Устройство и основные разъемы материнской платы

Материнская плата компьютера содержит контроллеры которые называют

1. Информация на сайте 2HPC.RU носит ознакомительный характер. Все действия описанные в статьях вы совершаете на свой страх и риск! При копировании материалов, прямая индексируемая ссылка на 2HPC.RU — обязательна!

2. Любые предложения представленные на сайте, с указанием цены на тот или иной товар (услугу), носят информативный характер и не являются публичной офертой!

3. Сайт использует файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, вы соглашаетесь с этим. Политика конфиденциальности.

Устройство материнской платы

Системная (материнская) плата (англ. — motherboard, mainboard, MB, разг. — мамка, мать, материнка) — это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы — соединить и обеспечить совместную работу всех элементов компьютера.

Основой любой современной материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет — это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой. Чипсет, как правило, состоит из двух основных микросхем, чаще всего называемых «северным» и «южным» мостами.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) — это часть системной логики материнской платы, обеспечивающая работу основных узлов компьютера — центрального процессора, оперативной памяти, видеокарты. Именно он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express, к которой подсоединяется видеокарта. В некоторых случаях северный мост может содержать интегрированный графический процессор.

Южный мост (Southbridge, ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) — обеспечивает подключение к системе менее скоростных устройств, не требующих высокой пропускной способности — жёсткого диска, сетевых плат, аудиоплаты и т.д., а также шин PCI, USB и др., в которые устанавливаются разного рода дополнительные устройства. Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост.

Наличие северного и южного мостов — классическая, общепринятая схема построения чипсета, на котором базируется системная плата. Но существуют также схемы, отличающиеся от традиционных. Это касается в первую очередь компьютеров на базе современных процессоров, содержащих в себе элементы, в большей или меньшей степени выполняющие функции северного моста (чаще всего — контроллер оперативной памяти, интегрированное графическое ядро). На системных платах для таких процессоров северный мост существенно упрощен.

Качеством и возможностями системной логики определяются производительность и стабильность работы компьютера. При выборе материнской платы нужно учитывать в первую очередь то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями чипсетов сейчас являются компании Intel, NVidia, ATI/AMD и др., в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборе как првило лучше отдать предпочтение материнской плате с более «продвинутым» чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот.

Разъемы и слоты на материнской плате

• Разъем процессора.

• Слоты оперативной памяти (ОЗУ), к которым подключаются модули оперативной памяти подходящего типа.

• Разъем SATA (Serial Advanced Technology Attachment) — необходим для подключения накопителей информации (оптических приводов или жестких дисков). Скорость передачи данных через разъем зависит от версии SATA: современная версия SATA 3 – позволяет передавать данные на скорости до 6 Гбит/с.

• Разъем PATA (Parallel ATA) – предшественник SATA. Более распространенное название IDE. PATA используется для подключения к материнской плате старых носителей информации На современных материнских платах практически не встречается.

• PCI (Peripheral component interconnect) – шина, которая имеет небольшую пропускную способность. В основном используется для подключения звуковых и сетевых карт, модемов, Wi-Fi-модулей, TV-тюнеров, и т.д.).

• РСI-Express – очень быстрая шина, которая используется для подключения видеокарты. На материнской плате может находиться несколько таких шин (это зависит от чипсета), что позволяет использовать одновременно несколько видеокарт.

• USB – разъем, который используется при подключении периферийных устройств. Обычно пользователям он знаком как разъем, к которому подключается флешку, телефон, цифровой фотоаппарат и др. Существует нескольких спецификаций: USB 1.0 – все еще можно встретить на старых компьютерах и имеет очень низкую пропускную способность до 12 Мбит/с; более новая версия USB 2.0 – на сегодняшний день наиболее распространенная спецификация, скорость передачи данных может достигать 480 Мбит/с; а вот USB 3.0 – современный разъем со скоростью передачи данных до 4800 Мбит/с.

• Floppy – разъем, предназначенный для подключения привода дискеты. В настоящее время такие приводы практически не используются, поэтому данный разъем все реже можно встретить на материнских платах.

• Разъем, к которому подключается блок питания. Этот разъем имеет 24 контакта.

• Разъем для питания процессора имеет 4 или 8 контактов (это зависит от мощности процессора, который совместим с данной материнской платой).

• Игольчатые гребенки, необходимые для подключения куллеров, передней панели корпуса (индикаторы, наушники, микрофон, кнопки Reset и Power, USB) и др.

• Выходы звуковой карты (для подключения аудиосистемы и наушников с микрофоном), сетевого адаптера, а на моделях со встроенным графическим процессором есть разъемы для подключения монитора (VGA, DVI, HDMI), разъемы для подключения клавиатуры и мыши, другие разъемы.

Одна из самых важных частей материнской платы — микросхема ПЗУ, которая замкнута на южный мост. Эта микросхема хранит в себе базовую программу управления компьютером, которая называется базовой системой ввода-вывода или, как ее чаще называют, BIOS (basic input-output system). BIOS отличается от операционной системы и другого ПО тем, что доступен компьютеру без подключения жесткого диска.

БИОС обеспечивает порядок взаимодействия составных элементов компьютера между собой, определенными настройками можно выбрать источник загрузки компьютера (например, когда производится установка виндовс на ноутбук), увеличить или уменьшить частоту работы шины процессора, изменить тайминги оперативной памяти, отключить отдельные элементы ПК и многое другое.

Любой компьютер во время запуска и работы учитывает настройки BIOS. Если микросхему повреждена или в БИОС внесены настройки, которые не совместимы с работоспособностью системы, то компьютер вообще не запустится. В случае неправильных настроек для устранения неисправности достаточно просто сбросить настройки до стандартных (как их ещё называют «заводских») параметров.

Современные микросхемы ПЗУ устроены таким образом, что позволяют при необходимости заменить имеющийся BIOS на другие версии – это называется перепрошивкой. Данная процедура довольно сложная и опасная, т.к. в случает даже небольшой ошибки может привести к непоправимым последствиям: вплоть до выхода из строя материнской платы. Поэтому не рекомендуется перепрошивать BIOS без крайней необходимости.

Материнская плата — довольно сложный «организм», от стабильной и правильной работы которого очень сильно зависит и быстродействие компьютера, и стабильная работа всех устройств.

Возникли трудности с выбором материнской платы? Понятия «сокет» и «чипсет» вас окончательно запутали? Позвоните в центр компьютерной помощи Compolife.ru и наши специалисты дадут ценные рекомендации и помогут с выбором. Кроме этого, у нас вы можете заказать установку новой материнской платы в ваш системный блок.

Материнская плата

Материнская плата – основная плата компьютера, обычно самая большая по размеру. На ней размещаются:

• процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

• микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

• шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

• разъемы (слоты) для подключения дополнительных устройств – дочерних плат.

Существуют материнские платы самых разных форматов (AT, ATX, LPX,NLX, Mini-, Micro-ATX, Micro-NLX, Flex-ATX). Основные характеристики материнских плат:

• тип используемого процессора (зависит от разъема для установки процессора);

• число и тип разъемов для установки дочерних плат;

• возможность обновления BIOS.

Чипсет – это набор микросхем, необходимых для взаимодействия процессора со всем остальным электронным хозяйством. Первые чипсеты обычно состояли из четырех микросхем. Сегодня в основном чипсеты состоят из двух микросхем, одна из которых называется южным мостом, а другая – северным. Если взглянуть на материнскую плату, то без труда можно найти эту пару – это самые крупные микросхемы после процессора. По их маркировке можно определить производителя и марку чипсета.

От модели чипсета зависят все основные характеристики платы: поддерживаемые процессоры и виды микросхем памяти, тип системной шипы, порты для подключения внешних устройств. Современные чипсеты имеют множество встроенных контроллеров (дисков, портов ввода-вывода, шин USB и IEEE 1394).

Знать производителя и марку чипсета не менее важно, чем производителя и марку процессора, поскольку функциональные возможности компьютера определяет чипсет, а от процессора лишь зависит скорость, с которой эти функции выполняются. Чипсет материнской платы должен быть согласован с процессором. Это значит, что не всякому процессору подойдет любая материнская плата и наоборот.

От чипсета прежде всего зависят частоты, на которых она может работать. От него зависит и возможный объем оперативной памяти, и количество дополнительных устройств, которые можно подключить к материнской плате.

Как видите, в материнских платах очень многое зависит чипсета. Он выполняет множество функций, причем с каждым годом их становится все больше. Несколько лет назад в компьютерах можно было найти дочернюю плату дискового контроллера – к ней подключались все дисководы. Сегодня такой платы уже нет. Функции этого контроллера отошли к «северному мосту» чипсета, и все дисководы подключаются к материнской плате напрямую. То же самое произошло со специальной платой, к которой подключали принтер. Сегодня все порты для подключения внешних устройств входят в состав материнской платы.

Чипсеты развиваются, и интеграция продолжается. Сегодня все чаще встречаются материнские платы, чипсеты которых способны выполнять функции видеокарты и/или звуковой карты. Принимая решение о покупке компьютера с интегрированными звуком и видео, оцените свои планы и перспективы. Если вы стремитесь получить функциональную систему за минимальную цену, это решение для вас. Если же вы хотите сохранить перспективы дальнейшего развития, затратив дополнительно 30-50 условных единиц, от приобретения интегрированных систем лучше воздержаться. Дополнительные затраты окупятся через пару лет, когда встанет вопрос о модернизации компьютера.

Процессор.Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Процессор состоит из десятков миллионов транзисторов, с помощью которых собраны отдельные логические схемы. Основные внутренние схемы процессора – арифметико-логическое устройство, внутренняя память (так называемые регистры), кэш-память (сверхоперативная память) и схемы управления всеми операциями и внешними шинами.

В настоящее время для ПК существует множество видов процессоров. Наиболее распространенными являются Intel-совместимые процессоры, которые используются в IBM-совместимых ПК. Самыми производительными из них являются процессоры Intel Pentium IV и AMD Athlon.

Самыми высокопроизводительными процессорами (из массово производимых) являются процессоры Alpha фирмы Digital. На сегодняшний момент они остаются более производительными, чем Intel-совместимые. Процессоры Alpha используются во многих мини-ЭВМ и суперкомпьютерах.

Часто различают процессоры CISC (Common Instruction Set Computer — процессоры с полным набором команд) и RISC (Reduced Instruction Set Computer -процессоры с сокращенным набором команд).

В CISC-процессорах для выполнения каждой команды используется своя микропрограмма, состоящая из набора микрокоманд. Каждая микрокоманда реализована на аппаратном уровне и выполняет какое-либо элементарное действие, необходимое для реализации различных команд. Конкретная команда процессора кодируется набором микрокоманд, образующих микропрограмму. Таким образом, программы формируются из команд процессора, а сами команды, в свою очередь, являются микропрограммами,

В RISC-процессорах каждая команда процессора реализована в виде отдельной схемы. Поэтому здесь каждая отдельная команда выполняется быстрее, но самих команд меньше, и для реализации некоторых действий, которые в CISC-процессорах выполняются одной командой, требуется несколько команд.

Традиционно в мэйнфреймах используются CISC-процессоры, а в мини-ЭВМ — RISC-процессоры. Процессоры Intel и совместимые с ними являются CISC-процессорами.

С середины 90-х годов грань между CISC и RISC-процессорами стирается, и на сегодняшний момент в процессорах Pentium IV используется много конструктивных решений, ранее характерных только для RISC-процессоров. В карманных компьютерах используются главным образом RISC-процессоры, поскольку они компактнее, значительно меньше нагреваются при работе и потому не требуют отдельной системы охлаждения

Разъемы для установки процессора (одного или нескольких) различны для процессоров Pentium III, Celeron (Socket-370), Pentium IV (Socket-423, Socket-478), AMD (Socket-462).

Основными параметрами процессоров являются: разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Чем больше разрядов имеют все схемы процессора, тем больше информации он обработает за единицу времени, то есть от разрядности процессора напрямую зависит производительность компьютера. Первые процессоры х86 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную, но для совместимости с программами, разработанными для младших моделей, микропроцессоры содержали набор 16-разрядных команд. До сих пор процессоры Intel обеспечивают поддержку выполнения старых 16-разрядных программ. Для работы с такими программами микропроцессор переключается в специальный режим, в котором он работает значительно медленнее. Процессоры Pentium уже поддерживали 64-разрядный обмен данными. Нынешние процессоры фирмы Intel уже частично 64-разрядные, т.е. имеют команды, рассчитанные на работу с 64-разрядными данными. В настоящее время активно выпускаются полностью 64-разрядные процессоры Intel (Itanium, Itanium-2). Однако они дорогие и пока используются только в высокопроизводительных серверах. Для использования их возможностей в обычных ПК пока нет соответствующих программ. Однако уже существует 64-разрядная версия Windows.

Кроме разрядности важную роль играет так называемая тактовая частота, на которую процессор рассчитан. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Один мегагерц – это миллион тактов в секунду. За один такт процессор выполняет какой-то фрагмент вычислительной операции, поэтому чем выше тактовая частота, тем быстрее процессор обрабатывает поступающие данные. В начале 2000 года тактовые частоты достигли 1 ГГц (1000 МГц). Сравните эту цифру со всего лишь 4.7 МГц у первых процессоров для IBM PC.

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100-133 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более, в результате чего и получается внутренняя частота. Многие процессоры имеют управляемый коэффициент умножения – его можно выбрать и установить при настройке компьютера с помощью перемычек материнской платы или программно. Но некоторые процессоры, например, такие как Intel Celeron, имеют «жесткие» коэффициенты умножения, управлять которыми нельзя.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область — так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обращения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Использование кэш-памяти позволило значительно поднять производительность компьютеров. Когда для 486-х процессоров впервые была применена технология кэширования, кэш-память располагалась на материнской плате как можно ближе к процессору. Сегодня кэш-память устанавливается «пирамидой». Самая быстрая по скорости, но самая малая по объему кэш-память первого уровня входит в состав кристалла процессора. Ее производят теми же технологиями, что и регистры процессора, в результате она оказывается безумно дорогой, но очень быстрой и, главное, надежной. Ее размер измеряется всего лишь десятками Кбайт, но она играет очень важную роль в быстродействии. Кэш-память второго уровня может располагаться на том же кристалле процессора (в этом случае она работает с частотой ядра процессора), но может располагаться и в отдельной микросхеме рядом с процессором (в этом случае она работает с половинной частотой ядра). Обычно объем кэш-памяти второго уровня измеряется сотнями Кбайт (128/256/512 Кбайт и т.д.). Самая большая, но и самая медленная кэш-память третьего уровня. Она к процессору не относится, поскольку устанавливается на материнской плате и работает с ее частотой. Ее размеры могут достигать 1-2 Мбайт. Размер кэш-памяти первого и второго уровня очень сильно влияет на стоимость процессора. Процессоры одной модели и с одной рабочей частотой могут различаться объемом кэш-памяти.

Различия между процессорами Pentium II-II1-IV и Celeron состоят главным образом в том, что у первых размеры кэш-памяти существенно больше. У процессоров серии Хеоn, предназначенных для серверов, кэш-память еще больше. С каждым новым поколением процессоров кэш-память увеличивается.

Характеристики материнских плат

Как обычно, не забываем затронуть вопрос основных характеристик материнской платы. Итак, начнем:

• Форм-фактор – как было уже сказано, этот параметр, включает в себя размер, места крепления материнки, а также разъемы для дополнительных устройств;
• Тип сокета материнской платы – гнездо, куда устанавливается ЦП. Важный параметр, поскольку мы знаем, что конкретный вид процессоров требует определенный разъем;
• Число слотов и поддерживаемый тип ОЗУ — первое указывает на возможности увеличения объема оперативной памяти, второе — на скорость ее работы;
• Частота системной шины — напрямую влияет на производительность компьютера. Чем больше — тем выше будет производительность ПК. Естественно, это не единственный фактор, влияющий на скорость работы компьютера, однако необходимо подбирать компоненты так, чтобы частота системной шины не была меньше, чем у других элементов;
• Чипсет — один из главнейших пунктов при выборе материнской платы. По-большому счету, именно от него зависит тип процессора, который можно будет использовать, памяти, поддержка различной периферии и т.д;
• Количество слотов PCI и PCI Express — от этого будет зависеть количество и возможность подключения как видеокарт, так и других плат расширений используемых данный интерфейс;
• Число гнезд SATA – позволит понять сколько HDD, SDD, и приводов оптических дисков возможно подключить;
• Наличие и характеристики интегрированных: сетевой, графической и звуковой карт — позволит понять на что будет способен ваш ПК без покупки их дискретных аналогов;
• Наличие и количество внешних разъемов — как для стационарного компьютера, так и для ноутбука важно наличие хотя бы 3 USB портов, выхода на наушники и входа для микрофона. Кроме того зачастую также необходим Ethernet порт, VGA (уже довольно старый), HDMI. Хотя здесь больше необходимо отталкиваться от собственных потребностей.