Думается, одними лишь средствами аппаратной диагностики проблему определить

Думается, одними лишь средствами аппаратной диагностики проблему определить не удасться. Лучше написать циклический фрагмент кода под ДОС с выводом в порт 80 своих контрольных точек, а затем соображать, где возникает проблема: от CPU до NB, от NB до SB, на PCI или где-то в другом месте. И это при условии, что в ДОС повиснет, ибо не факт.