Устройство и основные разъемы материнской платы

Компоненты материнской платы компьютера

Материнская плата (с англ. Motherboard) представляет собой один из важнейших компонентов компьютера, поскольку соединяет практически все устройства, входящие в его состав.

Любая современная материнская плата является многослойной и изготавливается из стеклотекстолита. Обычно, для ее изготовления используются специальные слои медной фольги (количество которых может изменяться от 2 до 10), соединенных между собой с помощью изоляционного материала — стекловолокна, пропитанного синтетической смолой. Слои меди не сплошные, а представляют собой токопроводящие дорожки, соединяющие элементы электронной схемы, смонтированной на такой плате. Во внутренних слоях печатной платы обычно располагаются линии электропитания и экранирование от наводок и помех, а на внешних — основные соединения элементов схемы.

На материнской плате находятся:

• Наборы больших однокристальных электронных микросхем — чипов (центральный процессор, другие процессоры, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы)
• Микросхемы оперативной памяти и разъемы их плат;
• Микросхемы электронной логики;
• Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т.д.);
• Системная шина;
• Слоты для подключения плат расширения (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств);
• Разъемы портов ввода / вывода.

На материнской плате, как правило, имеются уже встроенные (интегрированные) сетевая и звуковая карты, находятся USB и FireWire разъемы для подключения внешних устройств к системному блоку. Если посмотреть на плату с боковой стороны, то увидим разъемы, которые находятся на обратной стороне системного блока для подключения дополнительных внешних устройств — монитора, клавиатуры и мыши, сетевых, аудио и USB (1.1 / 2.0, 3.0) — устройств и т.п.

В зависимости от размера материнской платы, различают следующие форм-факторы материнских плат. Форм-фактор — это физические параметры платы, которые определяют размеры корпуса компьютера и влияют на количество и тип оборудования, которое может быть к ней подключено. Форм-фактор определяет не только размеры материнской платы, но и места ее крепления к корпусу, расположение интерфейсов шин, портов ввода-вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Таблица 1 — Форм-факторы материнских плат

Форм-фактор	Размер платы, мм	Примечания
ATX	305 x 244
Mini-ATX	284 x 208	Для малых корпусов
FlexATX	229 x 191	Пром. стандарт
Micro-ATX	244 x 244	Для малых корпусов
Mini-ITX	170 x 170	Для сверхмалых ПК
Nano-ITX	120 x 120	Для сверхмалых ПК

Сравнение форм-факторов материнских плат, которые получили широкое распространение

Материнские платы с форм-фактором ATX (Advanced Technology Extended) устанавливаются в настольные компьютеры с корпусами Full-tower и Mini-tower. Данная плата подходит как для любого пользователя ПК так и для серверов, благодаря чему массово выпускается начиная с 2001 года. На плате можно расположить до 7 разъемов для установки карт расширения.

Рассмотрим основные компоненты материнской платы, каждую из данных позиций рассмотрим более подробно далее.

Внешний вид материнской платы: 1 — процессорное гнездо; 2, 3 — чипсет МП; 4 — разъем для подключения модулей оперативной памяти (RAM); 5 — разъем для подключения жестких дисков, CD и DVD-приводов по параллельному интерфейсу; 6 — два разъема PCI Express (PCIe) 16x (один из разъем работает в режиме 4х) 7 — разъем PCIe 1x; 8 — разъем для подключения жестких дисков SATA. 9 — три разъема PCI; 10 — микросхема BIOS с аккумулятором; 11 — разъем для подключения блока питания; 12 — разъемы задней стенки МП (LPT; USB; S / PDIF-Out, COM и др.).

Основные фирмы, изготавливающие материнские платы: Asus, GigaByte, Micro-Star International (MSI), Foxconn, Asrock, ElitGroup, Palit.

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.

Виды материнских плат по форм-фактору

Так называемые, материнки с аналогичными чипсетами для одинаковых модификаций процессоров могут отличаться некоторыми характеристиками. К таким параметрам относят конструктивные варианты исполнения. Главным признаком является размер.

Существует понятие «форм-фактор» или типоразмер материнской платы, которое обозначает геометрические размеры платы для унификации используемых системных блоков и различных периферийных устройств.

Данная разновидность материнской платы характеризуется размерами 12 на 13 дюймов или 305 на 300 миллиметров. Подобная модель, как правило, предназначена для серверного оборудования. Также устройство применяют для оснащения персональных компьютеров.

Такое решение целесообразно при необходимости подключения нескольких крупных периферийных устройств. Стоимость данных материнских плат существенно выше, чем цена обычного оборудования. В комплекте имеется до четырех больших слотов расширения, которые поддерживают шину PCIE-16.

Standard ATX

Это стандартные материнские платы характеризуются размерами 12 на 9,6 дюймов, то есть 305 на 244 миллиметров. Устройства предназначены для подключения к большинству современных персональных компьютеров. Такие материнки совместимы с любыми корпусами типа Tower и обладают слотами расширения в количестве до трех штук.

MicroATX

Материнские платы данного типа имеют размеры 9,6 на 9,6 дюймов или 244 на 244 миллиметров. Такая модификация считается упрощенной версией АТХ. Конструкция дополнена одним слотом расширения. Следует учитывать определенные ограничения на число портов USB. Модели отличаются демократичной стоимостью и экономичным потреблением электроэнергии.

Mini-ITX

Специализированные модификации главных плат размером 6,7 на 6,7 дюймов или 170 на 170 миллиметров устанавливают на небольшие системные блоки, которые преимущественно используют для офисного оснащения. В данном случае используется урезанная версия слота расширения, либо он отсутствует.

Особенность конструкции заключается в наличии встроенного процессора, который в случае поломки не подлежит замене. Такие платы отличаются экономичным потреблением электроэнергии. Мощность блока питания составляет 100 Вт. Если сравнить данную модель с наиболее простой платой microATX, то во втором случае требуется источник питания мощностью от 300 Вт.

Mini-STX

Специализированная материнская плата размером 5,7 на 5,5 дюймов или 147 на 140 миллиметров предназначена для оснащения микрокомпьютеров. В данном случае отсутствуют слоты расширения, а процессор при необходимости можно заменить. Конструкция дополнена встроенной видеосистемой. Такая модель чаще всего устанавливается на офисные и мобильные ПК.

В том случае, когда требуется определить тип установленной материнской платы, можно воспользоваться данными методами:

• программы диагностики, включая CPU-Z, AIDA, PC Wizard;
• с помощью DMI;
• разбор системного блока и осмотр надписи на плате, которая находится между слотами расширения.

Первый способ является наиболее предпочтительным. Это связано с отсутствием необходимости разбирать оборудование, так как зачастую подобные действия выполнить невозможно из-за конструктивных особенностей или действующей гарантии.

Оперативная память

Оперативная память, если быть точнее. Ее вы знаете по сокращению ОЗУ или простецкому «Операционка». Эта немаловажная часть компьютера является, как не странно, самой обсуждаемой. Этим я хотел сказать, что 80% людей, знающих о компьютерах, при первом упоминании о них думают, в первую очередь, именно об оперативная памяти. Чем же эта, казалось бы, маленькая частичка системного блока заслужила такое внимание? Надеюсь, я смогу объяснить.

Оперативная память — это, если так можно сказать, сестра процессора. В ней во время работы компьютера хранится очень много информации. Она постоянно дополняется и заменяется, но после выключения компьютера исчезает, как изображение на вашем мониторе. То есть, это временная информация, которая поступает с процессора. Человек не имеет необходимости знать, какая именно информация поступает на оперативную память, но он должен понимать, что каждая включенная программа и каждый работающий процесс «откусывает» от ОЗУ небольшой кусочек, делая временную память меньше.

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.

Характеристики материнских плат

Подытоживая, не забываем затронуть вопрос основных характеристик материнской платы:

• Форм-фактор. Как было сказано, этот параметр, включает в себя размер, места крепления материнки, а также разъемы для дополнительных устройств;
• Тип сокета. Поскольку конкретный вид процессоров требует определенный разъем, выбранная вами модель ЦП будет определять эту характеристику ;
• Количество 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 важнейших пунктов при выборе материнской платы. По-большому счету, от него зависит тип процессора, который можно будет использовать на материнке . Кроме того , модель чипсета влияет на тип оперативной памяти и количество поддерживаемой периферии. Грубо говоря – чипсет определяет функциональность материнской платы ;
• Количество слотов PCI Express. О т этого зависит количество и возможность подключения как видеокарт, так и других плат расширений, использующих 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.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные компоненты материнской платы компьютера. Все они необходимы для нормальной работы вашей машины и если выйдет из строя хоть что-то, то компьютер не сможет нормально функционировать. Надеюсь, эта информация была для вас полезной.