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.

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.

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.

Характерные для ноутбука

Стоит пару слов сказать про редкие, я бы даже сказал «экзотические» разъемы, которые встречаются в ноутбуках или каких-то других устройствах, но которые не встретить на обычном ПК. Это два разъема: PCMCIA (ExpressCard) и Kensington Lock. Последний используется для защиты устройства от кражи. В разъем «Kensington Lock» вставляется специальный шнур с замком и привязывается к любому предмету, будь то стол или батарея, например. Естественно, ключи от замка есть только у вас.

ExpressCard Kensington Lock

А вот «ExpressCard» представляет собой узкую прорезь, прикрытую заглушкой, в которую вставляется некая карта расширения, на которой могут размещаться порты для подключения иных устройств. С помощью такой карты вы запросто можете добавить себе немного USB 3.0 портов в ноутбук, хотя бы потому, что на любом ноутбуке ощущается их нехватка.

Ну а на этом все, мы с вами разобрали все виды разъемов, которые только могут встретиться в компьютере, если я что-то вдруг упустил (статья то длинная, сами понимаете) — напишите об этом в комментариях. Удачи вам и до скорых встреч на страницах pc-information-guide.ru!

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.

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.

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.