Материнская плата — это… Устройство и назначение материнских плат. Характеристики материнской платы

Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.

Транзистор.

Или мосфет. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора — изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Резистор — это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры, предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.

Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др. Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.

Диоды

• 
• 

• 
• 

Светодиоды

Светодиод (LED). В основном LED — крошечные лампочки.

Индуктор (дроссель) — обмотка провода, катушка, используется для смягчения скачка тока при запуске. Зачастую стоят перед процессором.

Генератор тактовых частот.

Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.

Кварц.

Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.

SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, «мультик»).

Третья по значимости и размеру микросхема на материнской плате – после мостов. Отвечает за порты ввода-вывода (COM, LPT, GamePort, инфракрасный порт, PS/2 для клавиатуры и мыши и др.). Является микроконтроллером (выполняет часть прошивки биос), выродился из контроллера клавиатуры, но в современных платах выполняет множество важных функций. Он например мониторит сигналы с Шим и когда убедится что всё ОК с питанием — даёт южному мосту команду «нажали на вкл, запускайся», ещё он управляет режимами S0-S5. На текущий момент это его основной функционал, а функции ввода — вывода — отмирающий придаток. Зачастую обладает дополнительным функционалом:

встроенный Hardware Monitoring

контроллер управления скоростью вентиляторов

интерфейс для подключения CompactFlash-карт.

ШИМ-контроллер

ШИМ-контроллер (от Широтно-Импульсная Модуляция) — главная микросхема, управляющая напряжением на материнской плате.

Мосты (северный и южный).

Одним из основным составляющим компонентом материнской платы будь то компьютера либо ноутбука является Северный мост (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также — контроллер-концентратор памяти с английского Memory Controller Hub)

MCH является системным контроллером чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключено следующие оборудование:

1. через Front Side Bus — микропроцессор, если в составе процессора нет контроллера памяти, тогда через шину контроллера памяти подключена— оперативная память.

2. через шину графического контроллера — видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона, видеоадаптер часто встроенный. В таком случае северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub).

Исходя из назначения, северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность):

— системной шины и, косвенно, процессора (исходя из этого — до какой степени может быть разогнан компьютер);

— оперативной памяти (тип — например SDRAM, DDR, DDR2, её максимальный объем);

— подключенного видеоадаптера.

Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы.

В свою очередь, северный мост соединён с остальной частью материнской платы через согласующий интерфейс и южный мост. Когда технологии производства не позволяют скомпенсировать возросшее, вследствие усложнения внутренней схемы, тепловыделение чипа, современные мощные микросхемы северного моста помимо пассивного охлаждения (радиатора) для своей бесперебойной работы требуют использования индивидуального вентилятора или системы жидкостного охлаждения, что в свою очередь увеличивает энергопотребление всей системы и требует более мощного блока питания.

Минуя северный мост согласно нашей схеме двигаясь на юг на материнской плате расположен южный мост.

Южный мост ( ICH)

Южный мост (от англ. Southbridge) (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH).

Обычно это одна микросхема, которая связывает В«медленныеВ» (по сравнению со связкой В«Центральный процессор-ОЗУВ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через Северный мост, который, в отличие от Южного, обычно подключён напрямую к центральному процессору.

Если взять функциональность, то южный мост включает в себя:

— контроллеры шин PCI, PCI Express, SMBus, I2C, LPC, Super I/O;

— DMA контроллер;

— контроллер прерываний;

— PATA (IDE) и SATA контроллеры;

— часы реального времени (Real Time Clock);

— управление питанием (Power management, APM и ACPI);

— энергонезависимую память BIOS (CMOS);

— звуковой контроллер (обычно AC’97 или Intel HDA).

Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire, аудио-кодек и др. Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).

Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать и поддержку шины PCI-X и PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она все таки является неотъемлемой частью современного южного моста. Шина SM используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.

Контроллер прерываний обеспечивает механизм информирования ПО, исполняющегося на ЦПУ, о событиях в периферийных устройствах. IDE интерфейс позволяет В«увидетьВ» системе жёсткие диски. Шина LPC обеспечивает передачу данных и управление SIO (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и флоппи-контроллер) и BIOS ROM (флэш).

APM или ACPI функции позволяют перевести компьютер в В«спящий режимВ» или выключить его.

map

Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).

Северный и южный мосты материнской платы вкупе составляют одно целое устройство управления всей системой так сказать глаза, уши, руки ЦП. Вкупе эти два чипа называются – чипсет.

Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты так можно встретить и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.

Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем северного и южного моста (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):

Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.

Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.

Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.

В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.

Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86: Intel, NVidia, ATI/AMD: (после перекупки в 2006 году ATi вошла в состав Advanced Micro Devices), Via, SiS

Микропроцессор (ЦП).

Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.

BIOS

BIOS (Basic Input-Output System) микросхемы основной системы ввода/вывода.

Dual Bios

Технология Dual Bios на материнских платах производства Gigabyte. В случае сбоя основного bios его можно восстановить из резервной микросхемы.

Батарейка CMOS.

Батарейка CMOS. Служит для хранения настроек BIOS и для поддержания системного времени в актуальном состоянии.

Аудиокодек.

Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.

Сетевой контроллер (Onboard LAN).

Сетевой контроллер (Onboard LAN) представляет собой отдельную микросхему. Как и в случае с аудио кодеком при выходе из строя может сильно греться. Ремонтируется так же заменой или демонтажем.

Вроде ничего не забыл.

Продолжение следует…

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

Берегите себя и своих близких!

464

Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно назвать материнскую плату, которая выступает в роли связующего звена между всеми комплектующими ПК. Неправильно подобранная материнская плата может сильно повлиять на производительность всего компьютера, несмотря на то, что остальные компоненты сами по себе являются достаточно мощными. Итак, что такое материнская плата? Давайте разберемся.

Материнская плата компьютераФорм-фактор материнских плат

Чипсет (англ. chipset) – набор из нескольких микросхем, которые спроектированы для совместной работы и основная задача которых — выполнение набора определенных функций. В компьютерах чипсет, находящийся на материнской плате, является связующим компонентом. Он обеспечивает совместную работу процессора, подсистем памяти, ввода-вывода и др.

От чипсета зависит, какой тип оперативной памяти и процессор поддерживаются «материнкой». Кроме этого от него зависит, с какой скоростью будут передаваться данные по шине ко всем устройствам компьютера.

Как мы уже определили – одна из основных функций материнской платы заключается объединении устройств между собой или, говоря образно, в «наведении мостов» между ними, поэтому главные составляющие чипсета называются «мостами».

Чипсет состоит из двух «мостов», каждый из которых является отдельной микросхемой и выполняет свою определенную задачу:

• «северный» мост (англ. Northbridge) нужен для соединения между собой процессора и устройств, которые используют высокопроизводительные шины — оперативная память и видеокарта. От северного моста зависит частота системной шины, максимальный объем оперативной памяти и ее тип. Иногда северный мост содержит в себе интегрированный (встроенный) графический процессор.
• «южный» мост (англ. Southbridge) необходим для подключения менее скоростных устройств, которые не требуют высокой пропускной способности – сетевые платы, жёсткий диск, шины USB, PCI и др., к которым подключаются дополнительные устройства.

Наличие двух мостов — классическая схема построения чипсета практически всех материнских плат. Однако есть схемы, которые отличаются от традиционных. Это относится к компьютерам построенным на базе современных процессоров, имеющих в своем составе встроенные элементы, которые в определенной степени выполняют функции северного моста (как правило, контроллер оперативной памяти). В этом случае северный мост на материнской плате отсутствует.

• Разъем процессора.

Разъем для процессоров Intel (слева) и AMD (справа)

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

Разъемы для подключения модулей оперативной памяти

• 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.

Разъемы SATA

• 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.

Разъем PATA (IDE)

• 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.).

Разъем PCI

• 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.

Разъем PCI Express x16

• 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.

Разъемы USB 2.0 и 3.0

• 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 Floppy

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

Разъем питания материнской платы

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

Разъем питания CPU

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

Разъемы передней панели

• 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.

Разъемы задней панели

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.

BIOS

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.

Вызвать мастера

Еще больше интересной и полезной информации

• Видеокарта

  Обработка графической информации – одна из сложнейших задач,…

• Блок питания

  Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее…

• Процессор

  Процессор (микропроцессор, CPU, центральный процессор, разг.…

• Системный блок

  Как только пользователи не называют системный блок: и процессором,…

Комментарии (2)

Оставить комментарий

Материнская плата — базовый элемент архитектуры современного ПК, представляет собой многоуровневую плату с предустановленным набором микросхем системной логики, служит для объединения комплектующих в единую систему (компьютер).

Логическая схема материнской платы

Любая материнская плата имеет стандартизированную общепринятую архитектуру, которая обеспечивает совместимость между множеством комплектующих.

Основным элементом логической схемы материнской платы является чипсет, от которого зависит стабильная и слаженная работа всех компонентов ПК. Чипсет содержит северный и южный мосты. Первый, отвечает за взаимодействие процессора с оперативной памятью и видеокартой. Второй, за работу шин PCI и PCI-Express, контроллеров: SATA, USB, FireWire, Ethernet, Audio и т.д., а также взаимодействует с базовой системой ввода-вывода (BIOS).

Схема материнской платы включает в себя множество слотов для установки дочерних комплектующих. Так, для установки процессора используется специальное гнездо — сокет (socket). Чтобы задействовать оперативную память, её достаточно разместить в специальных слотах, которые, как правило, находятся справа от гнезда процессора. Видеокарта, размещается в слоте x16 шины PCI-Express. Прочие комплектующие выпускаются под слоты PCI-Express x1 и PCI. Шина PCI является устаревшей и присутствует в дешевом сегменте материнских плат. Для подключения жёстких дисков применяются SATA-разъёмы. Помимо этого, материнская плата имеет коннекторы для подключения: фронтальной панели системного блока, индикаторов, кнопок старта и перезагрузки системы, а также разъёмы для подключения блока питания и системы охлаждения.

Основные характеристики материнской платы

Форм-фактор

При выборе материнской платы, в первую очередь обратите внимание на её форм-фактор: E-ATX, Standard ATX или просто ATX, micro-ATX, mini-ITX и mini-STX. Системная плата, элементарно, должна поместиться в ваш системный блок. Корпус должен строго соответствовать форм-фактору материнской платы для обеспечения наилучшей совместимости.

Сокет

Следующее, на что нужно обратить внимание — это процессорный разъем. Сокет является важным параметром и должен соответствовать сокету процессора. Будьте внимательны! Выбор правильного сокета зависит не только от фирмы производителя — Intel или AMD, но и от линейки которой принадлежит конкретный процессор.

Оперативная память

Учитывайте такие характеристики, как число слотов для установки планок оперативной памяти. От этого параметра, зависит сможете ли вы в будущем увеличить объем ОЗУ своего ПК «безболезненно». При необходимости, вы просто добавите планку памяти в свободный слот и вам не придётся менять оперативную память полностью, что весьма накладно. Что касается максимальной частоты, на которой работает ОЗУ, её должен поддерживать не только контроллер памяти материнской платы, но и процессор. На данный момент, актуальными высокоскоростными характеристиками обладает стандарт памяти DDR4.

Слоты шины PCI-Express и PCI

Если вы планируете установку двух видеокарт, позаботьтесь о наличии минимум двух слотов PCI-Express x16. Прочие платы, как правило, выпускаются под формат PCI-Express x1. К ним можно отнести: звуковые карты, Wi-Fi-модули, DVB-S2 карты (для работы со спутниковым сигналом) и т.д. Присутствие или отсутствие слотов шины PCI не столь критично. Стандарт считается устаревшим, а разъём может понадобиться лишь в том случае, если вы обладаете платой расширения использующей данный слот.

Интерфейс SATA

Материнская плата должна поддерживать интерфейс SATA-III (6 Гбит/с) для подключения HDD и/или высокоскоростных SSD дисков. Чем больше SATA-разъёмов установлено на материнской плате, тем больше жестких дисков вы сможете задействовать.

Интерфейсные разъемы на задней панели

Чем большее число интерфейсных разъемов и их разновидностей, тем лучше.

Функция разгона (overclocking)

Данная функция пригодится в том случае, если вы будете использовать процессор со свободным множителем.

P.S. При выборе материнской платы, не стоит ориентироваться на имя производителя. У каждой компании есть свои продукты лидеры и продукты аутсайдеры. Выбор за вами.

Используемые источники:

• https://pikabu.ru/story/kak_nazyivayutsya_i_kak_vyiglyadyat_komponentyi_materinskikh_plat_4706972
• http://compolife.ru/ustrojstvo-kompjutera/materinskaja-plata.html
• https://2hpc.ru/%d0%bc%d0%b0%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%81%d0%ba%d0%b0%d1%8f-%d0%bf%d0%bb%d0%b0%d1%82%d0%b0/