Что такое материнская плата или системная плата и для чего она нужна?
Основные и наиболее важные элементы персонального компьютера, а если быть точнее, то именно системного блока: видеокарта, центральный процессор, модули ОЗУ и большое количество микросхем располагаются именно на системной плате, а её более широко распространённое название – материнская плата.
Подходя в плотную к вопросу что такое материнская плата, можно ответить так — это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы.
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.
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.
Виды материнских плат и их производители
Сегодня вы можете увидеть множество системных плат от разных производителей: ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic, при этом все они делятся на множество видов. Например, под какой из типов процессоров они ориентированы – AMD, или Intel. Каждый из классов конкурирующих ЦП уникален и требует индивидуальный сокет. У AMD это: AM1, AM3+, АM4, FM2, FM2+. Системные платы, предназначенные для ЦП от Intel имеют разъемы: LGA 1150, LGA 1151, LGA 2011, LGA 2011-3. Еще материнские платы делятся по типу поддерживаемой памяти – DRR3 или DDR4.
Тем не менее самое известное разделение материнок на виды идет по форм-фактору — параметр определяющий площадь платы, а также места крепления и гнезда для снабжения электропитанием. Основные представители: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX:
- Standard-ATX — самый распространенный среди пользователей форм-фактор, отлично подходит, для игровых машин и для рабочей системы. Средние размеры — 305/244 миллиметров. Хорошо совместим с большинством типов корпусов. Достаточно объемная площадь снижает вероятность перегрева, поскольку места для остальных деталей больше и им не придется быть зажатыми в ограниченном по размеру корпусе, что положительно сказывается на потоке воздуха между ними. Позволяет установить две видеокарты;
- Micro-ATX уступают в размерах оригиналу (244/244 миллиметра). У них меньше PCI гнезд. В основном пригодны только для работы, но бывают образцы, подходящие для игр, но их меньше, чем у предыдущего представителя;
- Mini-ITX — одни из наиболее компактных материнок, имеющие габариты 170/170 миллиметров. Больше годятся, как рабочие и мультимедийные решения, потому что разъем для графической платы может отсутствовать, следовательно, довольствуемся интегрированным вариантом. Гнезд под модули ОЗУ — одна пара;
- E-ATX — отличное решение геймерам. Присутствует возможность установки сразу нескольких графических ускорителей, а на определенные модели можно поставить даже пару ЦП. Средние размеры 305/272 миллиметров. Также данные модели могут стать хорошим вариантом для серверной машины;
- Mini-STX — решение для мини-ПК, не подходят для игр, но зато вполне приемлемый вариант для учебы и работы. Гнезд, куда будет установлено графический ускоритель нет, а под ОЗУ только два гнезда. Средний размер 140/147 миллиметров.
Процесс производства материнских плат
Процесс производства материнской платы по существу разбит на четыре части:
Технология поверхностного монтажа (SMT)
Включает припайку мелких компонентов на материнскую плату. Процесс начинается с того, что печатные платы укладываются и проталкиваются машиной одна за другой в усовершенствованный принтер, который, следуя указанной схеме, припаивает компоненты на места.
Затем материнские платы проверяют вручную и помещают на встроенный чип-тестер, чтобы убедиться, что печать компнентов была выполена достаточно точно. Если испытание завершается успешно, процесс сборки продолжается.
Этот процесс начинается с установки материнских плат в машину, которая устанавливает небольшие конденсаторы. После этого устанавливаются более крупные компоненты, такие как 24-контактные разъемы и порты ввода-вывода, – это делают вручную.
Прежде чем материнская плата будет готова к тестированию, она должна пройти ручную проверку, чтобы убедиться, что компоненты установлены правильно.
После ручного осмотра они отправляются в термокамеру, которая нагревает её до 265° по Цельсию, чтобы усилить недавно припаянные компоненты. После этого она будет готова к тестированию.
Тестирование
Тестирование, как легко понять, важно для контроля качества. Все порты ввода/вывода, PCI Express Lanes и т.д. должны пройти серию тестов, прежде чем они будут помечены готовыми к упаковке.
Упаковка и распространение
Процесс упаковки и распространения – это объединение в одной коробке кабелей SATA, руководства, экрана ввода/вывода, установщика драйвера и почти всего, что вы найдёте вместе с недавно приобретенной материнской платой.
Материнская плата также будет упакована в антистатический пакет. Теперь материнская плата готова к распространению.
Элементы материнской платы
Как понятно из вышеизложенного, такое устройство — контроллер. Это означает, что без нее ПК вообще не сможет работать.
Из чего состоит:
1. Chipset — комплект микросхем, известных как мосты, северный и южный. Первый контролирует взаимодействие материнки с оперативой, GPU и ЦП, регулируя скорость их работы. Он также выполняет функцию соединительного звена со вторым мостом, который отвечает за энергосбережение, БИОС, аудиочип, часы и интерфейсы для соединения с интернетом, носителями информации, дисководами.
2. BIOS и батарейка CMOS памяти. Здесь расположено ПО, предназначенное для запуска и тестирования PC. Память же хранит параметры БИОСа. Она энергозависима, для сохранения параметров используется источник питания в виде специальной батарейки.
3. Сокет — гнездо под процессор. Подбирая материнскую плату и ЦП, нужно внимательно изучить их спецификации. Версии слотов обоих девайсов должны быть одинаковыми, иначе поставить CPU на материнку не получится.
4. Слоты PCI и PCI Express. Первый вариант нужен для подсоединения аудиоинтерфейса, ТВ-тюнеров и прочих компонентов, которым не требуется высокая скорость. Второй — шустрее, потому предназначен для более требовательных элементов, например, дискретных графических адаптеров.
5. Гнезда под ОЗУ. Как правило, количество варьируется в пределах от 1 до 4 разъемов. Лучше подбирать вариант минимум с двумя слотами: так можно активировать многоканальный режим и повысить производительность. Выбирая материнку, стоит обратить внимание на то, какой объем оперативы она поддерживает. Кроме того, в некоторых лэптопах можно встретить вариант, где RAM встроена в плату. Обычно такие модели стоят дешевле, но апгрейдить их не получится.
Интересно: в серверную модель Z10PR-D16 можно поставить 16 планок RAM.
6 SATA, M2, IDE порты — для жестких и твердотельных дисков, оптических приводов.
7. Внешние разъемы — выходы на наушники и микрофон, в интернет, на монитор, USB.
8. Входы для запитывания — непосредственно материнки, ЦП и охлаждения.
Это базовая система, ПО низкоуровневого типа, которое загружается при запуске компьютера.
Подсистема отвечает за активацию компонентов, проверяет их пригодность к работе, после чего специальное ПО включает операционку, которая также получает команду от БИОС.
В меню подсистемы пользователь может изменить разнообразные параметры, например, тайминги ОЗУ, указать загрузочный диск. Материнка запоминает изменения.
Этот экран можно вызвать, пока еще не запустилась ОС, используя соответствующую кнопку на клавиатуре. На разных устройствах она отличается.
БИОС существует практически в первозданном виде. Обновления, конечно, были, но их мало. Но в современных моделях плат появился UEFI. Он является усовершенствованным вариантом подсистемы.
Он может работать в 32- и 64-битном режимах. У него большее, чем у БИОСа, адресное пространство, что ускоряет загрузку. Меню более привлекательно и понятно, а возможности настройки шире. По меню можно комфортно перемещаться, используя мышь, а не кнопки.
реклама
Тезис пятый: собирая игровой ПК на Intel, вам потребуется относительно дорогая материнская плата на Z-чипсете (Z370, Z390, Z490), даже если вы имеете процессор с заблокированным множителем, иначе данная конфигурация не будет иметь никакого смысла
Как известно, компания Intel предоставляет пользователям полноценные возможности для разгона лишь на материнских платах с Z-чипсетами. И, если вы противник процессоров с ножками и плат с дырявыми сокетами, то вам придется раскошелиться на старший чипсет, чтобы полноценно разгонять оперативную память и конкурировать с системами на AMD Ryzen. Пусть покупка процессора с разблокированным множителем и совсем не обязательное условие комфортного гейминга, учитывая, что большинство пользователей не занимается разгоном, но старший чипсет позволит вам хотя бы выставить память в XMP, что значительно поднимет FPS в играх. И вам совсем не обязательно покупать дорогую материнскую плату, чтобы иметь систему на процессоре Intel и радоваться жизни — абсолютному большинству читателей будет достаточно очень даже бюджетной MSI Z390-A PRO или Gigabyte Z390 UD, если собирается система на процессоре i5 (можно и с разблокированным множителем) или i7 (желательно без разгона CPU).
Тезис шестой: топовому процессору топовая материнская плата, или тот случай, когда вам действительно нужна дорогая материнская плата для игрового ПК и, тем более, рабочей станции
Если вы собираете дорогостоящий игровой ПК с процессором i7 9700K / i7 9700KF / i9 9900K / i9 9900KF / i9 9900KS / Ryzen 9 3900X / Ryzen 9 3950X или на любом другом чуть менее распространенном или более мощном процессоре от AMD или Intel, то для комфортной работы и стабильности системы вам потребуется дорогая материнская плата исключительно на топовом чипсете для процессоров Intel и на чипсетах B550 (только топовые решения с развитой подсистемой питания процессора), X470 и X570. В случае с топами AMD на платформе AM4 в данный момент самая доступная ультимативная материнская плата — это ASRock X470 Taichi (к сожалению, оставшаяся лишь в варианте Ultimate), цена которой очень близка к 20 000 рублей. В случае с Intel, как не странно, ценники на отличные материнские платы стартуют даже дешевле 15000 рублей, а предтоповой платы для умеренного разгона i7 или i9 вам будет вполне достаточно.
Тезис заключительный: покупайте дорогую материнскую плату, если действительно знаете, зачем она вам нужна, или если очень хочется
Если вы коллекционер, оверклокер или просто можете позволить себе купить дорогую материнскую плату, так как имеете безграничный бюджет, то обязательно покупайте и ни в чем себе не отказывайте. Нет смысла экономить, выбирая компромиссные модели, если вы не получите от этой покупки удовольствия.
А каких принципов придерживаетесь вы при выборе материнской платы?
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
