Обзор всех разъемов материнской платы компьютера

Внешнее и внутреннее устройство компьютера

В этой статье, для начинающих пользователей, я расскажу про устройство компьютера и из чего он состоит. Узнаем основные характеристики внешних и внутренних устройств и какие функции они выполняют.

ПК состоит из отдельных устройств и модулей. Одни компоненты, так называемое “железо”, комплектующие или аппаратное обеспечение (от англ. hardware), находятся внутри компьютерного корпуса, другие устройства уже подключаются к нему и называются внешними или периферией.

Все устройства можно условно поделить на 4 типа. Ввода, вывода, обработки и хранения информации.

Далее разберемся со всем этим более подробно.

Для комплектующих

И это является первой категорией разъемов, пожалуй, самой обширной из всех. В неё входит большое количество разъемов на материнской плате компьютера. Если вы уже знакомы с устройством компьютера, то должны знать, что материнская плата является самой главной «платой» в компьютере, ведь к ней подключаются все остальные компоненты, такие как: процессор, видеокарта, оперативная память и другие. Поэтому, для всех этих устройств предусмотрены свои разъемы.

Процессор

Процессорный разъем на материнской плате компьютера еще часто называют «сокетом» (от англ. — «socket»). Давайте представим, что сокет — замок, а процессор — ключ от него. Получается, что для отдельно взятого замка подойдет лишь свой ключ. Только в нашем случае, к условному «замку» может подойти одновременно несколько «ключей» (процессоров). Понимаете о чём я? Каждый сокет ограничивает количество процессоров, которые могут быть в него установлены. У меня уже была отдельная статья про сокеты, рекомендую почитать.

Определить местоположение сокета легко, он выглядит как большой квадрат с множеством «дырок», либо «штырьков», и находится практически в самом центре платы — ближе к её верху. Для разных фирм процессоров используются свои сокеты, например, для Intel подходят следующие типы сокетов:

• Socket 1150
• Socket 1155
• Socket 1356
• Socket 1366
• Socket 2011

А вот процессоры от AMD используют вот такие сокеты:

• Socket AM3
• Socket AM3+
• Socket FM1
• Socket FM2

Для оперативной памяти на материнской плате также предусмотрен свой разъем, а точнее несколько. Они имеют продолговатую форму и располагаются чуть правее процессора, а их количество, как правило, не превышает 4-х штук. На момент написания этой статьи, в мире повсеместно уже используется память типа DDR3, хотя кое где еще встречаются и DDR2. Про все их отличия можно почитать вот здесь.

Сейчас же, нас интересует только то, что для DDR2 и DDR3 предусмотрены свои порты. И нельзя просто так взять и установить память DDR2 в порт для DDR3, она просто туда не войдет. К слову, эти различия в портах заметны даже визуально. А еще, при взгляде сверху можно заметить различный окрас этих разъемов, например из 4-х портов под ОЗУ — два из них окрашены в один цвет, а два других — в другой цвет. Это так называемый «двухканальный» режим.

Видеокарта

Существует и для видеокарты свой разъем на материнской плате. Когда-то, давным давно, для подключения видеокарты активно использовался интерфейс «AGP», который затем был успешно заменен на «PCI e x16» или «PCI express x16». В данном случае цифра 16 — количество линий. Бывают еще x4 и x1, но в них видеокарту уже не установишь.

Разъемы видеокарты располагаются в нижней части материнской платы, причем их может быть несколько, я имею в виду PCI express x16. Правда, такое встречается не часто, лишь на «игровых» материнский платах, а все это нужно для создания SLI, либо Cross Fire. Это когда несколько видеокарт, часто не более двух, подключаются к материнке и работают параллельно, то есть их мощность объединяется, грубо говоря.

Жесткий диск

В качестве интерфейса для подключения жесткого диска к материнской плате очень часто используют кабель «SATA», который подключается к соответствующему разъему. Есть и другие варианты подключения, такие как: IDE и FDD, например. FDD уже не используется, раньше он служил для подключения Floppy дисковода, куда вставлялись дискеты. А вот IDE в прошлом был основным вариантом подключения жестких дисков, пока ему на замену не пришел разъем «сата».

Сейчас даже дисководы оптических дисков (компакт-дисков) подключаются к материнской плате при помощи сата разъема. Есть различные поколения Sata, которые выглядят одинаково, но отличаются скоростью передачи данных. Также, существуют разновидности разъема Sata — «eSata», «mSata», которые отличаются уже конструктивно. Кроме того, некоторые HDD можно подключать и через USB порт, не говоря уж про «SCSI», или не менее экзотический «Thunderbolt».

Питание

На материнской плате разъемы питания находятся в двух местах: рядом с оперативной памятью (24-х контактный разъем) и чуть выше процессорного сокета (питание процессора — видно на схеме в самом начале статьи). Если хотя бы один из этих разъемов не подключить — компьютер не будет работать. На старых материнских платах (до 2001–2002 г.) этот разъем имел всего 20 контактов, сейчас же их количество может быть в диапазоне 24–28. Это и есть основной разъем питания материнских плат.

Охлаждение

Без охлаждения ни один компьютер не сможет работать длительное время, поэтому для эффективного охлаждения в компьютере установлены кулеры (вентиляторы), самый главный из них предназначается для охлаждения процессора и установлен прямо на нем. Для питания этих вентиляторов на материнской плате предусмотрены специальные разъемы, имеющие два, три или четыре контакта:

• 2 контакта — это обычный кулер;
• 3 контакта — вентилятор с тахометром;
• 4 контакта — кулер, использующий широтно-импульсный преобразователь, который позволяет изменять скорость его вращения. Процессорный кулер подключается как раз к этому разъему.

При желании обычные вентиляторы (без возможности контроля оборотов) можно запитать от разъема «Molex» блока питания. Такое может понадобиться в том случае, если на материнской плате нет свободных разъемов для кулеров.

Дополнительные устройства

В это число входят разнообразные дополнительные платы расширения: аудиокарты, сетевые карты, RAID-контроллеры, ТВ-тюнеры и так далее. Все они могут подключаться к материнской плате через PCI разъем, но не который «express», а обычный. Сюда же надо отнести разъем круглой формы для батарейки «CMOS», из-за которой время на компьютере не сбивается каждый раз при выключении, как не сбиваются и настройки биоса.

Обратите внимание на штекер разъема CD IN на материнской плате, он необходим для подключения CD приводов с возможностью прослушивания компакт дисков и управлением — переключением треков впередназад. Где-то рядом торчат штырьки, подписанные как «SPDIF» — этот разъем можно использовать для подключения домашнего кинотеатра, например. Для этого заказывается специальная планка с этим портом, которая крепится к задней стенке системного блока, планка соединяется с материнкой посредством кабеля.

Порт SPDIF, как правило, присутствует на дорогих материнских платах. На бюджетные модели он не ставится, однако на самой плате можно найти контакты, предназначенные для подключения этого порта.

История системных плат

Идея единой платы для интеграции всех элементов завоевала себе место далеко не сразу. В первые годы существования ПК были широко распространены так называемые объединительные платы, то есть платы, на которых размещались не все функциональные блоки компьютера. Эти блоки размещались на разных платах, которые вставлялись в слоты расширения объединительной платы – это могли быть и чипсеты, контроллеры дисководов, портов и даже сам процессор. Но потом от подобной схемы пришлось отказаться (и первой пример этому подала фирма IBM) в связи с удешевлением интегрированных материнских плат современного типа, на которых размещались все компоненты, а также в связи с трудностями, которые возникали при модернизации компьютеров на объединительных платах.

В первых материнских платах современного типа, однако, процессор, как и память, были несъемными. Впоследствии появились разъемы для памяти и сокеты для процессоров. Это усовершенствование значительно упростило модернизацию компьютера.

Сначала среди системных плат был распространен форм-фактор AT, ведущий начало от материнских плат компьютеров архитектуры AT. Но платы подобного размера были очень большими, и поэтому чаще использовался форм-фактор Baby-AT.

Строение системной платы

Системная плата изготовлена из стекловолокна, состоит из нескольких листов, на которые наносятся контакты (печатная плата) и имеет многослойную структуру.

Системная плата крепится к стойке с помощью винтов.

Основные элементы, которые располагаются на системной плате:

• процессор;
• оперативная память;
• набор управляющих микросхем (чипсет);
• BIOS;
• кэш-память;
• шины;
• слоты расширения;
• батарейка и др.

Кроме того, на плате расположены разъемы для параллельных, последовательных портов (для подключения клавиатуры и мыши), источника питания, встроенного динамика, индикаторов и кнопок, которые находятся на передней панели системного блока. Тип системной платы определяет производительность ПК и перечень тех устройств, которые можно подключить.

Рисунок 2. Вид системной платы

Для передачи данных между устройствами системной платы используются шины: шина главного процессора, на которой работает ЦП и кэш-память, системная шина. Взаимодействие происходит через специальные устройства – контроллеры.

Готовые работы на аналогичную тему

Видеокарта

Видеокарта представляет собой отдельную печатную плату, установленную в разъем PCI Express материнской платы и предназначена для вывода изображения на экран монитора. Она обрабатывает полученную информацию и преобразует в аналоговый и цифровой видеосигнал, который через разъем по кабелю поступает на монитор. На видеокарте, как правило, установлен процессор (GPU) и оперативная видеопамять.

Из чего состоит материнская плата

Разобравшись с предыдущими вопросами, время посмотреть из чего состоит материнка. И основными ее элементами можно назвать:

• Разъем для установки процессора (сокет CPU) — простыми словами — это гнездо для установки процессора;
• Слоты PCI и PCI Express — первые из-за своей низкой производительности используют для подключения ТВ-тюнеров, аудио и сетевых карт, а также других устройств, которым достаточно пропускной способности данного интерфейса. PCI Express, как правило, используется для подключения к ПК видеокарт;
• Слоты под ОЗУ — сюда вы устанавливаете планки оперативной памяти;
• SATA и IDE разъемы — они служат для подключения к компьютеру различных накопителей (жестких дисков, SSD). Также они используются для подключения привода оптических дисков;
• Чипсет — это набор микросхем, так называемые северный и южный мосты. Северный мост осуществляет контроль над взаимосвязью между системной платой с ОЗУ, графическим ускорителем, ЦП. А также регулирует быстроту их работы и подсоединяет к южному мосту, который осуществляет контроль над сбережением энергии, BIOS, часами системы, интерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio;
• Микросхема BIOS и батарейка питания CMOS памяти — здесь находится ПО для запуска компьютера и его тестирования. В CMOS хранятся настройки BIOS, а для того, чтобы они не сбивались когда вы выключаете компьютер (данная память энергозависима) используется специальная батарейка, которая и питает память.
• Внешние разъемы — это все возможные выходы на наушники, микрофон, Ethernet, HDMI, USB и т.п;
• Разъемы для подключения питания — собственно, как сама материнка, так и процессор и система охлаждения требуют питания.

В принципе это основной набор, который можно встретить, но также необходимо помнить, что у разных производителей и моделей он может отличаться, поэтому переходим к следующему пункту.

Выводы

Материнская плата — сложное устройство, соединяющее между собой все компоненты компьютера, управляющее их работой, и определяющее количество подключаемого к ПК оборудования. Эта плата определяет характеристики вашего ПК и устанавливает ограничения по его апгрейду.

Очень надеюсь, что статья была для вас полезной. Всего хорошего, до новых интересных статей!

Состав материнской платы

Как мы видим, материнская плата объединяет в единую систему все компоненты компьютера — без неё они бы оставались просто набором не связанных друг с другом комплектующих. Остановимся на двух основных электрических параметрах материнской платы.
Поскольку микросхемы рассчитаны на работу в строго оговорённых режимах, для обеспечения их надёжности и долговечности необходимо качественное питание. Ключевую роль играет здесь блок питания, к которому подключается плата. Однако различным компонентам необходима разная мощность. К тому же энергопотребление отдельных комплектующих, например процессора,
непостоянно. Все эти факторы вынуждены прибегать к дополнительным ухищрениям. Для подачи необходимого напряжения на различные комплектующие во всех современных материнских платах используется стабилизатор напряжения, который устанавливается непосредственно на плате. Иногда он выполняется в виде отдельной небольшой платы и размещается в непосредственной близости от блока питания, чтобы циркулирующий воздух охлаждал и его. Стабилизатор напряжения работает в автоматическом режиме.
Иными словами, независимо от того, на какие компоненты подаётся нагрузка, к какому разъёму подключено то или иное устройство, напряжение на всех элементах материнской платы всегда стабильно.
Для того, чтобы бороться со скачками напряжения, которые могут вывести многие комплектующие, на плате устанавливают конденсаторы, способные накапливать, а затем плавно отдавать заряд. Именно поэтому конденсаторов так много на материнских
платах, особенно вокруг центрального процессора, для которого характерны резкие скачки энергопотребления, в зависимости от нагрузки. Конденсаторы снижают со временем надёжность работы материнской платы: они стареют быстрее прочих компонентов, в частности, из-за воздействия высоких температур. В результате емкость конденсаторов падает, и они теряют способность выравнивать напряжение в схеме, что негативно сказывается на прочих компонентах, а в худшем случае выводи их из строя.
Кроме того, очень важно, чтобы мощность блока питания соответствовала потребляемой мощности системы в целом. Например, часто при сборке компьютера для экономии приобретается не очень мощный блок питания. По расчёту мощность его подходит под желаемую
сборку. В дальнейшем приобретается дополнительная линейка памяти, TV-тюнер, затем производится апгрейд видеокарты на более производительную. Всё это увеличивает потребляемую мощность настолько, что старый БП не справляется с нагрузкой. Увеличиваются пульсации, стабилизатор на материнской плате уже не спасает ситуацию, и в один момент компьютер перестаёт запускаться. Открыв корпус, вашему вниманию представляется печальная картина: большинство конденсаторов стоят со вздувшимися донышками, а некоторые вообще потекли. Когда количество конденсаторов не больше двух, то можно попытаться аккуратно их выпаять и заменить. Чаще всего это помогает и системная плата оживает. Но когда негодных конденсаторов — десяток, тут материнскую плату уже не спасти.
Поэтому, улучшая и совершенствуя свой компьютер, не забываете о блоке питания. И рекомендации к смене компьютера каждые три года порождены не только маркетинговыми соображениями морального старения, но и вполне объективными причинами — электролитические конденсаторы со временем высыхают и перестают выполнять свои функции.

На рисунке 1 представлена упрощённая структурная схема типичной материнской платы для процессора Intel 6-го поколения. Комплект микорсхем системной логики основан на двух микросхемах. Им дали названия северный мост и южный мост. Эти названия
выбраны исходя из следующих соображений: архитектуру чипсета можно представить в виде карты. На этой карте процессор будет располагаться на вершине карты, точно на севере. Он будет соединён с чипсетом через быстрый северный мост. А северный мост, в свою очередь, будет соединён с остальной частью чипсета через медленный южный мост. На блок-схемах материнских плат так теперь и рисуют: верх — это север, а низ — это юг. Северный мост — один из основных элементов чипсета компьютера, отвечающий за работу процессора, памяти и видеокарты. Северный мост определяет чистоту системной шины, тип оперативной памяти, её
максимальный объём и максимальную скорость обмена данными между процессором и памятью. Кроме того, от северного моста зависит тип шины видеоадаптера (PCI-Express или AGP) и её быстродействие. Частота работы этой микросхемы равна тактовой частоте
материнской платы. Современные микросхеы North Bridge работают на высоких тактовых частотах, поэтому дополнительно оборудованы устройствами охлаждения (радиаторы, а иногда и вентиляторы).

Для компьютера среднего и нижнего ценового диапазона в северный мост часто встраивают графическое ядро. Другими словами, речь
идёт об интегрированной видеокарте. Южный мост также известен как контроллер-концентратор ввода/вывода. Эта микросхема,
которая реализует относительно медленные взаимодействия на материнской плате и её компонентах. В южный мост входит контролер
прерываний, контроллеры шин IDE и USB. Эта микросхема также реализует функции памяти CMOS, часов и т.д.
Следует отметить, что один и тот же тип микросхемы южный мост может использоваться, как правило, в нескольких наборах системной логики, т.е. может работать с несколькими типами микросхем северный мост. Как показано на структурной схеме южный
мост не подключен напрямую к процессору в отличие от северного моста, т.е. связь всех устройств, подключенных к южному мосту, с процессором связываются только через северный мост.

Функционально южный мост в себя включает:
• шину PCI
• шину ISA
• DMA-контроллер
• SMBus или интерфейс 12C
• контроллер прерываний
• IDE (SATA)-контроллеры
• часы реального времени
• управление питанием
• энергозависимую память BIOS
• звуковой контроллер AC97

Опционально южный мост также может включать в себя поддержку Ethernet, Wlan, Raid контроллера, контроллера USB, контроллера Fire Wire. Реже южный мост содержит в себе поддержку клавиатуры, мыши, последовательных портов. Обычно эти устройства
подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллер ввода/вывода). Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать поддержку усовершенствованных шин PCI-X и PCI-Express. Хотя шина
ISA в настоящее время не используется, она осталась неотъемлемой частью современного южного моста. Функции южного порта постоянно расширяются и в него регулярно добавляются новые контроллеры, разрабатываемые по новым технологиям.
Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объему область памяти для сохранения системных настроек (настроек BIOS).
Третья основная микросхема в большинстве материнских плат называется Super I/O (контроллер ввода/вывода). Эта микросхема обычно реализует функции устройств, которые раньше размещались на отдельных платах расширения. Большинство микросхем

Super I/O содержит как минимум следующие компоненты:
• Контроллер гибких дисков
• Контроллер параллельного порта
• Двойные контроллеры последовательного порта

Контроллеры гибких дисков в большинстве микросхем Super I/O поддерживают два дисковода, но некоторые, более современные микросхемы, могут поддерживать только один. Фактически все микросхемы Super I/O содержат быстродействующий параллельный порт.

Параллельный порт может работать в трёх режимах:
• Стандартный (двунаправленный)
• EPP — расширенный параллельный порт
• ECP — порт с расширенными возможностями

Последний режим — самый мощный и наиболее быстрый. Микросхема Super I/O может содержать также другие компоненты — контроллер клавиатуры и мыши. В последнее время роль микросхемы Super I/O уменьшилась. Это произошло из-за того, что фирма Intel реализовала функции микросхемы Super I/O непосредственно в компоненте южный мост набора системной логики, что позволило присоединить все устройства ввода/вывода к шине PCI, а не к устаревшей шине ISA.
Рассмотрим компоновку узлов на конкретном примере. На рисунке [номер] изображена типичная современная материнская плата
производства известной компании ASUS, хорошо зарекомендовавшей себя на российском рынке. Эта плата, основанная на основе набора
системной логики Intel 915G, расчитанна на процессоры Intel Pentium 4 в корпусе LGA 775 и поддерживает почти все технологии,
встречающиеся в современных настольных компьютерах.

Кртакие характеристики этой модели стандарта ATX:
• Размер 305х244 мм
• Чипсет — 915G со встроенным графическим ускорителем (северный мост) и ICH6R (южный мост)
• Поддержка процессоров Pentium 4 или Celeron D в корпусе под сокет LGA 775
• Поддержка оперативной памяти DDR и DDR 2 553 объёмом до 4 Гбайт.
• Поддержка шины PCI Express х16 и х1
• поддержка шины PCI
• поддержка скоростных интерфейсов USB 2.0 и IEEE 1394 (FireWire)
• контроллеры IDE и Sereal ATA
• Гигабитный сетевой контроллер
• Восьмиканальный (7.1) звуковой контроллер

Рассмотрим подробно, где на плате расположены указанные компоненты. Разъём для процессора (рис. 2), на котором наклеена защитная наклейка (как правило жёлтого цвета), призывающая к осторожности при установке чипа, на материнской плате находится справа. Левее процессорного разъёма расположен радиатор с надписью ASUS — это радиатор охлаждения микросхемы северный мост.
Напомним, что эта микросхема прежде всего отвечает за связь процессора с оперативной памятью. Кроме того, в данном случае в неё встроен графический контроллер Intel Graphics Media Accelerator 900. Таким образом, собранный на основе этой платы компьютер
можно не комплектовать с видеокартой. Впрочем, поставить более мощную видеокарту не составит проблем — соответствующий слот на плате тоже имеется. Ещё левее и чуть ниже расположен ещё один радиатор с логотипом и надписью Proactive (рис. 3).
Под этим радиатором находится микросхема южный мост, отвечающая за системы ввода/вывода и включающий в себя контроллер USB 2.0, а также (в данном случае) RAID-контроллер.
Ниже северного моста и гнезда процессора расположены разъёмы для оперативной памяти. Модель этой платы отличается от подобных тем, что в ней могут использоваться как модули памяти DDR, так и более совершенные (и более производительные) модули памяти
DDR2. В данном случае пользователю предоставлен выбор, поскольку модули DDR2 всё-таки дороже обычных модулей DDR. На рисунке 4 видно, что на системной плате установлены шесть слотов и они выделены цветом в пары. Это означает, что плата расчитанна на оперативную память, работающую в двухканальном режиме, т.е. в данном случае модули памяти одинакового типа и объёма должны устанавливаться попарно в слоты одного цвета.
При этом в плату можно установить либо четыре модуля памяти DDR, либо два модуля типа DDR2. Одновременная работа пяти различных типов не поддерживается (как, впрочем, и в любых других подобных материнских платах). Непосредственно под слотами
для оперативной памяти размещены разъём IDE для накопителей и разъём для подключения блока питания ATX к материнской плате. Дополнительный 4-контактный разъём для 5 и 12 В питания расположен в правом верхнем углу материнской платы.
Ниже южного моста находятся четыре разъёма Serial ATA, к которым подключаются жёсткие диски. Тут же, слева от южного моста, расположен ещё один разъём IDE для подключения винчестеров или оптических накопителей к стандартной параллельной шине ATA. По центру левого края материнской платы расположен разъём для подключения флоппи-дисковода.
В левой верхней части материнской платы расположены два слота с интерфейсом PCI-Express х1. Далее следуют три слота стандартного PCI — на плате они белого цвета, а чёрным цветом выделен слот PCI-Express x16 для установки видеокарты. Слева от
первого разъёма PCI расположен контроллер IEEE 1394, а ниже, под ним, расположена батарейка питания BIOS, отвечающий за хранение программ базовой системы ввода/вывода. Микросхема BIOS расположена чуть ниже и левее.
Вверху, над разъёмом PCI Express х16 (чёрного цвета) находится контроллер для подключения к скоростным проводным локальным сетям (рис. 7), а в самом верхнем углу — восьмиканальный звуковой кодек производства компании C-Media (рис. 8). В правой верхней части материнской платы распаяны различные разъёмы, которые после установки в системный блок будут выведены
на его заднюю стенку.

На основе одного чипсета можно выпускать самые разнообразные системные платы, которые будут отличаться функциональными возможностями и надёжностью работы. Но все они, независимо от производителя, придерживаются описанной конструкции — ATX (или BTX). Поскольку производителей системных плат очень много, то привести их технические характеристики в одном топике практически невозможно. Даже однотипные материнские платы для конкретного типа процессора на определённом чипсте, но от разных производителей могут иметь разные возможности. Поэтому при выборе платформы необходимо руководствоваться информацией
на сайтах производителей, перечень которых приведена в следующей части. Следует также учесть, что малоизвестный производителей может разработать и выпустить материнскую плату, которая по техническим возможностям может превосходить платы известных
компаний. Поэтому полезно учесть отзывы пользователей о работе и особенностях той или иной материнской платы (надеюсь, вы догадаетесь, где их искать).