PC/AT互換機

PC/AT互換機とは、IBM PC ATの互換機であるパーソナルコンピューターであり、広義にはその後の拡張を含めたアーキテクチャの総称。16ビット以降のPCのデファクトスタンダードとなった。世界的にはIBM PC互換機、単にPCとも呼ばれる。日本ではDOS/V機などとも呼ばれる。当記事では1981年の初代IBM PC以降の「IBM PC互換機」を含めて記載する。

1. 名称
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世界的には「IBM PC互換機」と呼ばれる場合が多い。その「IBM PC」とは、1981年にIBMが発売したオリジナルのIBM PCで、更には後継のIBM PC XT、IBM PC ATを含めたシリーズを指す。従って「IBM PC互換機」とは、そのシリーズのアーキテクチャを受け継ぐ互換機の事であり、広義にはIBM社自身の後の製品も含まれるが、IBM社製品でも独自仕様など異なるアーキテクチャのものは含まれない。また「IBM PCクローン」は初期の比較的単純な複製品を指す場合が多い。また主にMacintoshと対比させて、単に「PC」「PCs」と総称する場合も多い。

日本では以下の経緯もあり「PC/AT互換機」や「DOS/V機」などの表現が普及した。

日本では普及時期が1990年のDOS/V登場以降で、当時は「PC/AT互換機」が普及していた。
日本では「IBM PC」の知名度が低く、日本IBMの独自仕様PCや、PC-9800シリーズなどと誤解されやすかった。
後にWindows 95が導入メディアを「PC-9800シリーズ用」と対比して「PC/AT互換機用」と表記した。なお大手メーカーの多くはブランド戦略やサポート範囲上、「互換機」の表現を使用しない傾向があり、コンパックは日本でのDOS/V参入時に「業界標準機」、日本電気はPC/AT互換機であるPC98-NXシリーズ発売時に「世界標準機」と呼んだ。

2. 概説
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米国を始めとする世界的には1980年代以降、パーソナルコンピュータ の大多数はMacintoshやタブレット端末を除くとPC/AT互換機であり、デファクトスタンダードとなっている。また各種のスーパーコンピュータや産業用機器、携帯情報端末などのベースとしても使用されている。

PC/AT互換機はオリジナルのIBM PC ATとハードウェアとソフトウェアの両面で互換性を持つところから出発したが、現在では拡張を重ね、ATバスやHDDのインターフェース、キーボード・マウスのコネクタを含めてハードウェア面の互換性はほとんど失われている。しかし、ソフトウェア面から見れば、ほぼ後方互換性を持つCPU  やディスプレイ仕様などを引き継いでいる。このため現在ではPC/AT互換機とは「オリジナルのPC/ATと直接の互換性があるマシン」という意味ではなく、「PC/ATをベースにソフトウェア面の後方互換性を維持しながらも、各種の拡張や標準化を重ね、事実上の標準を確立したマシンや仕様の総称」といえる。

事実上、1980年代後半から日本を除く世界的なPCのシェアの過半はPC/AT互換機で占められ、ハードウェアやBIOSのインタフェースを共通にすることで、ソフトウェアや周辺機器がメーカーを問わずどのPCでも利用できる様になった。なお、日本では1980年代の半ば頃から1990年代の前半頃まで、日本語で使用できるシステムを実用化させた日本電気のPC-9800シリーズが市場をほぼ独占していたが、1990年代半ばよりPC/AT互換機が普及した。

PC/AT互換機がデファクトスタンダード化した後には、多くの互換機メーカーや、台湾などを中心とした部品メーカーが登場し、競争によるコストダウンが進み、事実上の標準PCの地位を築いた。これにより、低価格なホビーPCや独自規格はMacintoshシリーズを除いて1990年代半ば以降ほぼ消滅し、PC市場はPC/AT互換機が寡占するようになった。また、AppleのMacintoshシリーズも2005年にIntel系CPUを採用しPC/AT互換機となった。ただし、2020年に自社開発のAppleシリコンへの移行を発表している。

PC/AT互換機の仕様は各社や各種標準化団体によるデファクトスタンダードの積み重ねであり、汎用の部品を組み合わることにより比較的容易にコンピュータを作成できる。このため大手メーカーの他、零細なガレージメーカー、ショップブランド、BTO、個人による自作パソコンなども広く存在している。ただし、組み合わせによっては、各ベンダーによるサポートの有無、サポートのレベルの違い、また、特定のパーツの組み合わせで問題が発生するいわゆる相性なども存在し、サポート外の部分には自己責任が求められる。

3. 歴史
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3.1. IBM PC互換機の誕生
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IBMによって発売された、1981年のオリジナルのIBM PC、1983年のマイナーチェンジであるIBM PC XT、1984年のIBM PC ATは大ヒットとなり、ビジネス用途を含め広く普及し、多数のアプリケーションソフトウェアや周辺機器が市場に普及したが、合法的な互換機や標準化の試みにより、段階的に互換機市場が形成されていった。

1981年に発売されたオリジナルのIBM PCは、短期間でパソコン市場に参入するためにCPU、メモリ、入出力デバイス、周辺ロジックに市場で入手可能な汎用の部品ならびに既存のソフトウェアのみを用いて構成され、拡張スロットにビデオカードを追加する事によってビデオ機能を拡張することが容易であった。更にIBMはアプリケーションソフトウェアや周辺機器の開発のためにマニュアル中に回路図やBIOSのソースコードを公開し、サードパーティー製品の普及に努めた。またIBM PC用の主要なオペレーティングシステムであるPC DOSの普及のため、開発元のマイクロソフトが他メーカーにOEM供給する事を許可した。IBM以外の各社へ提供したDOSは、当初はOEM先の各社の名称がつけられたが、総じてMS-DOSと呼ばれるようになった。IBMは後にこれらをオープンアーキテクチャと呼んでいる。但し、互換機の作成にはBIOSが必要であり、公開されているBIOSのソースコードをそのまま使用する事は著作権侵害となるため、当時IBMは互換機自体の作成は避けられると考えていた。

互換機のうち、初期に登場した各オリジナルのコピーに近いものをクローンと呼ぶ。クローンは先行したApple IIなどでも存在したが、その中にはBIOSなどの著作権を侵害しているものも含まれる。1982年のコロンビア・データ・プロダクツによるMPC [1] は、クリーンルーム設計による著作権侵害とならない互換BIOSを搭載し、初めての合法的なIBM PC互換機とされている。またCPU周辺の回路を構成する部品等については、当初は汎用のTTL等を用いていたが、市場性があるとみたLSIメーカが同等の回路を集積した安価な互換LSI等を供給し始め、後にはわずかな数のチップに集積されたチップセットが提供される様になった。これらにより合法的な互換機の作成が容易となった。

1982年には代表的な互換機メーカーであるコンパックが設立され、1983年出荷のCompaq Portableもクリーンルーム設計による互換BIOSを搭載した。さらに、1984年にはBIOSメーカーであるフェニックス・テクノロジーズがクリーンルーム設計による互換BIOSを各メーカーに供給開始し、後にはアメリカンメガトレンドなども参入し、合法的な互換機市場が広く形成された。

3.2. 上位互換による互換機市場の確立
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1986年 コンパックがIBMに先駆けて80386 CPUを採用した際に、従来のXTバスやATバスにバスブリッジを導入し、CPUのクロックと外部バスのクロックを分離した。これは後にEISA陣営によりISAバスと呼ばれ、さらにIEEEで標準化された。このことはIBMオリジナルの各モデルのローカルなバス規格であったXTバスやATバスが標準化され、コピーから生まれた互換機が、以後は独自に高速CPUを搭載したり周辺機器を設計することが可能となり、PC/AT互換機市場が確立した。

ハードディスクの規格も当初のST-506やESDIから、1986年にコンパックとコナー・ペリフェラルが開発したIDE、さらには標準化されたATA、SATAが主流となり、特定メーカーの影響力は低下した。

ディスプレイの規格も、上位互換が徹底され、各社による拡張とデファクトスタンダード形成が継続した。オリジナルのIBM PCで採用されたMDAとCGAでは、CGAはMGAの全ての画面モードを含んでいた。次にIBM PC ATで採用されたEGAには、CGAの全ての画面モードと追加された画面モードが含まれた。各社はEGAに独自の解像度や色数のモードを追加して速度や価格を競い、これらはスーパーEGAと総称された。更にIBM PS/2で採用されたVGAには、EGAの全ての画面モードが含まれた。従来のPC AT用にもATバス用のVGAアダプターが発売された。各社はVGAと上位互換性を持つビデオチップやビデオカードを発売し、これらはSVGAと総称された。後にSVGAでは一部の画面モードがVESAで標準化された。後のXGAもVGAの上位互換であった。これらの画面モード切替は、ユーザーがハードウェア的な切替操作をすることなく、ソフトウェアが行えた。なおHercules Graphics Cardや8514/Aなどは、EGAやVGA等の画面モードを内蔵するのではなく、EGAやVGA等と共存することができた。またBIOS画面やOSのインストール画面などではデファクトスタンダードとなった画面モードを使用する事で、互換性と拡張性を両立できた。

3.3. 規格競争とIBMの影響力の低下
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CPUやメモリの性能が上がるなかで、従来のATバスは性能や機能の限界が表面化してきた。1987年、IBMが発売したPS/2は、次世代バスとして従来のATバスとは互換性の無い新しいマイクロチャネルを採用したが、その使用にはライセンス料の支払いが求められた。対抗する互換機メーカーはISAを拡張したEISA規格を掲げ、規格競争が行われた。しかし、いずれの規格も法人向け上位モデル以外には広く普及せず、従来のATバスが使われ続けた。このため特にグラフィック専用の中継ぎ的な規格として1992年にVLバスが策定され一時普及したが、後に多種のデバイスを扱える幅広い標準化を掲げたPCIが登場すると、両陣営とも段階的に移行してデファクトスタンダードとなった。

なおIBM PS/2で採用されたMCAは普及しなかったが、ディスプレイ規格であるVGA、キーボード・マウス用のPS/2コネクタ、3.5インチフロッピーディスクなどは、その後の各社SVGAを含めて「PC/AT互換機」のデファクトスタンダードとなった。

3.4. 性能向上と「Wintel」の影響力増大
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上述のようにオリジナルのIBM PCは16ビットCPUである8088であったが、1985年には32ビットCPUのIntel 80386が登場し、1986年にはコンパックが搭載した。当初はMS-DOSなどで高速な16ビット環境として使用されていたが、OSの32ビット対応も段階的に進展した。

1990年代にはいわゆるWintelが規格主導権を持つようになり、CPUへのRISC技術導入を契機に1994年、IBM・Apple・モトローラはPowerPC搭載パーソナルコンピュータの規格を発表し、対抗するインテル・HPはIA-64を発表したが、どちらも一般のPC/AT互換機には普及せず、以後もx86のソフトウェア互換性を維持しつつ性能向上が継続した。

2000年代にはCPUの64ビット化が進んだ。インテルのIA-64が広く普及しなかった事もあり、2003年にAMDが出荷開始したIA-32の64ビット拡張である「AMD64」が普及した。2006年にインテルも同規格を「Intel 64」としてリリースしたため、この64ビット拡張はx64 と総称され、PC/AT互換機でのデファクトスタンダードとなり、WindowsなどのOSはIA-32用とx64用が用意された。

Wintelの増収増益の一方で、PCのコモディティ化の波により伝統的なPCメーカーが衰退し、業界再編が進行した。2002年、互換機市場の創成期からのリーダーであったコンパックはヒューレット・パッカードに買収された。2004年、元祖IBM PCを生んだIBMはPC事業をレノボに売却した。2007年、家庭向け低価格PCの小売大手のパッカードベルはエイサーに買収された。他方、受注直販方式により在庫を最低限としたデルやゲートウェイがシェアを増加したが、2007年 ゲートウェイもエイサーに買収された。また日本では、2011年にNEC、2017年に富士通がPC事業でレノボと提携した。

3.5. レガシーフリー
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レガシーフリーPC、PCシステムデザインガイドも参照

その他のハードウェア面では、いわゆるレガシーデバイスを代替するデバイスへ移行した。具体的には、キーボードの接続はATコネクタからPS/2コネクタを経由してUSBに、マウスの接続はバスマウスからシリアルポート、PS/2コネクタを経由してUSBに、プリンターの接続はパラレルポートからUSBに、などである。なお、フロッピーディスクのインターフェースは削除されている。

しかし、ソフトウェア面ではアプリケーションプログラムの後方互換性はほぼ維持されている。また、パーソナルコンピュータ以外の用途を含め「x86サーバー」「x86システム」と総称される事も増えている。

以上のように、当初はIBM製品のクローンから始まったAT互換機だが、各種の規格争いと標準化を繰り返して発展しており、現在は、IBMはほぼ撤退し、有力メーカーやインテルでも市場の支持を得られない規格は普及しないデファクトスタンダードとなっている。

3.6. 年表
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オリジナルのIBM PCを含め、歴史的にIBM PC互換機に大きな影響を与えたものには以下がある。

{| class="wikitable" style="font-size: 85%;" style="text-align:left"|+ IBM PC互換機の年表 ! 年 !! 世界 !! 日本 |-　 !1981 ||IBMがIBM PC発売→x86-64  |x86-64 |- !CPU |80286 動作クロック6MHz |80386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4
K6, Athlon, Athlon XP, Geode, FX, Phenom, Turion X2, Opteron, Eden, 6x86, MediaGXその他
動作クロックは数十MHzから3.5GHz程度 |Intel Core,Xeon
AMD Ryzen, APU, EPYC
Atomその他
マルチコア・マルチプロセッサに対応
動作クロックは3GHzから4GHz前後 |- !BIOS |BIOS |BIOS→UEFI |UEFI |- !フォームファクタ・電源 |AT |AT, ATX, MicroATX, ITX |ATX, MicroATX, ITX |- !メモリ |512KB |FPM DRAM, EDO DRAM, SDRAM, RDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM

数MBから16GB程度 |DDR4 SDRAM 4Gから32GB程度 |- !内部バス |ATバス |ISAバス、EISAバス、VLバス、PCI、AGP、PCI Express |PCI Express |- !画面 |640×350, 64色中16色表示  |640×480, 800×600, 1024×768から1920×1200 8〜16〜24ビットカラー

ウインドウアクセラレータ→GPU |1024×768から7680×4320 24ビットまたは30ビットカラー、ハードウエアによる3D描画, マルチディスプレイ
横長のものが多い タッチパネルなど |- !モニタ |ブラウン管 |ブラウン管→LCD |LCD、有機EL |- !モニタ |D-Sub15ピン |D-Sub15ピン、コンポーネント端子 、DVI |DVI→HDMI、DisplayPort |- !オーディオ |ビープ音 |Sound Blaster16Audio Codec 97 →Intel High Definition Audio

S/PDIF接続音源 |Intel High Definition Audio、S/PDIF、USB接続音源、Apple T2など |- !キーボード |84キー→101キー |5から30MB |数百MBから10TB |500GBから18TB
|- !HDD |ESDI |ATA, IDE, SASI, SCSI,Serial ATA, eSATA |Serial ATA, USBM.2, NVMe

iSCSI, SAS, FC |- !光学ドライブ |なし |CD-ROM, CD-R , DVD-ROM  |スーパーマルチドライブ、Blu-ray 非搭載化、外付け化も進む |- !その他補助記憶装置 | |MO, ZIP, PD, DVD-RAMメモリーカード、USBメモリ |SDメモリーカード、USBメモリ SSD |- !外部 拡張ポート |シリアル、パラレル |シリアル、パラレル、PCカード・ CardBus ・ExpressCard、USB1.x/2.0、IEEE 1394 |USB3.0以降USB Type-C, USB PD, Thunderbolt |- !ネットワーク |オプション |モデム、イーサネット Wi-Fi 、IrDA |イーサネット  Wi-Fi , Bluetooth |- !電源管理 |なし |なし→APM→ACPI |ACPI |- !OS |PC DOS |Microsoft Windows 32bit
PC-UNIX
OS/2、BeOS、NetWare |Microsoft Windows 64bit PC-UNIX
|- !消費電力 |不明 |数十から500W程度 |30Wから2000W |- !用途 |ゲーム、汎用業務端末、端末 |パソコン、各種サーバ、クライアント、一部組み込みシステム、アーケードゲーム基板 |パソコン、各種サーバ、オープンシステム端末、スーパーコンピュータ 組み込みシステム
アーケードゲーム基板 |- |}

インテル製CPUを採用したIntel Macと呼ばれるMacintoshのハード構成は、ほぼ現行のPC/AT互換機と共通である。

4. 脚注
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4.1. 注釈
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4.2. 出典
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5. 参考文献
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6. 関連項目
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ISA
VLバス
EGA
ATX
自作パソコン
コンパック
PCオープン・アーキテクチャー推進協議会

7. 外部リンク
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