので、HSIOを10レーン使用している。つまり、PCIe 3.0 #1～#4を使用できないので、PCIe 3.0は20レーンまでしか使用できない。

USB 2.0のピンヘッダも4ポート分備えているけど、USB 2.0はもはや「高速インタフェース」ではないので、フレキシブルI/Oとは別枠でチップセットが直接制御している。いずれにせよ、帯域としてはUSB 3.0の10分の1以下なのでUSB 2.0ハブ・コントローラ・チップを挟めば計算上はHSIO 1つで10ポートは賄える。

更に、SATAを最大の4ポート使いたければ、PCIe 3.0を4レーン使えない。この時点で残りのPCIe 3.0は16レーン。

Realtek RTL8111H PCI-E GbE LANコントローラにPCIe 3.0を1レーン、M2_1及びM2_2スロットに実装したPCIe 3.0 x4 NVMe SSDはPCIe 3.0をそれぞれ4レーン占有するから、残りのPCIe 3.0は7レーン。

PCI_E3スロットをx4動作で使用することを想定すると、連続してPCIe 3.0を4レーン確保できるところはPCIe 3.0 #21～#24だけになる。PCI_E2はPCIe 3.0 x1なので、2つの拡張スロット合計で5レーン使用するので残りのPCIe 3.0は2レーン。HSIO 1レーンあたりの帯域は8Gbpsだから、USB 3.1 Gen2を規格どおりの10Gbpsで使えるようになっているとすれば、1ポートあたりHSIOを2レーン使うことになるので、もう余裕はない。

電源回路

最近のマザーボードでは電源回路の質の良し悪しでグレードの差がついたり、メーカーの電源回路に対する考え方が表れるようになった。特に、オーバークロックを試したい場合は電源回路が定格以上の出力にどれだけ耐えられるかが重要とされる。

Z390M-S01のVRMフェーズ数

PWMコントローラ・チップ「uP9521P」。拡大しているので大きく見えるけど、実際は6mm四方で目視では文字が読めないほど小さい。

VRMフェーズが不明なマザーボードのフェーズ数を調べるには、まずはPWMコントローラを探す。

マザーボード上の電源用PWMコントローラ・チップの周囲の回路には独特の特徴がある。電源回路まわりの仕様はATXフォーム・ファクタのZ390-S01と同様と推測されるので、uPIセミコンダクター社のuP9521PというPWMコントローラを使用している可能性が高い。

uP9521Pは、ミドルレンジのマザーボードでもよく使われている、Intel CPUのIMVP8電源仕様に対応しているPWMコントローラ。CPUコア用に4フェーズ分、CPUコア以外の内蔵GPUやメモリなどへの電源供給用に3フェーズ分の最大7フェーズのタイミング信号を生成できる。よく、「4+3フェーズ」などと表現されるのはこれに由来している。

Z390M-S01の上には10個のチョークコイルが並んでいて、その周囲にハイサイドとローサイドで1組プラス1個くらいのMOSFETと固体電解コンデンサがあり、それらで合計10組のVRMフェーズを構成している。PWMコントローラのタイミング信号はMOSFETをドライブするだけの能力が不十分なことが多く、MOSFETの前にはほぼ間違いなくMOSFETドライバICがある。ただ、場所の都合で基板の裏面に配置されていることも多い。

シングル・チャネルMOSFETドライバ・チップ「uP1962P」。こちらは2mm四方と更に小さい。パッケージには「FH」としか書かれていないけど、データシートと照合するとトップ・マーキングがオーダリング・インフォメーションと一致する。

MOSFETドライバもZ390-S01と同様と推測できるので、uP1962Pという12Vシングル・チャネルMOSFETドライバを使っている可能性が高い。4個のuP1962Pの下に2組のVRMフェーズを置くことで電流の経路を2倍にし、擬似的に8フェーズの同期整流回路としている。タイミング信号は4フェーズなのでリップルの低減にはつながらないけど、電流の経路を増やせばMOSFETからの発熱を分散できると思われる。残りのVRMフェーズはCPU内蔵GPU用に1フェーズ、DDR4 SDRAM用に1フェーズずつ使われている。よく自作PCパーツの新製品記事に使われている表現としては「8（4×2）+1+1フェーズ」となる。

MSI製Micro-ATXマザーボードとの比較

同じMSI製Micro-ATXフォーム・ファクタのマザーボードで、Z390M-S01と比較的仕様が似ているMAG Z390M MORTARと比較してみた。

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オンボード・コネクタの比較

Z390M-S01はMAG Z390M MORATRをベースにして作られたのではないかと思うくらい基板上に配置されているコネクタ類はほぼ同じ。システム・ファン・コネクタの数も同じ。USB 3.1 Gen2タイプCのフロント用コネクタがUSB 3.0（USB 3.1 Gen1）×2ポート分のピンヘッダに置き換えられているくらいしかインタフェース上の違いはない。

Thunderbolt用のコネクタが備えられていて、比較的新しい仕様のインタフェースを実装することで将来の拡張性を持っているという点では、安かろう悪かろうの廉価版OEMと馬鹿にできない部分もある。

オンボード・コネクタの比較
Z390M-S01 MAG Z390M
MORTAR		 備考
LGA1151 LGA1151  
CPU_PWR1 CPU_PWR1  
ATX_PWR1 ATX_PWR1  
CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2		 CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2		  
DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		 DIMMA1/A2
DIMMB1/B2
JAUD1 JAUD1  
JFP1 JFP1  
JFP2 JFP2  
JCI1 JCI1  
JRGB1 JRGB1  
― JRGB2  
JTPM1 JTPM1  
JTBT1 JTBT1  
JBAT1 JBAT1  
JUSB1
JUSB2		 JUSB1
JUSB2		 USB 2.0
JUSB3
JUSB4		 JUSB3 USB 3.0（USB 3.1 Gen1）
― JUSB4 USB 3.1 Gen2 タイプC
JSPI1 JSPI1  
M2_1 M2_1  
M2_2 M2_2  
CNVI_1 CNVI_1  
PCI_E1 PCI_E1 PCI-E 3.0 [x16]（CPU）
PCI_E2 PCI_E2 PCI-E 3.0 [x1]（PCH）
PCI_E3 PCI_E3 PCI-E 3.0 [x16]（PCH [x4動作]）
SATA1
SATA2
SATA▼3_▲4		 SATA1
SATA2
SATA▼3_▲4		  

入出力等の比較

Z390M-S01のLANコントローラがRealtek製なのに対して、MAG Z390M MORTARはIntel製のLANコントローラを搭載していて、この辺でコスト削減を図っている。一般に、LANコントローラはIntel製よりもRealtek製のほうがCPU負荷が高いと言われているけど、常時CPU負荷が高く、高速通信も継続しなければならない用途（ネットワーク対戦ゲームとか？）でもない限り不便を感じることはないだろう。

マザーボードの異常を示す「EZ DEBUG LED」と呼ばれるLED群や、MSIが「Mystic Light」と呼んでいる単純に電飾を目的としたLEDがすべて廃されているところもコスト削減の一環だろう。電飾関係はケース側面が透明でない場合はまったく役に立たないので、少しでもコストが削減できるなら、真っ先に削りたい機能ではある。

MAG Z390M MORTARに備えられているデジタル音声出力のS/PDIF出力も同様に実装されている。ただ、オーディオ・コントローラがALC892なので、S/PDIFで出力したとしてもどの程度の音質になるかは微妙なところだけど。バックパネルのUSB 2.0ポートはすべてUSB 3.0ポートに置き換えられていて、USBハブを接続すればUSB 3.0ポートをいくらでも拡張できる。MAG Z390M MORTARの単純なダウングレード版とも言えないようだ。

入出力等の仕様の比較
  Z390M-S01 MAG Z390
MORTAR		 Z390M-S01
（参考）
VRMフェーズ 8+1+1 8+1+1 8+1+1
オンボード・グラフィックス DVI-I
DisplayPort		 DVI-D
HDMI
DisplayPort		 DVI-I
DisplayPort
オンボードLANコントローラ Realtek RTL8111H Intel I219-V Realtek RTL8111H
オーディオ・コントローラ Realtek ALC892 Realtek ALC892 Realtek ALC892
スーパーI/O NUVOTON NCT6797 NUVOTON NCT6797 NUVOTON NCT6797
USB 2.0 Type-A 0 4 0
USB 3.0 (3.1 Gen1) Type-A 4 0 4
USB 3.1 Gen2 Type-A 1 1 1
USB 3.1 Gen2 Type-C 1 1 1
音声入出力 3.5mmプラグ×5
S/PDIF出力		 3.5mmプラグ×5
S/PDIF出力		 3.5mmプラグ×5
S/PDIF出力
PCI-Eスチール・スロット なし あり なし
EZ DEBUG LED なし あり なし

UEFI BIOS

PCが起動した時に「Delete」キーを押しっぱなしにしているとUEFI BIOS設定画面が表示される。

mouseモデルBIOS

調査を開始したのが遅かったので、過去のBIOSバージョンの一覧はわかったけど、イメージ・ファイルの実体を入手することはできなかった。2020年2月現在では、E7C24IM0.103からE7C24IM0.107までのBIOSを置き換えるためのバージョンであるE7C24IM0.108と、E7C24IM0.108以降のBIOSを置き換えるためのE7C24IM0.10Jのみ入手できる。

Z390M-S01のマウスバージョンBIOS一覧
BIOS MRC CPUID Rev. 備考
E7C24IM0.103 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.104 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.106 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.107 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.108 0.7.1.95 906EA AA  
906EB AA  
906EC A2  
E7C24IM0.10A 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.10B 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.10D 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.10H 不明 不明 不明 削除済
E7C24IM0.10J 0.7.1.112 906EA CA 同上
906EB CA 同上
906EC CA 同上
906ED CA 追加

マイクロコード（CPUID）の追加

新BIOSの更新内容は、公式には「動作の安定性を向上した」というもので、2019年6月現在で日本未発売の第9世代Coreプロセッサ新モデル用のマイクロコードや、当初の仕様を超える大容量メモリ・モジュールへの対応など、互換するハードウェアが追加されたというものではないとされていた。しかし、UEFITool NE A55を使ってBIOSイメージ・ファイルを解析してみたところ、CPUID「906ED」のマイクロコードが追加されていた。

CPUIDはCPUのモデルを特定するものではなく、マイクロアーキテクチャを特定するものなので、ある個体のCPUがどのCPUIDに属するかはS-specを確認しないと正確なところはわからない。S-specはヒートスプレッダに刻印してあるけど、BOX版の場合はパッケージにも書いてある。

おおまかに分類すると、906EA 及び 906EB が第8世代Coreシリーズ・プロセッサで、906EC 及び 906ED が第9世代Coreシリーズ・プロセッサなんだけど、ナンバリングでは第9世代のCore i5-9400FのCPUIDが906EAだったり、Core i3-9350KのCPUIDが906EBだったりする。i5-9400FはU0ステッピング、i3-9350KはB0ステッピングといって、第8世代の技術や設計を流用しているためなんだけど、正確に識別できないので第8世代対応マザーボードのBIOS更新が必要ないというわけでもない。第9世代にも初期生産型のP0ステッピングと脆弱性などを改善したR0ステッピングの2種類があり、同じi9-9900Kやi7-9700KでもR0ステッピングで製造されているものはBIOSの更新をしないと正常に動作しない。

免責事項

念のため釘を刺しておくけど、CPU換装はマウスの保証規定に反する改造行為なので、本記事を根拠としてBIOSが対応したと判断してCPUを換装する場合は完全に自己責任となる。換装中や換装後に発生した問題についてはマウスをはじめ誰も助けてくれないし、上記の表はBIOSイメージの調査結果を書き留めているに過ぎないので換装後の動作を保証するものではない。換装後に動作しなかったり、Windowsのデジタル認証が解除されるような事態に陥ってしまったとしても問い合わせや苦情については一切受け付けないのでご承知おき願いたい。

特に、R0ステッピングのCPUを既存のシステムに導入した場合、BIOSが対応していてもWindowsカーネルが新ステッピングに対応できないために正常に動作しないことがインターネットの記事で報じられている。安定運用にはWindowsのクリーン・インストールが必須という厄介な代物になってしまった。最近のOEM版Windowsはインストール・メディアが付属しないので再インストールの方法はひとつではなく、事前準備も含めてその手順も決して簡単とは言えない。イーサネットもまともに使えない状態でドライバのインストールから始めなければならないので、インターネットに接続できる2台目のPCがないと、怖くてOEM版Windowsのクリーン・インストールなんてできない。システムをゼロから再構築する自信がない人は、悪いことは言わないので安易なCPU換装はやめておいたほうがいい。CPUを自由に換装したり、気軽にOSを再インストールしたりしたいのであれば、最初からPCを自作するべきだ。

MRCリビジョン更新

32GBメモリ・モジュールをDIMMスロットに装着してみて認識するか確認すれば一番手っ取り早いんだろうけど、2019年6月現在では、日本ではECC無しでアンバッファードDIMMのDDR4 32GBメモリ・モジュールは入手できない状態にあった。2020年に入ってからはSamsung製以外のデュアル・ランク32GB UDIMMの製品も増え、2万円前後で入手できるようになったので、128GBメモリ環境構築の敷居は低くなった。

1枚で32GBのSamsung純正DDR4メモリが店頭販売中、実売2.5万円

Samsung純正モジュールを採用した容量32GBのDDR4メモリ「M378A4G43MB1-CTD」が、パソコンショップ アークで販売中だ。

3.7万円から買えるSamsung純正のDDR4 32GBメモリー

128GB物理メモリ環境構築可能情報

MSIの公式サイトでZ390M-S01のBIOSに関する正式な情報を入手できたので、MRCリビジョンが0.7.1.95以降になっているBIOSはJEDEC規格32GBメモリ・モジュールを認識する可能性が高くなった。

自分で検証していないので保証はできないけど、MRCリビジョンが0.7.1.112のBIOSを使用している場合において、Crucialの「CT32G4DFD8266（DDR4-2666 32GB 2-Rank UDIMM）」を4枚使用した時、128GBで認識し、Windows 10のシステム情報でも「実装メモリ（RAM）」に「128GB」と表示されたという有志からの情報を得ている。認識していることと、実際のメモリ空間としてすべてのメモリ・アドレスを使用できるかどうかは関係がないので、各自の実運用での検証は必要だけど、少なくとも、モジュールをまったく認識しないということはなく、メモリ・モジュールへの投資そのものは無駄にはならないことだけは間違いない。

iiyamaモデル/o’zzioモデルBIOS

上記のBIOSの他に、マウスがPC DEPOTブランドの「o’zzioモデル」として出荷しているPCでもZ390M-S01を使っているけど、「mouseモデル」ではBIOSバージョンが「E7C24IM0.10J（イチ・ゼロ・ジェイ）」などとなっているのに対し、「o’zzioモデル」では「E7C24IM0.1OJ（イチ・オー・ジェイ）」となっている。末尾3桁の中央の桁は出荷先のブランドを示していることは容易に推測できる。おそらく、iiyamaモデル用のBIOSは「1IC」などのように中央の桁が「iiyama」の頭文字である「I」になっている可能性が濃厚。iiyamaモデルというのはパソコン工房で販売しているBTOパソコンのこと。

ただ、iiyamaモデルのBIOSイメージ・ファイルの入手が困難であるため、詳細は不明。上記のmouseモデルBIOSとの相違点などもわからないけど、おそらくPOST画面で表示されるフルスクリーン・ロゴの画像が差し替わっている程度の違いだと推測できる。

MSIバージョンBIOS

Z390M-S01はOEMマザーボードなので、正式にMSIから公開されている情報はないと思い込んでいたけど、偶然見つけた中国語版のWEBサイトに情報が掲載されていて、BIOSのバイナリ・ファイルも配布されていた。マウス向けに出荷しているBIOSとは別に、MSIで独自にBIOSを並行ビルドして配布しているようだ。

Z390M-S01

MSIが正式に配布しているBIOSなので、Z390M-S01のBIOSをこれらに書き換えても問題なく動作はするだろう。中国語版のWEBサイトで配布されているものだけど、BIOSのインタフェース言語は英語が基本なので、設定項目が読めないということもないだろう。しかしながら、MSI版への書き換えは推奨しない。販売店からリリースされたものでないBIOSへの書き換えなどはやらないほうが無難だ。

更に言えば、マウスから出荷されているPCのZ390M-S01はM-FLASHが無効化されているので、どうやってMSI版のBIOSに書き換えるのかは各自で考えてもらうより他にない。マウスが配布しているBIOSはM-FLASHを使わずに書き換えるので、MSI版のBIOSに書き換える方法もあるだろうけど、他製品のBIOSを間違って書き込んでしまわないようにするための安全装置、様々なセキュリティやプロテクトを解除するなど、ハッカーのような知識が必要で、はっきり言って楽ではない。

また、BIOSの書き換えに伴ってOEM版のOSの起動に必要な情報も書き換えてしまい、別のマザーボードに変わってしまったと判断されてWindowsのデジタル認証が通らなくなってしまう可能性もあるので、どうしてもやりたいならば、そういったリスクがあることも承知の上で自己責任で試してほしい。

Z390M-S01のMSIバージョンBIOS一覧
BIOS 更新内容 MRC CPUID Rev. 備考
E7C24IMS.100
（7C24v10）
  • New BIOS Release
 0.7.1.80 906EA 9A  
906EB 9A  
906EC 9E  
E7C24IMS.110
（7C24v11）
  •  Improve memory compatibility.
  • Update Micro code.
 0.7.1.80 906EA 9A 同上
906EB A4 変更
906EC A2 変更
E7C24IMS.130
（7C24v13）
  • Add TG setting
  • Optimize M.2 Genie.
  • Improve S4 resume issue.
  • Improve Intel 750 nvme compatibility.
 0.7.1.95 906EA AA 変更
906EB AA 変更
906EC A2 同上
906ED AA 追加
E7C24IMS.140
（7C24v14）
  • Update RST driver to 17.2
  • Update Microcode to support upcoming cpu.
 0.7.1.95 906EA AA 同上
906EB AA 同上
906EC A2 同上
906ED B0 変更
E7C24IMS.150
（7C24v15）
  • Update RST driver to 17.5
  • Update Microcode.
 0.7.1.110 906EA B4 変更
906EB B4 変更
906EC BE 変更
906ED BE 変更
E7C24IMS.160
（7C24v16）
  • Update Microcode.
  • Improved TPM function.
 0.7.1.112 906EA CA 変更
906EB CA 変更
906EC CA 変更
906ED CA 変更

よくある質問

Q1. 自分のPCのBIOSと、記事記載のBIOSとはバージョン番号が異なるが、どちらが新しいBIOSか？

A1. マザーボードの型番は同じでも、メーカーの判断で改良やマザーボードに採用されているハードウェアの変更等に伴ってBIOSをまったく異なるものに変更することがある。情報はナマモノであり、記事に書いたそばから陳腐化していくものなので、記事記載のBIOSバージョンが最新とは限らない。枝分かれしたBIOSについては調べようがないため、バージョン番号がまったく異なる場合、どちらが新しいかはわからない。なお、記事記載のBIOSバージョンに誤記はない。

Q2. 最新のBIOSをダウンロードできるWEBページのURLを教えてほしい。

A2. リテール版として一般に販売されているマザーボードとは異なり、Z390M-S01はOEMマザーボードであり、誰でもアクセスできる場所にBIOSが公開されているわけではない。マウスコンピューターから購入したPCの場合、ダウンロードのためには「U1～」から始まるシリアルナンバー（下図参照）をサポートページで入力することが必要で、サーチエンジンによる検索ではヒットしない場所にある。パソコン工房から購入したPCの場合、シリアルナンバーが「U3～」か「U4～」で始まっていたり、採番の方法が異なるため、同ページに入力してもダウンロードページが開けるとは限らない。

©Mouse Computer Japan

Q3. どこを探しても最新版のBIOSが見つからない。BIOSのバイナリ・ファイルを電子メールで送ってほしい。または、代理してBIOSを公開してほしい。

A3. 購入元の販売店からBIOSの更新を指示されていない場合、BIOSは更新しなくて良いという判断だと理解するべき。無理に最新版のBIOSを探し当てる必要はない。また、マウスコンピューターから正規の手段で購入したPCかどうか当ブログでは判断できないため、BIOSのバイナリ・ファイルを個別に送ることはない。BIOSを更新したことでトラブルが発生したとしても当ブログは責任を持てない。

また、BIOSが更新されるたびにバイナリ・ファイルを希望者全員に送付しなければならなくなるため、現実的ではないし、当ブログはそういったサービスを提供しない。不特定多数がアクセス可能な場所にBIOSを公開することもない。初心者が不用意にBIOSを更新しようとしてトラブルが続発する事態のほうが問題と考えている。

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参考資料

参考記事

ASRock Z390 Extreme4

最終更新：2019/10/22

ASRock Z390 Extreme4は、ASRockのIntel Z390チップセット搭載マザーボード。

同価格帯の同社製のZ390 Phantom Gaming 6の影に隠れてしまいがちだけど、7セグメントLED表示によるステータス表示や2.5Gbit LANがないくらいで、非常にコストパフォーマンスに優れた製品。

マザーボード全体もグレー系の配色でまとめられており、Phantom Gamingのレッド系中心の配色が好みでない場合は特に有力な候補となる。PCケースのサイドパネルが透明でない場合はマザーボードの色なんてどうでもいいかもしれないけど、マザーボードが見える場合は基板の色は意外に重要。

主要ハードウェア

CPU用のPWMの電源フェーズは12フェーズあり、ミドルレンジのマザーボードとしては堅牢な電源回路を有しており、Core i7-9700Kやi9-9900Kの5.0GHzまでのオーバークロックなら余裕でこなせる。

他にも、AMDのCrossFire以外にもNVIDIAのSLIが可能であったり、追加でASMedia ASM1061 SATAコントローラ・チップを搭載しており、Z390チップセットと合わせて最大で8基のSATAドライブを接続可能であったり、ミドルレンジとは思えない盛りだくさんの仕様になっている。Type CのUSB 3.0フロント・ポートも有しており、USB4が一般化するまではType C接続の高速伝送も可能になっている。

その他の細かいハードウェア仕様は省略する。マニュアルをダウンロードして参照すれば一般的な仕様はわかる。

メモリ互換性

G.SKILL製メモリとの互換性は良好

メモリはG.SKILLのTrident Z RGB F4-3600C19Q-32GTZRB（SK Hynix C-die）を使用している。

ハイクロック・メモリは、どのマザーボードでも表記どおりのクロックで動作すればラッキーくらいのものと考えるのがコンセンサスを得ているようだけど、最初はSPDの2133MHzで認識しているようだったので、XMPを読み込ませてみたら、3600MHzで一発で認識した。Windowsも問題なく動作している。

4枚挿しすると、ハイクロック・メモリでただでさえ忙しいCPUのメモリ・コントローラの負荷が単純に倍になるので、正常に動作しなくなる可能性が高くなるんだけど、ASRockのマザーボードはハイクロック・メモリ4枚挿しでも何事もなかったように動かせている。

自作ユーザーにはMicron製やSamsung製のDRAMチップが根強い人気があるようだけど、SK Hynix製のDRAMでも遜色なくなってきたようだ。もっとも、CL19-20-20-40とかなり緩めなので、タイミングがそれほどシビアでないというのもありそうだけど。

UDIMM 32GBメモリ・モジュール対応

Unbuffered DIMMの32GBメモリモジュールに対応している。すべてのDIMMスロットを32GBモジュールで揃えればECCメモリを用意しなくても物理メモリ128GB環境を構築できる。ただ、ASRockのマザーボードは「変態仕様」として有名で、他社製のZ390マザーボードがUDIMMにしか対応していないのに対して、ECCメモリにも対応しているので、UDIMMにこだわる必要も特にないんだけど。

試した人がいるようなので、UDIMMで128GBメモリ環境構築は可能なことはわかっているけど、SamsungのM378A4G43MB1-CTDは、2019年10月現在でも実売2.5万円前後とまったく安くなっていないので、UDIMMで128GBメモリ環境を整えるのもそれなりに費用がかかる。

サムスン製・1枚32GBのデスクトップ向けDDR4メモリのお話

デスクトップPC向けのDDR4-2666 32GBモジュールを手に入れたので紹介。

Wi-Fi/Bluetooth

CNVi接続によるWi-FiやBluetoothの実装も可能で、高感度アンテナを設置するためのSMAサイズの穴があらかじめ用意されているため、拡張性も確保されている。アンテナ・ホールなんて、PCIスロット用のブラケットに穴をあけるだけでいいのでどこにでもありそうなものだけど、SMAサイズに限定すると入手は困難だったりする。この手の金属部品をたくさん作っている長尾製作所も作ってない。

ただ、Wi-Fiのアンテナを増設するにはリアパネルのI/Oカバーを取り外してアンテナ・ケーブルを引き込まなければならなかったり、PCを組んでしまってからの増設は意外と手間なので、あまり現実的ではなさそう。Bluetoothなんて、USBポートにアダプタを追加すればいいだけなので、CRFモジュールを使うメリットは設置場所に制限のあるノートPCくらいにしかないのかもしれない。

音質

HDオーディオ・コントローラにはRealtek ALC1220が採用されている。正直、オンボードのオーディオ・コントローラなんてどれも大差ないだろうと最初は思っていた。ところが、実際にヘッドホンを接続して音楽を流してみると、それまで使っていたALC892とは比較にならないほど高音質であることに驚いた。色々シミュレーションしたり、ソフトウェア的に補間しているところはあるようだけど、それもALC1220の地力があってこそできる業。過去に収録したCD音源をアップコンバートして疑似ハイレゾ音源として再生することも可能。

もっとも、音質を云々できるほど耳は良くないし、音痴の自覚もあるので、オンボードのオーディオ・コントローラで満足しているようなら音質に非常にこだわる層からすれば安上がりな耳と言えるのかもしれない。

Wake on LAN（WOL）を有効にする方法

LANを経由してルーターからS5ステートにあるPC、つまり電源は接続されていて通電はしているけど起動していない状態からPCを起動するWake on LANを有効にするには、BIOSの設定画面を呼び出し、「ACPI Configuration」メニューの「PCIE Devices Power On」を「Enable」に設定する。

次に、「Boot」メニューの「Boot From Onboard LAN」を「Enable」に設定する。

ここまでBIOSの設定が終了したら保存していったん終了する。Windowsが起動したら、「コントロール・パネル」の「電源オプション」から「電源ボタンの動作を選択する」を選ぶ。

「現在利用可能でない設定を変更します」をクリックし、高速スタートアップを無効（チェックをはずす）にする。

高速スタートアップを無効にするとなんでWOLが使えるようになるのかはよくわからないけど、ASRockのマザーボードはそういう傾向がある。MSIのマザーボードでは高速スタートアップが有効のままでもWOLで起動できる。

付属ソフト

ハードウェアの仕様としては豪華の一言で文句のつけどころがないけど、ASRock純正のソフトウェアの使い勝手はあまり良いとは言えず、いまひとつかゆいところに手が届かない仕様になっている。特に、RGB LED制御用のPolychrome RGBで数値指定ができない点は残念だった点のひとつ。

関連記事

MSI Z390-S01

最終更新：2020/03/10

Micro-ATXフォームファクタのマザーボードについてはMSI Z390M-S01をご覧ください。

©Micro-Star International

注意事項

本ブログは、販売店とはまったく関係がありません。マザーボードの仕様、操作方法、BIOS更新等に関するお問い合わせをいただいても一切対応できません。当記事に書かれていない情報の提供は歓迎しますが、正規ユーザーしか知り得ない情報を当ブログ管理者から個人的に提供して質問者の便宜を図ることはありません。

BIOS更新は、OSやソフトウェアのアップデートとはまったく異質のもので、全員が必ず実施し、常に最新の状態を維持しなければならないという性質のものではありません。BIOSを更新したとしても、PCの性能は向上しませんし、必ずしも新型ハードウェアへの更新、換装ができるようになるわけではありません。ほとんどの場合、BIOSを更新しても何が変わったのかわからないはずです。

当記事はZ390チップセット搭載マザーボード「Z390-S01」について個人的に調査した結果を記載しているにすぎず、当該マザーボードのユーザー全員を支援することを目的としていません。質問がある場合は、まず販売店の公式サイトをご覧いただくか、販売店に直接お問い合わせください。販売店に問い合わせてもわからなかったことは当ブログ管理者にもわかりません。

最近、こういった問い合わせが増えていますが、この注意事項を読んでおられないと判断される場合でも、当ブログの関知するところではない情報についてはお応えいたしかねますので、お問い合わせに返信しないことがあります。

「ダメでももともと、この記事を書いた人なら何か知っているかもしれないから質問してみよう」といった安易な期待にもとづく問い合わせは当ブログの記事の執筆時間を削ぐ結果にしかなりません。

以上、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。

マウスのZ390チップセット搭載マザーボードに採用されている「Z390-S01」

マウスのZ390チップセット搭載ATXマザーボード「Z390-S01」の詳細について調べた。基板には「7C22 – VER:1.0」というモデル・ナンバーが振られている。

オンボード・コネクタ

基板上に配置されているコネクタやスロットは次の図のとおり。ストレージ用M.2スロットが2基、CNVi接続Wi-Fi/BluetoothのCRFモジュール用M.2スロットが1基搭載されていて、一見、豪華仕様のように見える。PCH配下のPCI Expressレーン数は最大24と拡張性は十分なように思えるけど、Z390チップセットのフレキシブルI/Oだけで制御しきれる入出力（HSIO）の数は30レーンと限度がある。そのため、M.2スロットを2つとも使ってしまうとM.2スロットが優先され、SATAポートは4ポートに制限されてしまう。Z390チップセット以外に補助コントローラ・チップを搭載していないマザーボードではミドルレンジでも大体同じような制限があるので、廉価版OEMマザーボードだからということでもないようだ。

M.2スロットとSATAポートを排他利用したくない場合は、CPU配下のPCI Expressを44レーンと豊富に持つ拡張性の高いCore XシリーズのCPUと、X299チップセット搭載マザーボードの組み合わせを選択したほうがいいんだけど、Core XシリーズのCPUがそもそも高価なのと、CPU配下のPCI Expressレーンの分割方法が複雑なのでX299マザーボードはZ390のものよりも高くつく。

ちなみに、X299のPCH配下のHSIOは30レーンでZ390と同じだけど、200シリーズ・チップセットなので基本設計が新しくなく、USB 3.1にネイティブで対応していない。対応するにはUSB 3.1用の補助コントローラ・チップを搭載しなければならないので、もともと割高なX299マザーボードの価格の高さに拍車をかけている。また、消費電力も高く、電源も大容量のものが必要なうえに電気代の維持費も考慮する必要があるので、「全部載せ」のX299が本当に必要なのかどうかは使用目的とよく相談したほうがいい。

Z390-S01のオンボード・コネクタの配置
Z390-S01のオンボード・コネクタ一覧
コネクタ名 仕様 備考
LGA1151 第8/第9世代Intel Coreプロセッサ対応  
CPU_PWR1 8ピンEPS12V電源  
ATX_PWR1 24ピンATX電源  
CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2
SYS_FAN3
SYS_FAN4		 4ピンPWM対応ファン・コネクタ  
DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		 DDR4 SDRAM DIMMスロット Non-ECC UDIMM
最大64GB（128GB）
JAUD1 10-1ピン・フロント・オーディオ・コネクタ  
JFP1 10-1ピン・フロント・パネル・コネクタ1
（電源/リセット・スイッチ、電源/HDD LED）		  
JFP2 4ピン・フロント・パネル・コネクタ2
（ブザー/スピーカー）		  
JCI1 2ピン・シャーシ侵入検出機能コネクタ  
JRGB1 4ピンRGB LEDコネクタ 12V G R B
JTPM1 14-1ピンTPMモジュール・コネクタ 無効化
JTBT1 5ピンThunderboltアドオン・カード・コネクタ  
JBAT1 クリアCMOSジャンパ  
JUSB1
JUSB2		 10-1ピンUSB 2.0ピンヘッダ JUSB2はCNViの
Bluetoothと帯域を共用
JUSB3
JUSB4		 20-1ピンUSB 3.0（USB 3.1 Gen1）ピンヘッダ JUSB4は常時電力供給
JSPI1 シリアル・ペリフェラル・インタフェース BIOS非常書換用
M2_1 M.2スロット Key ID.M 2242/2260/2280/22110
PCIe/SATA両用		 SATA使用時、SATA2
使用不可
M2_2 M.2スロット Key ID.M 2242/2260/2280
PCIe/SATA両用		 PCIe/SATA使用時、SATA5/6
使用不可
CNVI_1 M.2スロット Key ID.E
CNVi RFC用コネクタ		 使用時、JUSB2
使用不可
PCI_E1
PCI_E2
PCI_E3
PCI_E4
PCI_E5		 PCI Express 3.0 [x16] （CPUレーン）
PCI Express 3.0 [x1] （PCHレーン）
PCI Express 3.0 [x16] （PCHレーン [x4動作]）
PCI Express 3.0 [x1] （PCHレーン）
PCI Express 3.0 [x1] （PCHレーン）		  
SATA▼1_▲2
SATA▼3_▲4
SATA▼5_▲6		 SATA3 6GB/sコネクタ  

バック・パネル

バックパネルには、USB 2.0端子が1つもない。Super Speed USBのポートにUSB 2.0かUSB 1.1でも十分なUSBキーボードやUSBマウスを接続してしまうと少しもったいない気もする。DAIVのケースのフロント・パネルにもUSB 2.0端子がないので、外部接続が可能なUSB 2.0端子が1つもないことになる。

「Z390-S01」のバックパネル

USB 2.0をどうしても外部接続して使いたい場合はマザーボードのピンヘッダからPCIスロット経由でリア・パネルか、3.5インチや5.25インチ・ベイに増設するフロント・パネルなどに引っ張ってくるしかない。ただ、USB 3.0はUSB 2.0/1.1と後方互換性があるので、USB 2.0でないと困る事情も特になく、空いているUSB 2.0ピンヘッダをどう活かそうか考えている。

排他仕様について

Z390チップセットのHSIO割り当て
HSIO 用途 PCIe
1 USB 3.1 Gen1/Gen2 #1
2 USB 3.1 Gen1/Gen2 #2
3 USB 3.1 Gen1/Gen2 #3
4 USB 3.1 Gen1/Gen2 #4
5 USB 3.1 Gen1/Gen2 #5
6 USB 3.1 Gen1/Gen2 #6
7 USB 3.1 Gen1 #7 PCIe 3.0 #1 x2 x4
8 USB 3.1 Gen1 #8 PCIe 3.0 #2
9 USB 3.1 Gen1 #9 PCIe 3.0 #3 x2
10 USB 3.1 Gen1 #10 PCIe 3.0 #4
11 PCIe 3.0 #5 GbE (LAN) x2 x4
12 PCIe 3.0 #6
13 PCIe 3.0 #7 x2
14 PCIe 3.0 #8
15 PCIe 3.0 #9 GbE (LAN) x2 x4
16 PCIe 3.0 #10
17 PCIe 3.0 #11 SATA #0a x2
18 PCIe 3.0 #12 SATA #1a GbE (LAN)
19 PCIe 3.0 #13 SATA #0b GbE (LAN) x2 x4
20 PCIe 3.0 #14 SATA #1b
21 PCIe 3.0 #15 SATA #2 x2
22 PCIe 3.0 #16 SATA #3
23 PCIe 3.0 #17 SATA #4 x2 x4
24 PCIe 3.0 #18 SATA #5
25 PCIe 3.0 #19 x2
26 PCIe 3.0 #20
27 PCIe 3.0 #21 x2 x4
28 PCIe 3.0 #22
29 PCIe 3.0 #23 x2
30 PCIe 3.0 #24

Z390-S01の仕様を調べていくにつれて、M.2スロットがせっかく2つもあるのに、両方使うと6ポートでも足りないくらいのSATAが4ポートに制限されてしまうという排他仕様がどうしても気になった。最新式の高度な電子回路の仕様を理解できるとは思えなかったけど、チップセットのデータシートに基づくネットの記事からなんとか情報を拾い集めてみた。

結論から言ってしまうと、「Z390チップセットがそういう仕様だから」。どこかのIT企業の不具合の言い訳のようだけど、自分で勘定してみた結果なのだからそうとしか言いようがない。

もう少し詳しく書くと、Z390チップセットにはHSIOと呼ばれる統合I/Oレーンが30本あり、マザーボードのメーカーはその範囲内で製品に使用するI/Oを決めて設計する。

HSIO（High Speed I/O）は、PCI Express 3.0、SATA 3、USB 3.0/3.1、GbEなどの高速インタフェースの総称で、第6世代Intel Coreシリーズ用の100シリーズ・チップセット（Skylake）から導入された概念。以前はそれぞれのI/Oに対応するコントローラ・チップを配置してそれぞれのドライバを用意しなければならなかったけど、チップセットにすべてのコントローラを統合することでメーカーはマザーボードの設計を簡略化できるだけでなく、同世代の異なるチップセットのマザーボードの設計を流用できるようになった。また、「USB 3.0は少なくてもいいからPCI Express 3.0の拡張スロットをできるだけ多く」といった特定のI/Oに特化するような柔軟な設計もできるようになった。

Z390はPCI Express 3.0を最大24レーン使えるけど、Z390-S01はバックパネルにUSB 3.1 Gen2（TYPE A+C）を2ポート、USB 3.1 Gen1を4ポート、オンボードにUSB 3.1 Gen1のピンヘッダを4ポート分備えているので、HSIOを10レーン使用している。つまり、PCIe 3.0 #1～#4を使用できないので、PCIe 3.0は20レーンまでしか使用できないことになる。USB 2.0のピンヘッダも4ポート分備えているけど、USB 2.0はもはや「高速インタフェース」ではないので、フレキシブルI/Oとは別枠でチップセットが直接制御している。いずれにせよ、帯域としてはUSB 3.0の10分の1以下なのでUSB 2.0ハブ・コントローラ・チップを挟めば計算上はHSIO 1つで10ポートは賄える。

更に、SATAを最大の6ポート使いたければ、PCIe 3.0 #13～#18は使えない。この時点で残りのPCIe 3.0は14レーン。

Z390-S01の場合、デバイス・マネージャで調べると、Realtek RTL8111H PCI-E GbE LANコントローラはPCIe 3.0 #5に、M2_1スロットに実装したPCIe 3.0 x4 NVMe SSDはPCIe 3.0 #9にマップされているから、PCIe 3.0 #9～#12の4レーンを占有することになる。残りのPCIe 3.0は9レーン。

PCI_E3スロットをx4動作で使用することを想定すると、連続してPCIe 3.0を4レーン確保できるところはPCIe 3.0 #21～#24だけになる。PCI_E2、PCI_E4、PCI_E5はそれぞれPCIe 3.0 x1なので、4つの拡張スロット合計で7レーン使用するので残りのPCIe 3.0は2レーン。HSIO 1レーンあたりの帯域は8Gbpsだから、USB 3.1 Gen2を規格どおりの10Gbpsで使えるようになっているとすれば、1ポートあたりHSIOを2レーン使うことになるので、もう余裕はない。

PCIeストレージとして使用できるのはオレンジで色を着けたPCIeコントローラだけなので、M2_2スロットにもPCIe x4 NVMe SSDやSATA SSDを実装してしまうとSATA #4と#5が使えなくなってしまう。これがM.2かSATA 6Gbpsのどちらかを選ばなければならない排他仕様の理由。

電源回路

最近のマザーボードでは電源回路の質の良し悪しでグレードの差がついたり、メーカーの電源回路に対する考え方が表れるようになった。特に、オーバークロックを試したい場合は電源回路が定格以上の出力にどれだけ耐えられるかが重要とされる。

マザーボードの仕様について書かれている記事を見ると、「VRMフェーズ」という用語が頻繁に出てくる。多ければ多いほどオーバークロックに向いているということらしいけど、最初はその理由がよくわからなかった。そもそもVRMとは何かというところから調べた。

VRMとは

Z390-S01全体に使用されている日本ケミコンの導電性高分子アルミ固体電解コンデンサ「NPCAP-PSF（左）/PSE（右）シリーズ」。105℃で20,000時間の高耐久性能を持つ。本来はアルミ缶頭部のアルミ色の部分が水色で、黒色の部分がアルミ色。おそらく大量調達を前提にカラーリングを特注したものと思われる。黒だからと言って特別グレードが高いわけではない。

VRM（Voltage Regulator Module）は、ATX電源から供給されたCPU用電源（EPS電源）の12VをCPU定格電圧の1～1.5Vくらいまで降圧するバック・コンバータ（Buck Converter）のことで、DC/DCコンバータの一種。低電圧大電流の電源回路を目的として設計されている。CPUをはじめとする集積回路は一定の電圧で動作することを前提にしてるけど、最近のCPUは負荷に応じて消費電力が急激に変動するので、入力電圧が一定と仮定すれば、負荷が増加して消費電力が増えると電流量も増え、負荷が減少して消費電力が減ると電流量も減る。ところが実際には、消費電力が変動すると電圧も変動してしまう。負荷増に追従できないと電圧降下が起こり、負荷減の場合は電圧上昇が起こってCPUの動作に影響を及ぼす。電圧が不足するとシステムが不安定になるし、電圧が過剰になって最大電圧を超えると最悪CPUが破損する。VRMは電流量が変動しても電圧を一定にする装置。

VRMの基礎はハイサイドとローサイドで1組のパワーMOSFET（大電力を取り扱うように設計された電界効果トランジスタの一種）を使用したスイッチング・レギュレータであり、スイッチング回路をON/OFFする時間の比を変えることで電流量が変化しても安定した電圧を供給できるように調整する。ただし、ハイサイドとローサイドのスイッチが両方同時にONになってしまうと回路が短絡（ショート）してMOSFETが損傷してしまう。これを回避するためにMOSFETのゲート信号のONのタイミングが重複しないような同期回路が組み込まれたMOSFETドライバICを使用する。これにチョークコイルや電解コンデンサのようなディスクリート・パーツを組み合わせた回路を同期整流回路という。

スイッチのON/OFFのタイミングを制御しているのはPWMコントローラ。CPUクーラーやケースファンの回転数制御方式としてよく目にするPWMとは異なり、VRM専用設計のPWMコントローラが使用される。VRMの出力電圧は常にPWMコントローラにフィードバックされていて、出力電圧が下がりそうになるとスイッチONの時間を長くし、上がりそうになるとスイッチONの時間を短くすることで電圧を設定値に近づけようとする。

理論上は同期整流回路は1つでもいいんだけど、MOSFETに流せる電流量には限度がある上、MOSFETに流れる電流が集中するのでMOSFET自身の内部抵抗によって生じる発熱（損失）が大きくなる。また、出力電圧は常に一定であるのが望ましいんだけど、必ずスイッチングの際にリップルという揺らぎが生じる。そのため、同期整流回路を複数用意し、大電流を分散させ、リップルを極力減らすために少しずつタイミング信号の位相をずらしてスイッチング回路を順次開閉していくようにする。位相を英語でフェーズと言い、それが複数あるので、「マルチ・フェーズ同期整流回路」と呼ばれる。

Z390-S01のVRMフェーズ数

PWMコントローラ・チップ「uP9521P」。拡大しているので大きく見えるけど、実際は6mm四方で目視では文字が読めないほど小さい。

VRMフェーズが不明なマザーボードのフェーズ数を調べる方法も、最初はCPUソケットの周囲に並んでいるチョークコイルの数を数えればいいんだろうか、くらいにしか理解できてなかったけど、まずはPWMコントローラを探せばいいということがわかった。

マザーボード上の電源用PWMコントローラ・チップの周囲の回路には独特の特徴があることもわかったので、探して拡大写真を撮ってみた。すると、uPIセミコンダクター社のuP9521PというPWMコントローラを使用していた。

uP9521Pは、ミドルレンジのマザーボードでもよく使われている、Intel CPUのIMVP8電源仕様に対応しているPWMコントローラ。CPUコア用に4フェーズ分、CPUコア以外の内蔵GPUやメモリなどへの電源供給用に3フェーズ分の最大7フェーズのタイミング信号を生成できる。よく、「4+3フェーズ」などと表現されるのはこれに由来している。

Z390-S01の上には10個のチョークコイルが並んでいて、その周囲にハイサイドとローサイドで1組プラス1個くらいのMOSFETと固体電解コンデンサがあり、それらで合計10組のVRMフェーズを構成している。PWMコントローラのタイミング信号はMOSFETをドライブするだけの能力が不十分なことが多く、MOSFETの前にはほぼ間違いなくMOSFETドライバICがある。ただ、場所の都合で基板の裏面に配置されていることも多い。

シングル・チャネルMOSFETドライバ・チップ「uP1962P」。こちらは2mm四方と更に小さい。パッケージには「FH」としか書かれていないけど、データシートと照合するとトップ・マーキングがオーダリング・インフォメーションと一致する。

CPUクーラーのバック・プレートにアクセスするためのメンテナンス・ホールから裏面を見てみたら、uP1962Pという12Vシングル・チャネルMOSFETドライバを使っていた。4個のuP1962Pの下に2組のVRMフェーズを置くことで電流の経路を2倍にし、擬似的に8フェーズの同期整流回路としている。タイミング信号は4フェーズなのでリップルの低減にはつながらないんだけど、電流の経路を増やせばMOSFETからの発熱を分散できると思われる。残りのVRMフェーズはCPU内蔵GPU用に1フェーズ、DDR4 SDRAM用に1フェーズずつ使われている。よく自作PCパーツの新製品記事に使われている表現としては「8（4×2）+1+1フェーズ」となる。

uP1962Pとほぼ同じ目的で使われるuP1965P（8ピン）も5V用シングル・チャネルMOSFETドライバ。しばしば「フェーズ・ダブラー」と呼ばれることもあるんだけど、MOSFETをスイッチさせるゲート信号出力を増幅する回路を内蔵してはいるものの、厳密にはフェーズ・ダブラーではない。ハイエンド・クラスのマザーボードではuP1961S（16ピン）のような本格的なデュアル・チャネルMOSFETドライバを使っているんだけど、そのデータシートのブロック図を見るとその名もずばり、「フェーズ・ダブラー」という回路が入っていて1つのタイミング信号を2つのタイミング信号に分割し、位相の異なるゲート信号を生成するようになっている。uP1961Sをフェーズ・ダブラーと呼ぶならわかるんだけど、2組のVRMフェーズに対してゲート信号を出力していれば一律にフェーズ・ダブラーというのは少々過大評価ではないだろうか。

VRMフェーズは多いほど良いのか

VRMフェーズの数が多ければ高負荷時に大電流を流せる他、PWMコントローラの周波数を上げると負荷追従性が良くなったり、チョークコイルの大きさを小さくできたりなど、一見長所ばかりのように思えるけど、単純に部品点数が多くなるのでマザーボードの価格が高くなったり、故障率が上がったりといった短所ももちろんある。また、高速でスイッチを開閉するとMOSFETのスイッチング損が増えてかえって発熱量が増えたり、低負荷時の変換効率が悪くなったりもする。

VRMの性能はそれぞれの部品の品質にも大きく影響を受け、VRMフェーズ数の多寡だけで性能の良し悪しを論じることはできない。特に、部品の大きさと性能はトレードオフの関係にあり、大きければ大きいほどコイルの損失が小さかったり、コンデンサのノイズ吸収能力が高い傾向にあるんだけど、マザーボードに乗る大きさと重量でCPUクーラーなどに干渉しないような高さという制限の中で電源回路を設計しなければならないことになる。

なので、VRMを実際に設計したことのある人に言わせると、「こんなに小さいチョークコイルとコンデンサで高効率の電源なんて無理なんじゃないの？」ということになる。こういった指摘もあり、VRMフェーズ数の多さばかりを強調するマザーボードメーカーの言うことを鵜呑みにすべきではないという批判もあるんだけど、実はVRMフェーズ数を増やさざるをえなかった理由もある。

IntelがHaswell/BroadwellマイクロアーキテクチャのCPUまであったFIVR（Fully Integrated Voltage Regulator）という内蔵電源回路を廃止したために、Skylakeマイクロアーキテクチャから電源回路をすべてマザーボード上に実装しなければならなくなった。Haswell/Broadwellでは、CPUにVCCINと呼ばれる主電源と、VDDQ、VCCSTの3系統だけ入力すればよかったけど、Skylake以降ではIMVP8規格に準拠した次の6系統を入力しなければならなくなった。

  • VCC – Processor Core Power Supply
  • VCCGT – Processor Graphics Power Supply
  • VCCIO – I/O Power Supply
  • VCCSA – System Agent Power Supply
  • VCCST – VCC Sustain Power Supply
  • VDDQ – DDR Power Supply

つまり、それぞれの入力電圧に対して適切な電力を供給するには最低6フェーズのVRMが必要になったということ。そうかといって、ハイエンド・マザーボードの16フェーズVRM電源回路などというものが本当に必要なのかどうかは微妙なところだけど、Intelから電源回路の設計を丸投げされたマザーボード・メーカーにもそれなりに事情はあるということだ。

現在のところIce Lakeというコード・ネームで呼ばれている第10世代Coreシリーズ・プロセッサからFIVRを再導入することがIntelから示唆されていて、TDP 15WというSoC向けかと思うくらいの極限までの省電力化とともに電源回路を小規模化することでCPUや電源回路からの発熱を減らし、ノートブック/ラップトップPCやタブレットPCなどのモバイル端末の軽量化や薄型化を狙っていると言われている。デスクトップ向けラインナップよりもモバイル向けラインナップが先に発表され、従来とは順序が異なっていることから、Ice Lakeマイクロアーキテクチャのデスクトップ向けCPUは登場しないか、当分先のことになるかもしれないという見方もある。

MSI製ATXマザーボードとの比較

同じMSI製ATXフォーム・ファクタのマザーボードで、Z390-S01と比較的仕様が似ているMPG Z390 GAMING PLUS、Z390-A PROと比較してみた。

MSI MPG Z390 GAMING PLUS ATX ゲーミングマザーボード [Intel Z390チップセット搭載] MB4616
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MSI Z390-A PRO ATX マザーボード [Intel Z390チップセット搭載] MB4617
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オンボード・コネクタの比較

基板上に配置されているコネクタ類では、システム・ファン・コネクタとPCI Expressのスロットが1つずつ少ないことにまず気が付く。

ただ、減らされているPCI Expressのスロットは、CPU配下のPCI Express x16スロットの下ひとつ空ける形で省略されている。PCIスロットを2スロット占有するような大型のグラフィックス・カードを搭載すると、その下にあるPCI Expressスロットは使えなくなるので必ずしも必要ない。また、消費電力の大きくない1スロット型のグラフィックス・カードでも、GPUクーラーのエアフローを邪魔しないように、すぐ隣りのスロットの使用は避けられる傾向にある。スロットが多ければそれだけ部品点数は多くなるので、使われる見込みの少ないスロットを思い切って削ってしまうのはコスト削減の方法としては妥当だと思う。

システム・ファン・コネクタもPCケースが密閉型で大量にファンを搭載できるような仕様でない限り吸排気で1つずつ、2つもあれば十分なので、コネクタが5つあっても全部使い切れるかどうかは微妙なところで、コスト削減も兼ねて4つでちょうどいい数なのかもしれない。

シリアル・ポート（RS-232C）やパラレル・ポート（プリンタ・ポート）がない代わりにThunderbolt用のコネクタが備えられていて、特殊な用途でもない限り使われなくなってきているレガシーポートを切り捨てる代わりに比較的新しい仕様のインタフェースを実装することで将来の拡張性を持っているという点では、安かろう悪かろうの廉価版OEMと馬鹿にできない部分もある。

オンボード・コネクタの比較
Z390-S01 MPG Z390
GAMING PLUS		 Z390-A PRO 備考
LGA1151 LGA1151 LGA1151  
CPU_PWR1 CPU_PWR1 CPU_PWR1  
ATX_PWR1 ATX_PWR1 ATX_PWR1  
― ― PCIE_PWR1  
CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2
SYS_FAN3
SYS_FAN4		 CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2
SYS_FAN3
SYS_FAN4		 CPU_FAN1
PUMP_FAN1
SYS_FAN1
SYS_FAN2
SYS_FAN3
SYS_FAN4		  
― SYS_FAN5 SYS_FAN5  
DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		 DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		 DIMMA1/A2
DIMMB1/B2		  
JAUD1 JAUD1 JAUD1  
JFP1 JFP1 JFP1  
JFP2 JFP2 JFP2  
― ― JOC1 オーバークロック・ボタン
JCI1 JCI1 JCI1  
JRGB1 JRGB1 JRGB1  
― JRGB2 ―  
JTPM1 JTPM1 JTPM1  
JTBT1 ― JTBT1  
― ― JLPT1 パラレル・ポート
― JCOM1 JCOM1 シリアル・ポート
JBAT1 JBAT1 JBAT1  
JUSB1
JUSB2		 JUSB1
JUSB2		 JUSB1
JUSB2		  
JUSB3
JUSB4		 JUSB3
JUSB4		 JUSB3
JUSB4		  
JSPI1 JSPI1 JSPI1  
M2_1 M2_1 M2_1  
M2_2 M2_2 ―  
CNVI_1 CNVI_1 CNVI_1  
PCI_E1 PCI_E1 PCI_E1 PCI-E 3.0 [x16]（CPU）
― PCI_E2 PCI_E2 PCI-E 3.0 [x1]（PCH）
PCI_E2 PCI_E3 PCI_E3 PCI-E 3.0 [x1]（PCH）
PCI_E3 PCI_E4 PCI_E4 PCI-E 3.0 [x16]（PCH [x4動作]）
PCI_E4 PCI_E5 PCI_E5 PCI-E 3.0 [x1]（PCH）
PCI_E5 PCI_E6 PCI_E6 PCI-E 3.0 [x1]（PCH）
SATA▼1_▲2
SATA▼3_▲4
SATA▼5_▲6		 SATA▼1_▲2
SATA▼3_▲4
SATA▼5_▲6		 SATA▼1_▲2
SATA▼3_▲4
SATA▼5_▲6		  

入出力等の比較

Z390-S01のLANコントローラがRealtek製なのに対して、他の2つのマザーボードはIntel製のLANコントローラを搭載していて、この辺でもコスト削減を図っているのがわかる。一般に、LANコントローラはIntel製よりもRealtek製のほうがCPU負荷が高いと言われているけど、常時CPU負荷が高く、高速通信も継続しなければならない用途（ネットワーク対戦ゲームとか？）でもない限りそれほど気にならない。

マザーボードの異常を示す「EZ DEBUG LED」と呼ばれるLED群や、MSIが「Mystic Light」と呼んでいる単純に電飾を目的としたLEDがすべて廃されているところもコスト削減の一環なんだろう。電飾関係はケース側面が透明でない場合はまったく役に立たないので、少しでもコストが削減できるなら、真っ先に削りたい機能ではある。

その一方で、ミドルレンジ以上のマザーボードに搭載されているデジタル音声出力のS/PDIF出力が実装されていたり、MPG Z390 GAMING PLUSやZ390-A PROの中間のグレードや単純なダウングレード版とも言えないようだ。ただ、オーディオ・コントローラがALC892なので、S/PDIFで出力したとしてもどの程度の音質になるかは微妙なところだけど。

入出力等の仕様の比較
  Z390-S01 MPG Z390
GAMING PLUS		 Z390-A PRO
VRMフェーズ 8+1+1 8+1+1 8+1+1
オンボード・グラフィックス DVI-I
DisplayPort		 HDMI
DVI-D		 VGA
DVI-D
DisplayPort
オンボードLANコントローラ Realtek RTL8111H Intel I219-V Intel I219-V
オーディオ・コントローラ Realtek ALC892 Realtek ALC892 Realtek ALC892
スーパーI/O NUVOTON NCT6797 NUVOTON NCT6797 NUVOTON NCT6797
USB 2.0 Type-A 0 2 2
USB 3.0 (3.1 Gen1) Type-A 4 2 2
USB 3.1 Gen2 Type-A 1 1 1
USB 3.1 Gen2 Type-C 1 1 1
音声入出力 3.5mmプラグ×5
S/PDIF出力		 3.5mmプラグ×6 3.5mmプラグ×6
PCI-Eスチール・スロット なし あり なし
EZ DEBUG LED なし あり あり

UEFI BIOS

PCが起動した時に「Delete」キーを押しっぱなしにしているとUEFI BIOS画面が表示される。「EZ Mode」の画面は次のとおり。BIOS Ver.の項目を見ると「E7C22IM0.107」となっていて、マザーボードのモデルナンバーが「7C22」であることを裏付けている。基本的には最近のMSIマザーボードのインターフェースを踏襲したものになっている。ただ、BIOSを書き換えるためのツールである「M-FLASH」がメニューにない。本来は左下の「Hardware Monitor」のあたりにある。

同じく、「Advanced Mode」の画面。やはり、M-FLASHのメニューがない。MSI純正マザーボードではオーバークロックに関するメニューは「OC」となっているが、Z390-S01では「FEATURES」と名前が変わっている。設定項目は「OC」と大差なく、詳細設定でCPUのVCORE電圧を変更したり、クロック周波数の倍率を固定したりといった操作をすることでオーバークロックすること自体は可能。ただ、本来は右側にある「OC PROFILE」メニューがなく、自分で設定を詰めたオーバークロッキング・プロファイルを保存したり、呼び出したりすることはできない。オーバークロックをしたことでPCが故障した場合は保証の対象外とするとマウスは明言しているのでOC PROFILEメニューがないのは仕方ないとしても、M-FLASHくらいは残してほしかった。

でも、オーバークロックを禁止するくらいだったら、オーバークロック対応のZ390チップセットをなぜ選んだのか理解に苦しむところ。最初からオーバークロック非対応のQ370チップセットのほうがマウスにとっては都合が良かったんじゃないのかと思う。ただ、Q370はエンタープライズ向けなので、コンシューマー向けやゲーミングを主力に置いているMSIとしては、ほぼ仕様が同じならZ390のほうがOEMマザーボードを作りやすかったんじゃないかと思う。

BIOS更新

mouseモデルBIOS

E7C22IM0.10A

2019年2月18日付でZ390-S01用の新BIOS「E7C22IM0.10A」が配布されていて、AFUWINx64というユーティリティでWindows上からBIOSを更新することになっているんだけど、WindowsからのBIOS更新は稀に失敗することがあるので、そんな方法を使うくらいなら最初からM-FLASHで更新できるようにしておいたほうが安心だったんじゃないかと思ってしまう。基本的に、特に動作上の不都合が発生していなければ、無理に更新する必要はない。

MSIは、2019年1月4日付のニュースリリースでZ390チップセット搭載マザーボード全製品についてDIMMスロットひとつあたり32GBのJEDEC規格準拠DDR4 SDRAMモジュールに対応したとしているけど、これにZ390-S01が含まれているかどうかはこの時点では不明だった。わざわざ「JEDEC規格準拠」と書いているのは、「DC（ダブル・キャパシティ）」という商品名でJEDEC規格外の32GBメモリ・モジュールはこれまでにもあったからだ。

E7C22IM0.10C

更に、2019年4月9日付で「E7C22IM0.10C」が配布された。OEMマザーボードでは初期構成のCPUやメモリ、ストレージデバイスなどが問題なく動作してさえいれば、それ以上の機能向上を図ることは極めて稀で、BIOSを更新すること自体が珍しいと思う。

E7C22IM0.10D

前のBIOSリリースがあってまだ間もないというのに、2019年5月22日付で「E7C22IM0.10D」が配布された。これは、前の「E7C22IM0.10A」と「E7C22IM0.10C」を更新するもので、INTEL-SA-00233で報告されたIntel MEの脆弱性に対策を講じる。ハードウェア・レベルでの脆弱性のため、PCに電源が入っていてインターネットにつながっていれば攻撃を受ける可能性があり、WindowsなどのOSレベルの対策やアンチウィルス・ソフトウェアでは脆弱性を悪用したサイドチャネル攻撃を防ぐことはできない。

セキュリティに関して感度が高いのは悪いことではないけれど、こうも頻繁にBIOSを更新することになるのであれば、なんでM-FLASHを削っちゃったのかとOEM製品開発担当者を問い詰めたいくらい。WindowsからのBIOS更新は本当にリスキーで、ハードウェアの情報を書き換えようとするわけだから、アンチウィルス・ソフトウェアなどがマルウェアと判断してその実行を妨げようとしてBIOS更新に失敗してしまう可能性さえあるし、BIOS更新中に偶発的にでもブルースクリーンが発生しようものなら目も当てられない。

ちなみに、Intel ME（Management Engine）というのは、第6世代Coreシリーズ・プロセッサ以降のための比較的新しいIntel製チップセットに内蔵されている軽量マイクロカーネル・オペレーティング・システムを実行している組込みマイクロコンピュータのこと。ホストOSが動作しているCPUとは独立して動いているものなので、その気になれば普通はアクセスが禁止されているメモリの保護領域を読み取ったりすることもできる。

E7C22IM0.10E

2019年6月12日付で「E7C22IM0.10E」が配布された。これは、前の「E7C22IM0.10A」、「E7C22IM0.10C」及び「E7C22IM0.10D」を更新するもの。ひととおりBIOSイメージを調べてみたけど、マイクロコードにもMRCにも変更はなかった。

E7C22IM0.10K

2019年12月13日付で「E7C22IM0.10K」が配布された。これは、前の「E7C22IM0.10A」、「E7C22IM0.10C」、「E7C22IM0.10D」、「E7C22IM0.10E」及び「E7C22IM0.10I」を更新するもの。E7C22IM0.10Iというのは公式にはアナウンスがなかったバージョンだけど、一部の機種には使われていたものなのかもしれない。ひととおりBIOSイメージを調べてみたら、マイクロコードとMRCに変更があった。

iiyamaモデル/o’zzioモデルBIOS

上記のBIOSの他に、「E7C22IM0.1IA（リリース日不明）」と「E7C22IM0.1IC（2019-04-11）」といったバージョンがあることがわかっている。長らくどういった出自のBIOSか不明なままだったけど、最近ようやく糸口が見つかり、iiyamaモデル用のBIOSである可能性が濃厚になってきた。iiyamaモデルというのはパソコン工房で販売しているBTOパソコンのこと。

ただ、BIOSのバイナリ・ファイルの実体の入手が困難であるため、詳細は不明。上記のmouseモデルBIOSとの相違点などもわからないけど、おそらくPOST画面で表示されるフルスクリーン・ロゴの画像が差し替わっている程度の違いだと推測できる。

なんでこういった推測ができるに至ったかというと、マウスがPC DEPOTブランドの「o’zzioモデル」として出荷しているPCではMicro-ATXサイズのZ390M-S01を使っているんだけど、「mouseモデル」ではBIOSバージョンが「E7C24IM0.10J（イチ・ゼロ・ジェイ）」などとなっているのに対し、「o’zzioモデル」では「E7C24IM0.1OJ（イチ・オー・ジェイ）」となっているため。末尾3桁の中央の桁は出荷先のブランドを示していることは容易に推測できる。だから、「1IC」の中央の「I」は「iiyama」の頭文字ではないかと推定できるというわけ。

「0（ゼロ）」と「O（オー）」や「1（イチ）」と「I（アイ）」は見間違えやすく、英語圏では連番の場合ではIとOを飛ばすのが通例だけど、BIOSはそんなに頻繁に変更するものでもないので、あまり気にしていない可能性はある。

どうして持ってもいない「o’zzioモデル」のBIOSバージョンの命名規則を知ることができたかなんだけど、マウスコンピューターの正規顧客だけが知りうる情報をフル活用して調査した、とだけここでは書いておく。

MSIバージョンBIOS

Z390-S01はOEMマザーボードなので、正式にMSIから公開されている情報はないと思い込んでいたけど、偶然見つけた中国語版のWEBサイトに情報が掲載されていて、BIOSのバイナリ・ファイルも配布されていた。これは盲点だった。マウス向けに出荷しているBIOSとは別に、MSIで独自にBIOSを並行ビルドして配布しているようだ。

Z390-S01

Ultrabook, Celeron, Celeron Inside, Core Inside, Intel, Intel Logo, Intel Atom, Intel Atom Inside, Intel Core, Intel Inside, Intel Inside Logo, Intel vPro, Itanium, Itanium Inside, Pentium, Pentium Inside, vPro Inside, Xeon, Xeon Phi, and Xeon Inside are trademarks of Intel Corporation in the U.S. and/or other countries. © 2016 NVIDIA Corporation.

  • M7C22v1.1 (Z390-S01ユーザーマニュアル PDF形式)

MSIが正式に配布しているBIOSなので、Z390-S01のBIOSをこれらに書き換えても問題なく動作はするだろう。中国語版のWEBサイトで配布されているものだけど、BIOSのインタフェース言語は英語が基本なので、設定項目が読めないということもないだろう。しかしながら、MSI版への書き換えは推奨しない。販売店からリリースされたものでないBIOSへの書き換えなどはやらないほうが無難だ。

更に言えば、マウスから出荷されているPCのZ390-S01はM-FLASHが無効化されているので、どうやってMSI版のBIOSに書き換えるのかは各自で考えてもらうより他にない。マウスが配布しているBIOSはM-FLASHを使わずに書き換えるので、MSI版のBIOSに書き換える方法もあるだろうけど、他製品のBIOSを間違って書き込んでしまわないようにするための安全装置、様々なセキュリティやプロテクトを解除するなど、ハッカーのような知識が必要で、はっきり言って楽ではない。簡単に思いつく方法をひとつ試してみたけど、プロテクトに阻害されてBIOSのフラッシュROMの書き換えまで進まなかった。

また、BIOSの書き換えに伴ってOEM版のOSの起動に必要な情報も書き換えてしまい、別のマザーボードに変わってしまったと判断されてWindowsのデジタル認証が通らなくなってしまう可能性もあるので、どうしてもやりたいならば、そういったリスクがあることも承知の上で自己責任で試してほしい。

Z390-S01のMSIバージョンBIOS一覧
BIOS 更新内容 MRC CPUID Rev. 備考
E7C22IMS.100
（7C22v10）
  • New BIOS Release
 0.7.1.80 906EA 9A  
906EB 9A  
906EC 9E  
E7C22IMS.140
（7C22v14）
  • Improved memory compatibility.
  • Improved the adaptive rule of Intel Thermal Velocity Boost when overclocking.
  • Optimized CPU Vcore voltage under Offset Mode for 9th CPU.
  • Improved M2 Genie function.
  • Improved S5 wake up function.
 0.7.1.95 906EA AA 変更
906EB AA 変更
906EC A2 変更
E7C22IMS.150
（7C22v15）
  • Add TG setting
  • Optimize M.2 Genie.
  • Improve S4 resume issue.
  • Improve Intel 750 nvme compatibility.
 0.7.1.95 906EA AA 同上
906EB AA 同上
906EC A2 同上
906ED AA 追加
E7C22IMS.160
（7C22v16）
  • Update RST driver to 17.2
  • Update Microcode to support upcoming cpu.
 0.7.1.95 906EA AA 同上
906EB AA 同上
906EC A2 同上
906ED B0 変更
E7C22IMS.170
（7C22v17）
  • Update RST driver to 17.5
  • Update Microcode.
 0.7.1.110 906EA B4 変更
906EB B4 変更
906EC BE 変更
906ED BE 変更
E7C22IMS.180
（7C22v18）
  • Update Microcode.
  • Improved TPM function.
 0.7.1.112 906EA CA 変更
906EB CA 変更
906EC CA 変更
906ED CA 変更

マイクロコード（CPUID）の追加

新BIOSの更新内容は「動作の安定性を向上した」というもので、2019年6月現在で日本未発売の第9世代CPU新モデル用のマイクロコードや、当初の仕様を超える大容量メモリ・モジュールへの対応など、互換するハードウェアが追加されたというものではないと思っていた。しかし、ひょっとすることがあるかもしれないと思い、UEFITool NE A55を使ってBIOSイメージ・ファイルを解析してみたところ、E7C22IM0.10CからCPUID「906ED」のマイクロコードが追加されていた。各BIOSとCPUIDの対応は次の表のとおり。

BIOSの対応CPUID
BIOS CPUID Rev. Date 備考
E7C22IM0.10A 906EA AA 2018-12-12  
906EB AA 2018-12-12  
906EC A2 2018-09-29  
E7C22IM0.10C 906EA AA 2018-12-12 同上
906EB AA 2018-12-12 同上
906EC A2 2018-09-29 同上
906ED B0 2019-02-04 追加
E7C22IM0.10D 906EA B4 2019-04-01 変更
906EB B4 2019-04-01 変更
906EC AE 2019-02-14 変更
906ED B8 2019-03-17 変更
E7C22IM0.10E 906EA B4 2019-04-01 同上
906EB B4 2019-04-01 同上
906EC AE 2019-02-14 同上
906ED B8 2019-03-17 同上
E7C22IM0.10K 906EA CA 2019-10-03 変更
906EB CA 2019-10-03 変更
906EC CA 2019-10-03 変更
906ED CA 2019-10-03 変更

CPUIDはCPUのモデルを特定するものではなく、マイクロアーキテクチャを特定するものなので、ある個体のCPUがどのCPUIDに属するかはS-specを確認しないと正確なところはわからない。S-specはヒートスプレッダに刻印してあるけど、BOX版の場合はパッケージにも書いてある。

おおまかに分類すると、906EA 及び 906EB が第8世代Coreシリーズ・プロセッサで、906EC 及び 906ED が第9世代Coreシリーズ・プロセッサなんだけど、ナンバリングでは第9世代のCore i5-9400FのCPUIDが906EAだったり、Core i3-9350KのCPUIDが906EBだったりする。i5-9400FはU0ステッピング、i3-9350KはB0ステッピングといって、第8世代の技術や設計を流用しているためなんだけど、正確に識別できないので第8世代対応マザーボードのBIOS更新が必要ないというわけでもない。第9世代にも初期生産型のP0ステッピングと脆弱性などを改善したR0ステッピングの2種類があり、同じi9-9900Kやi7-9700KでもR0ステッピングで製造されているものはBIOSの更新をしないと正常に動作しない。

免責事項

念のため釘を刺しておくけど、CPU換装はマウスの保証規定に反する改造行為なので、本記事を根拠としてBIOSが対応したと判断してCPUを換装する場合は完全に自己責任となる。換装中や換装後に発生した問題についてはマウスをはじめ誰も助けてくれないし、上記の表はBIOSイメージの調査結果を書き留めているに過ぎないので換装後の動作を保証するものではない。換装後に動作しなかったり、Windowsのデジタル認証が解除されるような事態に陥ってしまったとしても問い合わせや苦情については一切受け付けないのでご承知おき願いたい。

特に、R0ステッピングのCPUを既存のシステムに導入した場合、BIOSが対応していてもWindowsカーネルが新ステッピングに対応できないために正常に動作しないことがインターネットの記事で報じられている。安定運用にはWindowsのクリーン・インストールが必須という厄介な代物になってしまった。最近のOEM版Windowsはインストール・メディアが付属しないので再インストールの方法はひとつではなく、事前準備も含めてその手順も決して簡単とは言えない。イーサネットもまともに使えない状態でドライバのインストールから始めなければならないので、インターネットに接続できる2台目のPCがないと、怖くてOEM版Windowsのクリーン・インストールなんてできない。システムをゼロから再構築する自信がない人は、悪いことは言わないので安易なCPU換装はやめておいたほうがいい。CPUを自由に換装したり、気軽にOSを再インストールしたりしたいのであれば、最初からPCを自作するべきだ。

MRCリビジョン

2019年初頭にあったZ390チップセット搭載マザーボードのトピックは、従来ひとつのDIMMスロットにつき最大16GBのメモリ・モジュールまで、4スロット合計で64GBまでしか搭載できなかったものが、1スロットあたり32GBに拡張され、システム・メモリを最大128GB搭載できるようになったことだ。ネットの記事によると、IntelがMRC（Memory Reference Code）を更新したことで実現したということだったので、Z390-S01のMRCリビジョンを調べてみた。

ノースブリッジ（MCH = Memory Controller Hub）はCPUに統合されていて独立したハードウェアとしては既に廃止されているけど、概念だけは残っているのでPCIのホスト・ブリッジのレジスタを調べることでメモリ・コントローラのステータスを知ることができる。CPU-Zを使ってリポートを出力させるとB:00h D:00h F:00hがノースブリッジではなく、ホスト・ブリッジに割り当てられていることがわかる。

PCI Devices
-------------------------------------------------------------------------

Register space PCI Express, base address = 0x0E0000000

Description Host Bridge
Location bus 0 (0x00), device 0 (0x00), function 0 (0x00)

Intel Arkにあるデータシート「8th and 9th Generation Intel Core Processor Families and Intel Xeon E Processor Family Datasheet, Volume 2 of 2」の「3. Host Bridge/DRAM Registers」を参照すると、Host Memory Mapped Register Range Base（MCHBAR）の位置がホスト・ブリッジのレジスタ・ベース・アドレスからOffset+48hに格納されていることがわかる。これを元にして、RW – Read & Write Utilityを使ってメモリにマップされているレジスタのダンプを表示させる。すると、当該アドレスはFED10000hだとわかる（末尾の1はフラグなので無視）。

次に、同データシートの「7.42. MCDECS_CR_MRC_REVISION_0_0_0_MCHBAR_MCMAIN」を参照すると、MCHBARのベース・アドレスからOffset+5034hにMRCのリビジョン情報が格納されていることがわかる。同じくRWでFED15000hからのメモリ・ダンプを調べると、「0007015F」という値が格納されている。左から8ビットずつ、「Major」、「Minor」、「Revision」、「Build #」の順に並んでいるので、MRCリビジョンは0.7.1.95だとわかる。

念のため、HWiNFO64のSMBIOS DMI情報からマザーボードに実装されているファームウェアのバージョンを調べてみると、0.7.1.95で間違いなかった。

16進数でのMRCリビジョンがわかったので、UEFITool NE A55でE7C22IM0.10Dのイメージ・ファイルを開いて「0007015F」のHex Patternで検索をかけてみると、「SiInitPreMem」というモジュールのTE Imageに該当するデータがあった。同モジュールにはPCに電源を投入した直後にメモリ・トレーニングを実施したり、メモリを初期化するコードが入っている。

ところが、手持ちのZ390-S01用BIOSイメージのMRCリビジョンは全部0.7.1.95だったので、新しいのか古いのかわからない。そこで、同じMSI製のZ390-A PROのBIOSと比較してみた。メモリ互換性向上が明記されているBIOSバージョンでは0.7.1.80から0.7.1.95にリビジョン・アップしていた。これだけ見ると、Z390-S01も32GBメモリ・モジュールに対応したかのように見えてしまうけど、HWiNFO64のSMBIOSの解析結果によると最大物理メモリ容量は64GBで変わっていなかった。

そこで更に調査範囲を広げ、ASUSやASRockのZ390マザーボード用BIOSに組み込まれているMRCのリビジョンがメモリ互換性向上の前後で変わっているかどうか同様の方法で調べてみた。MRCリビジョンが書き込まれている部分の前後のデータにはメーカーやバージョンには影響を受けない普遍的な特徴があり、それを検索することでMRCリビジョンを特定できる。調査結果は次の表のとおり。

BIOSのMRCリビジョン
BIOS MRC Rev. Date 備考
MSI Z390-S01（マウス版）
E7C22IM0.10A 0.7.1.95 2019-02-18  
E7C22IM0.10C 0.7.1.95 2019-04-09  
E7C22IM0.10D 0.7.1.95 2019-05-22  
E7C22IM0.10E 0.7.1.95 2019-06-12  
E7C22IM0.10K 0.7.1.112 2019-12-13  
MSI Z390-S01（MSI版）
E7C22IMS.100 0.7.1.80 2018-09-27  
E7C22IMS.140 0.7.1.95 2019-01-17 Improved memory compatibility.
E7C22IMS.150 0.7.1.95 2019-02-22  
E7C22IMS.160 0.7.1.95 2019-03-21  
E7C22IMS.170 0.7.1.110 2019-08-30  
E7C22IMS.180 0.7.1.112 2019-12-25  
MSI Z390-A PRO
E7B98IMS.130 0.7.1.80 2018-11-15  
E7B98IMS.140 0.7.1.95 2019-01-18 Improved memory compatibility.
ASUS ROG STRIX Z390-F GAMING
ROG-STRIX-Z390-F-GAMING-
ASUS-0702.CAP		 0.7.1.66 2019-01-18  
ROG-STRIX-Z390-F-GAMING-
ASUS-0805.CAP		 0.7.1.66 2019-02-01 Supported JEDEC standard DDR4 32GB memory.
ASRock Z390 Extreme4
Z39EX42.00 0.7.1.72 2018-11-21  
Z39EX42.30 0.7.1.72 2019-01-16 Improve the memory compatibility.

意外にも、ASUSやASRockのマザーボードはメモリ互換性向上を謳っているものの、MRCリビジョンが変わっていないことが判明した。特に、ASUSは明確にJEDEC規格32GBメモリ・モジュールをサポートしたと明言している。つまり、MSIのマザーボードではMRCリビジョンが上がっているからと言っても、32GBメモリ・モジュールに対応したとは断言できない。

MRCは、その名のとおり「リファレンス・コード」なので、Intelが「こんな風にすると第9世代Coreシリーズ・プロセッサは32GBメモリに対応できるよ」と示したものだ。リファレンス・コードという用語はIT用語辞典では次のように説明されている。

リファレンスコード (reference code)

ある技術や規格をソフトウェアで実装する際にお手本となる標準ソースコード。開発元などが提供する実装例で、技術の仕様書や標準規格などを忠実に実装したもの。

仕様書などでは特定の状態における細かい動作などを定義しきれないことが多いため、開発者はリファレンスコードと同じ挙動になるよう実装を行うことにより、その技術を利用する他のソフトウェアなどとの相互運用性を高めることができる。

リファレンスコードは実装の標準を示す目的で開発されるため、最適化や高速化などのチューニングは基本的には行われず、最も素直に、平易に技術を実装したものが多い。そのままのコードが実際の製品などに使われることは想定していない場合が多く、実際、そのままでは実行速度や必要なメモリ容量などで実用に耐える十分な性能が出ないことが多い。

出典：IT用語辞典 e-Words

MRCはC言語で書かれたシンプルなソースコードでマザーボード・メーカーに配布されるため、バイナリコードとして配布されるマイクロコードとは異なり、それをまったく改変せずにまるごとBIOSに組み込む必要はない。MRCを受け取ったメーカーがIntel作成のコードを調べた結果、大規模な変更が必要なく、独自にチューニングすることでJEDEC規格のDDR4 32GBメモリ・モジュールに対応できると判断したのであれば、MRCリビジョンを更新しなくてもよいことになる。要は、各メーカーの味付け次第ということだ。

少し前までの青色や灰色の背景の古典的なBIOS画面では「Main」タブにMRCリビジョンが表示されていたものだけど、GUI化されてから表示されなくなったのはMRCリビジョンが必ずしも重要ではなくなったからなのかもしれない（ただし、マザーボード・メーカーに関わらず、AMI BIOSを解析すると「Memory RC Version」という表示項目が残っているのが確認できる）。

もっとも、Z390-S01以外のZ390マザーボードの現物を持っていないので、ASUSやASRockのマザーボードをシステムに組み込んだ時に物理メモリの最大容量がどのように認識されるかは確認のしようがない。あくまでもBIOSイメージを解析しただけの理論上の推定に過ぎないことはご承知おき願いたい。

32GBメモリ・モジュールをDIMMスロットに装着してみて認識するか確認すれば一番手っ取り早いんだろうけど、2019年6月現在では、日本ではECC無しでアンバッファードDIMMのDDR4 32GBメモリ・モジュールは入手できない状態にあった。欧米では少しずつ流通していたけど、すぐお隣りの国で設計されたものなのに日本では手に入らないというのは実に皮肉なことだ。2020年に入ってからはSamsung製以外のデュアル・ランク32GB UDIMMの製品も増え、2万円前後で入手できるようになったので、128GBメモリ環境構築の敷居は低くなった。

1枚で32GBのSamsung純正DDR4メモリが店頭販売中、実売2.5万円

Samsung純正モジュールを採用した容量32GBのDDR4メモリ「M378A4G43MB1-CTD」が、パソコンショップ アークで販売中だ。

3.7万円から買えるSamsung純正のDDR4 32GBメモリー

128GB物理メモリ環境構築可能情報

MSIの公式サイトでZ390-S01のBIOSに関する正式な情報を入手できたので、MRCリビジョンが0.7.1.95になっているE7C22IM0.10A以降はJEDEC規格32GBメモリ・モジュールを認識する可能性が高くなった。

検証はしていないので、保証はできないけど、E7C22IM0.10KのBIOSを使用している場合において、Crucialの「CT32G4DFD8266（DDR4-2666 32GB 2-Rank UDIMM）」を4枚使用した時、128GBで認識し、Windows 10のシステム情報でも「実装メモリ（RAM）」に「128GB」と表示されたという有志からの情報を得ている。認識していることと、実際のメモリ空間としてすべてのメモリ・アドレスを使用できるかどうかは関係がないので、運用してみた結果の続報を待たなければならないけど、少なくとも、モジュールをまったく認識しないということはなく、メモリ・モジュールへの投資そのものは無駄にはならないことだけは間違いない。

おまけ

「Favorite」メニューからデフォルト・ホームページを「M-FLASH」に設定することで、M-FLASHのメニュー画像だけ表示させることができた。面白いスクリーン・ショットが撮れたので載せておく。くれぐれも勘違いしないで欲しいんだけど、Z390-S01のM-FLASHは無効化されている。意外と、M-FLASHを実行できないようにインタフェースが制限されているだけで、M-FLASH本体のコードは残ってたりするんじゃないかな。BIOSから機能をまるごと削除するって控え目に言っても大変そうだし。

よくある質問

Q1. 自分のPCのBIOSと、記事記載のBIOSとはバージョン番号が異なるが、どちらが新しいBIOSか？

A1. マザーボードの型番は同じでも、メーカーの判断で改良やマザーボードに採用されているハードウェアの変更等に伴ってBIOSをまったく異なるものに変更することがある。情報はナマモノであり、記事に書いたそばから陳腐化していくものなので、記事記載のBIOSバージョンが最新とは限らない。枝分かれしたBIOSについては調べようがないため、バージョン番号がまったく異なる場合、どちらが新しいかはわからない。なお、記事記載のBIOSバージョンに誤記はない。

Q2. 最新のBIOSをダウンロードできるWEBページのURLを教えてほしい。

A2. リテール版として一般に販売されているマザーボードとは異なり、Z390-S01はOEMマザーボードであり、誰でもアクセスできる場所にBIOSが公開されているわけではない。マウスコンピューターから購入したPCの場合、ダウンロードのためには「U1～」から始まるシリアルナンバー（下図参照）をサポートページで入力することが必要で、サーチエンジンによる検索ではヒットしない場所にある。パソコン工房から購入したPCの場合、シリアルナンバーが「U3～」か「U4～」で始まっていたり、採番の方法が異なるため、同ページに入力してもダウンロードページが開けるとは限らない。

©Mouse Computer Japan

 

Q3. どこを探しても最新版のBIOSが見つからない。BIOSのバイナリ・ファイルを電子メールで送ってほしい。または、代理してBIOSを公開してほしい。

A3. 購入元の販売店からBIOSの更新を指示されていない場合、BIOSは更新しなくて良いという判断だと理解するべき。無理に最新版のBIOSを探し当てる必要はない。また、マウスコンピューターから正規の手段で購入したPCかどうか当ブログでは判断できないため、BIOSのバイナリ・ファイルを個別に送ることはない。BIOSを更新したことでトラブルが発生したとしても当ブログは責任を持てない。

また、BIOSが更新されるたびにバイナリ・ファイルを希望者全員に送付しなければならなくなるため、現実的ではないし、当ブログはそういったサービスを提供しない。不特定多数がアクセス可能な場所にBIOSを公開することもない。初心者が不用意にBIOSを更新しようとしてトラブルが続発する事態のほうが問題と考えている。

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