Материнская плата компьютера и как она работает

Устройство материнской платы и характеристика ее основных устройств

В состав персонального компьютера входит множество компонентов, которые обмениваются данными, обрабатывают их и передают пользователю. Каждый узел наделен определенным узкоспециализированным функционалом. Большая часть таких элементов располагается в одной конструктивно законченной системе – материнской плате (материнке).

Такая плата носит название системной, представляет собой основу любого компьютера. Можно встретить обозначение МВ – английская аббревиатура от слова «motherboard».

Все компоненты персонального компьютера подключаются к главной плате напрямую, либо с помощью стандартных кабелей. В большинстве моделей системных блоков плата размещена в вертикальном положении. Конструкцию фиксируют к одной из стенок блока.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Материнская плата является прямоугольным изделием из стеклотекстолита с множеством деталей и разъемов, соединенных с помощью проводящих элементов.

К основным функциям материнской платы относят:

• транспортировка сигналов управления от центрального процессора к различным узлам;
• информационный обмен между процессором и памятью, включая постоянную и оперативную;
• организация устройств долгосрочного хранения данных, включая жесткие диски и другие внешние носители, обеспечение их доступности;
• взаимодействие с внешними устройствами (видеокарты, средства обработки звука, внешняя память, сетевые адаптеры, принтеры);
• обеспечение ввода данных со стороны пользователя или другого ПК;
• функционирование процессора и некоторых внешних устройств за счет обеспечения дополнительного электропитания.

Системная плата представляет собой связующее звено, точнее комплекс из таких звеньев, без которого персональный компьютер не может функционировать. Конструкция включает разъемы для подключения:

• процессора;
• модулей памяти;
• видеокарты;
• звуковой карты;
• любых других устройств, обладающих стандартными интерфейсами материнской платы, включая сетевые адаптеры, устройства обработки видео.

Устройства, с помощью которых осуществляется хранение информации (жесткие диски, BlueRay и др.), подключают к главной плате не напрямую, а с помощью стандартных кабелей. В данное время такие устройства применяют в комплексе с интерфейсом SATA. Также есть подобные разъемы, которые позволяют подключить резервные хранилища информации, находящиеся вне системного блока.

Разные периферийные устройства, включая клавиатуру, мышь, принтер, флешки, подключают к материнке с помощью интерфейса USB. Разъемы такого типа могут располагаться на плате, либо соединяться с ней кабелями. Допускается применение интерфейса PS/2, чтобы обеспечить совместимость материнской платы с определенными модификациями клавиатур и мышей.

Такой разъем расположен на конструкции. Материнки с видеоадаптерами встроенного типа обладают разъемом для подключения к монитору.

Части и работа материнской платы компьютера:

СОКЕТЫ:

Наиболее важной частью материнской платы компьютера является процессор, поскольку он генерирует скорость и производительность для различных операций. Процессор подключен к материнской плате через разъём, в который можно вставить микропроцессор. Все процессоры спроектированы с набором выводов, называемых массивом выводов, которые легко вписываются в слой Socket материнской платы. Гнезда расположены в соответствии с количеством контактов в решетке. Некоторые из сокетов, такие как сокет 478, которые используются для более старых процессоров Pentium и Celeron, сокет 754 для процессоров AMD Athlon, Socket 939 для более быстрых процессоров AMD Athlon и т. д. Поскольку сокет для новых процессоров Intel не имеет PGA, но имеет LGA, который известен как массив сетки, где контакты фактически являются частью сокета.

Чипсеты:

Чипсет также является основной частью, которая соединяет процессор с другими компонентами материнской платы, а также с другими частями компьютера. Чипсет состоит из двух основных частей: северного моста и южного моста, что упрощает подключение к различным частям компьютера. Его нельзя удалить или обновить, поскольку он прикреплен к материнской плате и предназначен для работы только с процессором.

Северный мост подключается напрямую к процессору через шину FSB, а также к графическому порту, PCI Express и памяти. На северном мосту установлен контроллер памяти, который позволяет процессору быстро получить доступ к памяти.

Шины на материнской плате соединяют южный мост с шиной PCI, портами USB и жёсткими дисками IDE или SATA . Информация от CPU должна пройти через северный мост, прежде чем достигнуть южного моста, что делает его медленнее.

Шина представляет собой электрическую схему, которая обменивается данными между различными компонентами материнской платы для обработки данных и более быстрой передачи данных. Скорость шины измеряется в МГц (мегагерц), которая определяет объём передаваемых данных. Чем больше объем данных, тем больше будет скорость шины и производительность. Есть несколько шин, таких как: –

Передняя боковая шина, соединяющая процессор с северным мостом, частота которого колеблется от 66 до 800 МГц, что, безусловно, влияет на производительность компьютеров.

Задняя боковая шина подключается к ЦП с кешем L2 (уровень 2), также известным как внешняя кеш-память, которая определяет скорость.

Шина памяти соединяет северный мост с памятью с контроллером памяти для быстрого доступа к памяти.

Шина IDE или ATA соединяет южный мост с компьютером жесткого диска.

AGP Bus соединяет видео или видеокарту с памятью и процессором.

Шина PCI соединяет слоты PCI с южным мостом, а скорость измеряется как 33 МГц.

ОБЪЕМ ПАМЯТИ:

Память также является неотъемлемой частью материнской платы, поскольку она контролирует объем данных, доступных на компьютере. ОЗУ или оперативное запоминающее устройство определяет скорость и контролирует более быстрый доступ к данным и инструкциям на компьютере. Это оказывает большое влияние на производительность системы, так как увеличение оперативной памяти и быстрый процессор улучшат производительность вашей системы. На материнской плате есть слоты памяти, которые подключаются к северному мосту через двойную шину для более быстрого доступа к информации из памяти. Он имеет несколько встроенных аксессуаров, таких как поддержка локальной сети, видео, звук и RAID-контроллеры. Жёсткие диски, привод CD/DVD и блок питания также добавляются на одной плате.

Что делает материнская плата

Как я писал уже выше, материнка объединяет между собой другие компоненты, установленные на нее, позволяя им общаться между собой. Выделим основные моменты:

1. Обеспечивает взаимодействие между собой компонентам, подключаемым к ней. Это может быть: процессор, оперативная память, видеокарта и т.д.

2. От нее зависит с какой скоростью будут обмениваться между собой устройства, к примеру, видеокарта и процессор.

3. Отвечает за звук. В большинство современных материнок по умолчанию встроена звуковая карта.

4. Отвечает за видео. Во множество системных плат есть уже интегрированные видеокарты.

5. Ответственная за сетевую составляющую, т.к. имеет интегрированный сетевой адаптер.

Какими новшествами обладают современные системные платы?

В последние годы многие компоненты системной платы перекочевали в процессор. В сочетании с современными системными платами это обстоятельство приводит к существенному повышению производительности. Основные технические отличия между современными системными платами и моделями, выпускавшимися три или четыре года назад, состоят в следующем.

• Северный и южный мосты (North-/South-Bridge). Раньше чипсет состоял из двух блоков. Северный мост управлял потоком данных видеоплаты, а также, используя контроллер памяти, потоком данных процессора и оперативной памяти. Южный мост отвечал за обмен данными между дисками и устройствами ввода. Ныне и Intel и AMD переместили большинство компонентов северного моста в процессор, а остальные компоненты объединили в одной микросхеме чипсета. Тем самым удалось значительно ускорить процесс обмена данными между ЦП и ОЗУ.
• Графический чип. Несколько лет назад такие производители, как MSI и ASUS, оснащали некоторые материнские платы дискретным графическим чипом. Он обеспечивал вывод изображения без необходимости установки дополнительной видеоплаты. Теперь это в прошлом, так как почти во всех современных процессорах Llano и Sandy Bridge имеется встроенный графический процессор. Раньше процессор был соединен с северным и южным мостами посредством шины Front Side Bus. Шина задавала также тактовую частоту, с которой происходил обмен данными между отдельными компонентами ПК, например процессором и оперативной памятью. В настоящее время весь северный мост (AMD) или содержащийся в нем контроллер памяти (Intel) перекочевали в процессор. Таким образом, сейчас производители материнских плат обеспечивают прямую связь соответствующего процессориого ядра с чипсетом: вместо фронтальной шины используются более современные технологии, например Quick Path Interconnect и Hyper Transport, обеспечивающие более высокую скорость работы.
• (U)EFI. Основной программой управления материнской платой долгое время была BIOS. Она загружается при запуске ПК и позволяет изменять базовые параметры. С появлением современных процессоров многие производители материнских плат перешли на использование EFI — преемника BIOS. Преимущества: программа имеет свою собственную графическую оболочку с поддержкой управления мышью, а ее базовые возможности могут быть значительно расширены за счет множества специальных функций.

В настоящее время существуют два типа базовых систем ввода/вывода (BIOS): традиционная BIOS (верхний рис.) и UEFI BIOS с красивым rрафическим интерфейсом (нижний рис.)

Память CMOS RAM

CMOS RAM или Complimentary Metal Oxide Semiconductor Random Access Memory — это небольшой блок энергозависимой памяти, который питается от аккумулятора. Это необходимо, чтобы данные, содержащиеся в этой памяти, не стирались при перезагрузке, но в то же время их можно было обнулить.

CMOS память используется для хранения базовых настроек BIOS, например: первое загрузочное устройство, частоты компонентов компьютера, время и дата, настройки энергопотребления. BIOS и CMOS — это основные части материнской платы, без которых компьютер не запуститься.

Зачем компьютеру материнская плата

Без лишних слов перечислим основные функции материнской платы:

1. Объединяет все «внутренности» компьютера между собой (на ней установлен сокет для процессора, разъёмы под ОЗУ и графический адаптер и т.д).
2. Материнка превращает мышку, дисплей, системный блок, клавиатуру и другие компоненты – в единую рабочую экосистему.
3. Отвечает за то, чтобы ЦП контролировал работу других частей компьютера. То есть материнская плата не только превращает все компоненты ПК в одно целое, но еще и поддерживает связь между ними.
4. Материнская плата отвечает за передачу картинки на монитор (в случае интегрирования в нее графической карты).
5. Системная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в настоящее время огромное число моделей плат имеет встроенную звуковую карту.
6. Обеспечение доступа в интернет — современные материнки обладают встроенным сетевым адаптером.

Что такое материнская плата компьютера

Это — главное звено, которое связывает между собой все остальное. Выглядит она как платформа с кучей портов. В них ставится аппаратная начинка. Материнка — основа ПК: она превращает модульную конструкцию из множества комплектующих в единую систему. От характеристик «матери» зависят возможности и производительность системника или же лэптопа.

Она отвечает за взаимодействие всего железа в сборке: от процессора, ОЗУ и накопителей до всевозможных периферийных устройств.

Блок питания

PSU, Блок питания

Блок питания [PSU, Источник питания] — устройство, которое питает все компоненты компьютера электроэнергией постоянного тока. Блок питания преобразует переменный ток 220-230 вольт в постоянный ток требуемых значений (главные значения +3.3В, +5В, +12В).