Как еще называется материнская плата motherboard
Материнская плата (также называемая материнская плата , основная плата , или Мобо ) является основной печатной платы (ПП) в компьютерах общего назначения и других расширяемых систем. Он поддерживает и обеспечивает связь между многими важными электронными компонентами системы, такими как центральный процессор (ЦП) и память , а также предоставляет разъемы для других периферийных устройств . В отличие от объединительной платы , материнская плата обычно содержит важные подсистемы, такие как центральный процессор, контроллеры ввода / вывода и памяти набора микросхем , интерфейсные разъемы и другие компоненты, интегрированные для общего использования.
Материнская плата означает, в частности, печатную плату с возможностью расширения. Как следует из названия, эта плата часто называют «матерью» всех компонентов , прикрепленных к нему, которые часто включают в себя периферийные устройства, интерфейсные карты и дочерние платы : звуковые карты , видеокарты , сетевые карты , адаптеры шины , ТВ - тюнеров , Карты IEEE 1394 ; и множество других пользовательских компонентов.
Точно так же термин материнская плата описывает устройство с одной платой и без дополнительных расширений или возможностей, таких как платы управления в лазерных принтерах, телевизорах, стиральных машинах, мобильных телефонах и других встроенных системах с ограниченными возможностями расширения.
СОДЕРЖАНИЕ
История
До изобретения микропроцессора цифровой компьютер состоял из нескольких печатных плат в каркасе для карт с компонентами, соединенными объединительной платой , набором соединенных между собой разъемов. В очень старых конструкциях медные провода были дискретными соединениями между контактами разъема карты, но вскоре печатные платы стали стандартной практикой. Центральный процессор (ЦП), память и периферийные устройства были размещены на индивидуальном печатные платы, которые были подключены к объединительной плате. Вездесущая шина S-100 1970-х годов является примером системы объединительной платы этого типа.
Самые популярные компьютеры 1980-х годов, такие как Apple II и IBM PC, публиковали схематические диаграммы и другую документацию, которая позволяла быстро производить обратное проектирование и заменять материнские платы сторонними производителями. Обычно предназначенные для создания новых компьютеров, совместимых с образцами, многие материнские платы предлагали дополнительную производительность или другие функции и использовались для обновления оригинального оборудования производителя.
В конце 1980-х - начале 1990-х годов стало экономичным переносить на материнскую плату все большее количество периферийных функций. В конце 1980-х материнские платы персональных компьютеров начали включать одиночные микросхемы (также называемые микросхемами Super I / O ), способные поддерживать набор низкоскоростных периферийных устройств: клавиатуру и мышь PS / 2 , дисковод для гибких дисков , последовательные порты и параллельные порты. . К концу 1990-х многие материнские платы персональных компьютеров включали в себя встроенные аудио-, видео-, хранилища и сетевые функции потребительского уровня без необходимости использования каких-либо карт расширения ; В высокопроизводительных системах для 3D- игр и компьютерной графики обычно в качестве отдельного компонента использовалась только видеокарта. ПК, рабочие станции и серверы для бизнеса с большей вероятностью потребуются карты расширения либо для более надежных функций, либо для более высоких скоростей; в этих системах часто было меньше встроенных компонентов.
Ноутбуки и портативные компьютеры, разработанные в 1990-х годах, были интегрированы с наиболее распространенными периферийными устройствами. Это включало даже материнские платы без обновляемых компонентов - тенденция, которая будет продолжаться по мере появления систем меньшего размера на рубеже веков (таких как планшетный компьютер и нетбук ). Память, процессоры, сетевые контроллеры, источник питания и хранилище будут интегрированы в некоторые системы.
Дизайн
Материнская плата обеспечивает электрические соединения, с помощью которых обмениваются данными другие компоненты системы. В отличие от объединительной платы, он также содержит центральный процессор и другие подсистемы и устройства.
Типичный настольный компьютер имеет микропроцессор , основную память и другие важные компоненты, подключенные к материнской плате. Другие компоненты, такие как внешнее хранилище , контроллеры для отображения видео и звука , а также периферийные устройства, могут быть подключены к материнской плате в виде сменных карт или с помощью кабелей; В современных микрокомпьютерах все чаще интегрируются некоторые из этих периферийных устройств в саму материнскую плату.
Важным компонентом материнской платы является набор микросхем микропроцессора , который обеспечивает вспомогательные интерфейсы между процессором и различными шинами и внешними компонентами. Этот набор микросхем в некоторой степени определяет особенности и возможности материнской платы.
Современные материнские платы включают в себя:
- Разъемы ЦП (или разъемы ЦП), в которых могут быть установлены один или несколько микропроцессоров . В случае ЦП в корпусах с массивом шариковой сетки , таких как VIA Nano и Goldmont Plus , ЦП напрямую припаян к материнской плате.
- Слоты памяти, в которые должна быть установлена основная память системы, обычно в виде модулей DIMM, содержащих микросхемы DRAM, могут быть DDR3 , DDR4 или DDR5.
- Набор микросхем, который образует интерфейс между процессором , основной памятью и периферийными шинами.
- Микросхемы энергонезависимой памяти (обычно Flash ROM на современных материнских платах), содержащие микропрограмму системы или BIOS.
- Тактовый генератор , который вырабатывает систему тактового сигнала для синхронизации различных компонентов
- Слоты для карт расширения (интерфейс с системой через шины, поддерживаемые чипсетом)
- Разъемы питания, которые получают электроэнергию от блока питания компьютера и распределяют ее на ЦП, набор микросхем, основную память и карты расширения. По состоянию на 2007 год некоторым видеокартам (например, GeForce 8 и Radeon R600 ) требуется больше энергии, чем может обеспечить материнская плата, и поэтому были введены специальные разъемы для подключения их непосредственно к источнику питания.
- Разъемы для жестких дисков, оптических дисководов или твердотельных накопителей, обычно SATA и NVMe .
Кроме того, почти все материнские платы включают логику и разъемы для поддержки часто используемых устройств ввода, таких как USB для мыши и клавиатуры . Ранние персональные компьютеры, такие как Apple II или IBM PC, имели на материнской плате только минимальную поддержку периферийных устройств. Иногда оборудование видеоинтерфейса также интегрируется в материнскую плату; например, на Apple II и редко на IBM-совместимых компьютеров , таких как IBM PC - младший . Дополнительные периферийные устройства, такие как контроллеры дисков и последовательные порты, были предоставлены как карты расширения.
Учитывая высокую тепловую мощность процессоров и компонентов высокоскоростных компьютеров, современные материнские платы почти всегда имеют радиаторы и точки крепления вентиляторов для отвода избыточного тепла.
Фактор формы
Материнские платы производятся в различных размерах и формах, называемых компьютерным форм-фактором , некоторые из которых являются специфическими для отдельных производителей компьютеров. Однако материнские платы, используемые в IBM-совместимых системах, рассчитаны на различные размеры корпусов . По состоянию на 2005 год большинство материнских плат настольных компьютеров используют стандартный форм-фактор ATX - даже те, которые используются в компьютерах Macintosh и Sun , которые не были построены из обычных компонентов. Форм-фактор материнской платы и блока питания (БП) корпуса должен совпадать, хотя некоторые материнские платы меньшего форм-фактора того же семейства подходят для более крупных корпусов. Например, корпус ATX обычно вмещает материнскую плату microATX . В портативных компьютерах обычно используются высокоинтегрированные, миниатюрные и индивидуализированные материнские платы. Это одна из причин того, что портативные компьютеры сложно модернизировать и дорого ремонтировать. Часто выход из строя одного компонента ноутбука требует замены всей материнской платы, что обычно дороже, чем материнская плата для настольных ПК.
Сокеты процессора
Разъем ЦП (центральный процессор) или слот - это электрический компонент, который подключается к печатной плате (PCB) и предназначен для размещения ЦП (также называемого микропроцессором). Это специальный тип гнезда для интегральных схем, предназначенный для очень большого количества выводов. Разъем ЦП обеспечивает множество функций, включая физическую структуру для поддержки ЦП, поддержку радиатора, облегчение замены (а также снижение затрат) и, что наиболее важно, формирование электрического интерфейса как с ЦП, так и с печатной платой. Разъемы ЦП на материнской плате чаще всего можно найти на большинстве настольных и серверных компьютеров (в ноутбуках обычно используются ЦП для поверхностного монтажа), особенно на тех, которые основаны на архитектуре Intel x86 . Тип сокета ЦП и набор микросхем материнской платы должны поддерживать серию и скорость ЦП.
Интегрированная периферия
Блок-схема материнской платы начала 2000-х годов, которая поддерживает множество встроенных периферийных функций, а также несколько слотов расширенияВ связи с неуклонным снижением стоимости и размеров интегральных схем теперь можно включить поддержку многих периферийных устройств на материнскую плату. Комбинируя множество функций на одной печатной плате , можно уменьшить физический размер и общую стоимость системы; Таким образом, высокоинтегрированные материнские платы особенно популярны в компьютерах малого форм-фактора и бюджетных компьютерах.
Слоты для периферийных карт
Типичная материнская плата будет иметь разное количество подключений в зависимости от ее стандарта и форм-фактора .
Стандартная современная материнская плата ATX обычно имеет два или три разъема PCI-Express x16 для видеокарты, один или два старых разъема PCI для различных карт расширения и один или два разъема PCI-E x1 (который заменил PCI ). Стандартная материнская плата EATX будет иметь от двух до четырех разъемов PCI-E x16 для видеокарт и различное количество разъемов PCI и PCI-E x1. Иногда он также может иметь слот PCI-E x4 (зависит от марки и модели).
На некоторых материнских платах есть два или более слота PCI-E x16, что позволяет использовать более 2 мониторов без специального оборудования или использовать специальную графическую технологию под названием SLI (для Nvidia ) и Crossfire (для AMD ). Они позволяют соединять от 2 до 4 видеокарт вместе, чтобы обеспечить лучшую производительность в ресурсоемких задачах графических вычислений, таких как игры, редактирование видео и т. Д.
В более новых материнских платах слоты M.2 предназначены для SSD и / или контроллера беспроводного сетевого интерфейса .
Температура и надежность
Материнские платы обычно имеют воздушное охлаждение с радиаторами, которые часто устанавливаются на более крупных микросхемах современных материнских плат. Недостаточное или неправильное охлаждение может вызвать повреждение внутренних компонентов компьютера или привести к его сбою . Пассивного охлаждения или одного вентилятора, установленного на блоке питания , было достаточно для процессоров многих настольных компьютеров до конца 1990-х годов; с тех пор большинство из них потребовало установки вентиляторов ЦП и радиаторов из-за повышения тактовой частоты и энергопотребления. Большинство материнских плат имеют разъемы для дополнительных компьютерных вентиляторов и встроенные датчики температуры для определения температуры материнской платы и процессора, а также разъемы для управляемых вентиляторов, которые BIOS или операционная система могут использовать для регулирования скорости вращения вентилятора. В качестве альтернативы компьютеры могут использовать систему водяного охлаждения вместо множества вентиляторов.
Некоторые компьютеры с малым форм-фактором и домашние кинотеатры, предназначенные для бесшумной и энергоэффективной работы, имеют конструкцию без вентилятора. Обычно это требует использования ЦП с низким энергопотреблением, а также тщательной компоновки материнской платы и других компонентов, позволяющих разместить радиатор.
Исследование 2003 года показало, что некоторые ложные сбои компьютера и общие проблемы с надежностью, начиная от искажения изображения на экране и заканчивая ошибками чтения / записи ввода-вывода , могут быть связаны не с программным обеспечением или периферийным оборудованием, а со старением конденсаторов на материнских платах ПК. В конечном итоге было показано, что это результат неправильного состава электролита, проблема, названная « чумой конденсаторов» .
современные материнские платы используют электролитические конденсаторы для фильтрации постоянного тока, распределяемого по плате. Эти конденсаторы стареют с зависящей от температуры скоростью, так как их водные электролиты медленно испаряются. Это может привести к потере емкости и последующим сбоям в работе материнской платы из-за нестабильности напряжения . Хотя большинство конденсаторов рассчитаны на 2000 часов работы при 105 ° C (221 ° F), их ожидаемый расчетный срок службы примерно удваивается на каждые 10 ° C (18 ° F) ниже этого значения. При температуре 65 ° C (149 ° F) срок службы может составлять от 3 до 4 лет. Однако многие производители поставляют некачественные конденсаторы, которые значительно сокращают срок службы. Недостаточное охлаждение корпуса и повышенная температура вокруг разъема процессора усугубляют эту проблему. С помощью верхних вентиляторов компоненты материнской платы можно поддерживать при температуре ниже 95 ° C (203 ° F), что фактически удваивает срок службы материнской платы.
С другой стороны, материнские платы среднего и высокого класса используют исключительно твердотельные конденсаторы. На каждые 10 ° C меньше их средний срок службы увеличивается примерно в три раза, что приводит к увеличению ожидаемого срока службы в 6 раз при 65 ° C (149 ° F). Эти конденсаторы могут быть рассчитаны на 5000, 10000 или 12000 часов работы при 105 ° C (221 ° F), что увеличивает прогнозируемый срок службы по сравнению со стандартными твердотельными конденсаторами.
В настольных ПК и ноутбуках решения для охлаждения и мониторинга материнской платы обычно основаны на Super I / O или встроенном контроллере .
Начальная загрузка с использованием базовой системы ввода / вывода
В большинстве современных конструкций материнских плат для загрузки операционной системы используется BIOS , хранящийся в микросхеме EEPROM или флэш-памяти NOR , припаянной к материнской плате или вставленной в нее . Когда компьютер включен, микропрограмма BIOS проверяет и настраивает память, схемы и периферийные устройства. Это Power-On Self Test (POST) может включать в себя тестирование некоторых из следующих вещей:
Многие материнские платы теперь используют преемник BIOS под названием UEFI . Он стал популярным после того, как Microsoft начала требовать, чтобы система была сертифицирована для работы с Windows 8 .
Статья описывает предназначение, строение и принципы работы материнской платы.
Читатель узнает, как выбрать системную плату, оценить ее функциональные возможности а также подобрать совместимые с ней устройства.
Содержание:
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.
Основные разъемы материнской платы
Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:
• Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;
• PCI (Peripheral component interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) - это шина с небольшой пропускной способностью, которой, однако, достаточно для подключения многих устройств (TV-тюнеров, звуковых карт, карт для захвата видео, сетевых карт, Wi-Fi-модулей и др.);
• РСI-Express - быстрая шина для видеокарты, создана с использованием программной модели PCI. В зависимости от чипсета, таких шин на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разную пропускную способность (x16 или меньше). Конфигурация с несколькими РСI-Express позволяет использовать сразу несколько видеокарт, что делает видеоподсистему компьютера более производительной.
• USB - разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и самый новый USB 3.0 (до 4800 Мбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 имеет вдвое больше контактов, хотя и поддерживает возможность подключения более старых устройств (рассчитанных на USB 1.0 и 2.0).
• SATA (Serial Advanced Technology Attachment - цифровое подсоединение по передовой технологии) - служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x - до 1,5 Гбит/с; 2.x - до 3 Гбит/с; 3.x - до 6 Гбит/с.
• PATA (Parallel ATA) - является предшественником SATA и до его появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA предназначен для подключения старых носителей информации и поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения совместимости;
• Floppy - разъем для подключения привода дискеты 3,5. Как ни странно, эти носители все еще не полностью вышли из употребления;
• Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).
Кроме того, на системной плате имеются различные игольчатые гребенки, предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.
На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).
Системная плата включает еще одну важную часть - микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS), которая замыкается на южный мост чипсета. В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск, BIOS доступен компьютеру без подключения винчестера и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту шины процессора, тайминги модулей оперативной памяти (изменив их производительность), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, дисковод 3,5 и др.) и многое другое.
Компьютер всегда запускается и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно "обнулить" настройки BIOS до стандартных ("заводских") параметров. Для этого нужно на непродолжительное время вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка розряжается (первый признак этого - при выключении компьютера сбивается системное время).
Скорость доступа к микросхеме ПЗУ низкая. Чтобы это не влияло на быстродействие компьютера, большинство системных плат создаются таким образом, что при запуске системы, BIOS из микросхемы ПЗУ копируется в специально зарезервированную область оперативной памяти, называемую Shadow Memory (теневая память), скорость доступа к которой значительно выше.
Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.
Форм-фактор материнской платы
По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ. Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.
Наверняка любой пользователь, даже самый безнадежный «чайник», когда-либо слышал это словосочетание – «материнская плата». И это неудивительно – ведь от качества и возможностей этого элемента компьютера во многом зависит надежность и эффективность работы ПК, а, следовательно, этот компьютерный термин пользуется большой популярностью.
Каждый компьютер – это сложное устройство, в котором расположено множество узлов и микросхем. Казалось бы, разместить их всех так, чтобы они друг другу не мешали и могли бы эффективно взаимодействовать – это непосильная задача для конструкторов. Но решение этой задачи было найдено – оказывается, достаточно разместить все самые важные микросхемы, в том числе, и процессор, на одной-единственной большой плате.
Функции и устройство современной системной платы
Итак, материнская плата компьютера (по-английски пишется, как motherboard, этот термин мы тоже будем употреблять в дальнейшем), также называемая системной платой – основное устройство персонального компьютера. Ее главное назначение – связывать и объединять в единое целое все узлы и компоненты компьютера. Многие узлы физически размещаются на motherboard, а другие связаны с ней при помощи кабелей.
Главные функции motherboard:
- Размещение основных узлов и систем ПК
- Интеграция основных узлов и систем ПК
- Снабжение питанием основных узлов и систем ПК
Какие устройства размещаются на материнской плате:
- Разъем для процессора
- Чипсет
- Слоты расширения
- Разъемы памяти
- Разъемы для подключения дисководов
- Шины
- Порты
- Микросхема BIOS
- Сетевая карта (опционально)
- Видеокарта (опционально)
- Звуковая карта (опционально)
Материнская плата крепится при помощи специальных винтов в корпусе компьютера. На практике замена системной платы означает, по сути, и обновление всего компьютера.
Следует учесть, что форм-фактор, то есть стандартизированный типоразмер motherboard привязан к форм-фактору системного блока, и материнская плата, имеющая определенный форм-фактор, вряд ли встанет в системный блок, предназначенный для другого форм-фактора.
Пожалуй, самая известная функция motherboard – это размещение слотов для плат расширения, выводы которых располагаются в тыльной части системного блока. Наверняка, далеко не все пользователи занимались заменой самой motherboard в корпусе компьютера, а также модернизацией процессора, но большинству, наверное, известен процесс замены или добавления плат расширения в слоты на материнской плате. Кстати, материнская плата называется материнской именно по отношению к дочерним платам, то есть платам, расположенным в слотах расширения.
Значительное число современных плат содержит многие встроенные элементы, которые раньше могли работать только через слоты расширения – это видеокарта, сетевая карта, звуковая карта, и.т.д. Обычно это устройства начального уровня, очень дешевые и предназначенные для нетребовательных пользователей. Однако эти устройства, как правило, очень незначительно увеличивают стоимость всей системы и заодно освобождают слоты расширения для чего-то более важного. К тому же, наличие этих устройств не мешает пользователю произвести модернизацию системы, например, заядлый геймер всегда может поставить вместо простенькой «видяхи» последнюю версию навороченного трехмерного акселератора. При этом устройство, установленное в слот расширения, всегда будет иметь приоритет перед встроенным.
Пару слов стоит сказать о технологии изготовления материнских плат. Материалом для материнских плат обычно служит стеклотекстолит, на который нанесены проводящие дорожки из металла. Таких слоев текстолита в плате может быть несколько. Сверху плата покрыта диэлектрическим лаком, обычно зеленого цвета.
История системных плат
Идея единой платы для интеграции всех элементов завоевала себе место далеко не сразу. В первые годы существования ПК были широко распространены так называемые объединительные платы, то есть платы, на которых размещались не все функциональные блоки компьютера. Эти блоки размещались на разных платах, которые вставлялись в слоты расширения объединительной платы – это могли быть и чипсеты, контроллеры дисководов, портов и даже сам процессор. Но потом от подобной схемы пришлось отказаться (и первой пример этому подала фирма IBM) в связи с удешевлением интегрированных материнских плат современного типа, на которых размещались все компоненты, а также в связи с трудностями, которые возникали при модернизации компьютеров на объединительных платах.
В первых материнских платах современного типа, однако, процессор, как и память, были несъемными. Впоследствии появились разъемы для памяти и сокеты для процессоров. Это усовершенствование значительно упростило модернизацию компьютера.
Сначала среди системных плат был распространен форм-фактор AT, ведущий начало от материнских плат компьютеров архитектуры AT. Но платы подобного размера были очень большими, и поэтому чаще использовался форм-фактор Baby-AT.
Форм-факторы современных системных плат
На смену AT в середине 1990-х пришел форм-фактор ATX. В настоящее время форм-фактор AT и производные от него типы материнских плат практически не используются в современных ПК.
Преимущества, которые принес форм-фактор ATX по сравнению с AT:
- Более удобные габариты, увеличение свободного места в корпусе.
- Сократилось расстояние между платой и дисководами, что позволило уменьшить длину кабелей.
- Сокет процессора расположен ближе к вентилятору системного блока, что позволяет улучшить охлаждение процессора.
- Возможность управления питанием компьютера.
- Питание процессора от системного блока без преобразователя напряжения.
- Размещение портов на самой материнской плате.
- Более удобное размещение разъемов для плат расширения.
- Наличие единого контакта для кабеля питания
Форм-фактор ATX и производные от него форм-факторы mATX (micro ATX), mini-ATX и серверный форм-фактор EATX (Extended ATX) и сейчас являются наиболее распространенными в большинстве компьютеров.
Существует также более новый форм-фактор motherboard BTX, разработанный в 2003 г, однако низвергнуть ATX с пьедестала он так до сих пор и не смог.
Сравнительные габариты плат некоторых форматов (ДхШ, мм):
- AT – 351 × 305
- Baby AT – 330 x 216
- EATX – 330 × 305
- ATX – 305 × 244
- miniATX – 284 × 208
- mATX – 244 × 244
- BTX – 325 x 267
Настройка системной платы
Как правило, для современной motherboard доступны не только такие функции, как апгрейд отдельных элементов, например, процессора, памяти и плат расширения, но и настройка основных параметров работы системной платы и процессора, таких, как частота работы системной шины и процессора, коэффициент умножения частоты, и.т.д.
Следует помнить, что настройка параметров motherboard – это очень деликатное дело и если вы не знаете всех тонкостей операции, которую вы собираетесь произвести, то имейте в виду, что неправильная настройка может обернуться неработоспособностью всей системы или ее отдельных элементов.
Настройка материнской платы обычно осуществляется через интерфейс программы BIOS Setup. Также настройка многих параметров может осуществляться и через специальные программы в Windows.
Заключение
В этой статье вы познакомились с понятием материнской (системной) платы, узнали, для каких целей она предназначена, какие компоненты на ней размещаются, как осуществляется настройка основных параметров motherboard, что такое форм-фактор системной платы, познакомились с историей развития системных плат в персональных компьютерах, а также с различными типами материнских плат.
Матери́нская (систе́мная) пла́та (от англ. motherboard, MB или англ. mainboard — главная плата), (в просторечии: материнка, матка и т. п.)— печатная плата, являющаяся основой построения модульного устройства, например — компьютера.
Материнская плата содержит основную часть устройства, дополнительные же или взаимозаменяемые платы называются дочерними или платами расширений.
Содержание
До изобретения микропроцессора цифровой компьютер состоял из нескольких печатных плат в корпусе картотеки с компонентами, соединенными объединительной платой, набором соединенных между собой разъемов. В очень старых разработках медные провода соединяли контакты разъема карты, но вскоре стандартной практикой стало использование печатных плат. Центральный процессор (ЦП), память и периферийные устройства были размещены на отдельных печатных платах, которые были подключены к задней панели. Широко распространенная шина S-100 1970-х годов является примером такого типа систем объединительной платы.
Самые популярные компьютеры 1980-х годов, такие как Apple II и IBM PC, публиковали принципиальные схемы и другую документацию, которая позволяла производить быструю обратную разработку и замену материнских плат сторонних производителей. Обычно предназначенные для создания новых компьютеров, совместимых с образцами, многие материнские платы предлагали дополнительную производительность или другие функции и использовались для обновления оригинального оборудования производителя.
В конце 1980-х и начале 1990-х годов стало экономически целесообразным переносить все увеличивающееся количество периферийных функций на материнскую плату. В конце 1980-х годов материнские платы для персональных компьютеров стали включать одиночные ИС (также называемые микросхемами Super I/O), способные поддерживать набор низкоскоростных периферийных устройств: клавиатуры, мыши, дисковода гибких дисков, последовательных и параллельных портов. К концу 1990-х годов многие материнские платы для персональных компьютеров включали встроенные функции аудио, видео, хранения и сетевых функций потребительского уровня без необходимости использования каких-либо плат расширения; высококлассные системы для 3D-игр и компьютерной графики, за исключением видеокарты, обычно сохраняется на материнской плате. Корпоративным ПК, рабочим станциям и серверам, скорее всего, потребуются карты расширения либо для более надежных функций, либо для более высоких скоростей.
Лэптопы и ноутбуки, разработанные в 1990-х годах, объединяли самые распространенные периферийные устройства. Они даже включали в себя материнские платы без обновляемых компонентов, и эта тенденция сохранится даже тогда, когда будут изобретены более мелкие устройства (например, планшеты и нетбуки).
В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:
Материнская плата с сопряженными устройствами монтируется внутри корпуса с блоком питания и системой охлаждения, формируя в совокупности системный блок компьютера.
Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъёма процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.
Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей (что имеет ключевое значение для снижения стоимости владения, англ. TCO ).
- Устаревшими являются форматы: Baby-AT; полноразмерная плата AT; LPX; BTX, MicroBTX и PicoBTX.
- Современные и массово применяемые форматы: ATX; microATX; Mini-ITX.
- Внедряемые форматы: Nano-ITX; Pico-ITX; FlexATX; NLX; WTX, CEB.
Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Это принципиальное решение производителя, обусловленное желанием создать на рынке несовместимый с существующими продуктами «бренд» (Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты) и эксклюзивно производить к нему периферийные устройства и аксессуары.
Предназначение компьютера (бизнес, персональный, игровой) в значительной степени влияют на выбор поставщика материнской платы.
- Для нужд SOHO или предприятия выгоднее приобретение готового компьютера (или решения, например, «клиент-сервер» или блейд-сервер с закупкой или лизингом готового решения).
- Для персонального пользования в качестве основного устройства позиционируется портативный компьютер [почему?] [источник не указан 1571 день] . Материнские платы ноутбуков существенно отличаются от материнских плат настольных компьютеров: для сокращения габаритов компьютера в плату оригинальной схемотехники встраивается (интегрируется) множество отдельных периферийных плат (например, встраивается видеокарта) — это обеспечивает компактные габариты и низкое энергопотребление ноутбука, но приводит к меньшей надёжности, проблемам с теплоотводом, значительному увеличению стоимости материнских плат, а также отсутствию взаимозаменяемости.
Таким образом, покупка отдельной материнской платы обоснована созданием компьютера «особой» конфигурации, например, малошумного или игрового.
Определить модель установленной материнской платы можно
Повышенное внимание к «зеленым» технологиям, требующим энергосберегающих и экологически безопасных решений, и обеспечение важных для материнских плат характеристик, вынудило многие компании-производители разрабатывать различные решения в этой области.
С постоянным увеличением популярности электронных приборов на протяжении ближайших 20—30 лет Евросоюз решил ввести эффективную стратегию для решения вопросов энергопотребления. Для этого были выпущены требования по энергоэффективности — ErP (Energy-related Products) и EuP (Energy Using Product). Стандарт разработан для определения энергопотребления готовых систем. По требованию ErP/EuP, система в выключенном состоянии должна потреблять менее 1 Вт мощности.
Спецификации ErP/EuP 2.0 намного строже первой версии. Для соответствия ErP/EuP 2.0 (вступила в действие в 2013 году) полное энергопотребление компьютера в выключенном состоянии не должно превышать 0,5 Вт.
- EPU Engine
- Ultra Durable (версии 1, 2 и 3) — технология от Gigabyte[1] , призванная улучшить температурный режим и надежность работы материнской платы, которая подразумевает:
- Увеличенная (удвоенная) толщина медных слоев толщиной 70 мкм (2 унции/фут²) как для слоя питания, так и для слоя заземления системной платы снижает полное сопротивление платы на 50 %, что обеспечивает снижение рабочей температуры компьютера, повышение энергоэффективности и улучшение стабильности работы системы в условиях разгона.
- Использование полевых транзисторов, обладающих пониженным сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)). Транзисторы преобразователей питания +12 вольт выделяют относительно много тепла и, когда говорят об охлаждении подсистемы питания процессора, то подразумевают именно их.
- Использование дросселей с ферритовым сердечником — эти дроссели обеспечивают меньшие потери энергии и меньший уровень электромагнитного излучения. [2]
- Использование бессвинцового припоя.
- Повторное использование картона и пластика упаковки.
В этой статье рассмотрим только современные и популярные типы системных плат. Вобще знать эту информацию будет полезно если вы хотите собирать собственный компьютер, или для замены определенных комплектующих. Известно три основных типа системных плат, каждая отличается набором разъемов и самим размером.
Какую материнскую плату купить?
Выделим три типа материнских плат
Здесь не будут рассматриваться "другие" и "устаревшие", разберем только "современные" решения для домашнего и продвинутого настольного компьютера.
Поддержка процессора (CPU)
На материнке всегда есть тип процессорного сокета. Этот сокет определит физическую упаковку процессора AMD или Intel, который возможно установить. В дополнение к этому, чипсет определит, какие конкретные процессоры моделей работают с материнской платой.
Несмотря на это, лучше получить представление о том, какой процессор собираетесь использовать в настольном компьютере, прежде чем приступать к выбору материнской платы.
Каким бывает размер или форм-фактор?
Хотите собрать полнофункциональную настольную машину? Или предпочитаете компактность? Существует пять традиционных размеров: ATX, micro-ATX (mATX), mini-ATX, Flex-ATX и NLX. Каждый из них определяется конкретными размерами плат. Физический размер также влияет на количество встроенных бортовых портов и слотов.
Основные типы материнских плат:
Такой тип подойдет начинающему и продвинутому пользователю компьютера. ATX часто включает около пяти слотов PCI-Express и/или PCI. Размер
MICRO-ATX (mATX)
Подойдет для решения базовых задач в домашнем использовании. Возможно установить до шести карт расширения. Размер
MINI-ITX
Flex-ATX
Используется в компьютерах где высокая производительность не требуется. В силу малой производительности цены небольшие. Встроенно 3-4 слотов расширения, в зависимости от производителя. Размер
Редкий тип использующаяся в вертикальных системных блоках. Подойдет для домашнего компьютера. Содержит в себе 3 слота расширения + возможно привязать карту-расширитель для дополнительных слотов расширений. Разъемы SATA добавляется расширительными картам. Размер составляет 40x40x10 см.
Дисковое пространство
Как упоминалось выше, чипсет играет прямую роль в выборе того, какой процессор получиться использовать с материнской платой. Чипсет также определяет модель и скорость устанавливаемой памяти. Размер материнки и количество слотов памяти также определит общий объем устанавливаемой памяти. Подумайте, сколько памяти потребуется на компьютере, а также если захотите добавить побольше позднее.
Оперативная память
Количество и тип слотов расширения и разъемов важны для того, что будет размещено в компьютере. Если есть периферийные устройства, для которых требуется определенный разъем или тип разъема, например USB 3.0, eSATA, Thunderbolt, HDMI или PCI-Express. Убедитесь, что есть материнская плата, поддерживающая такое соединение. Возможно установливать карты расширения для добавления некоторых разъемов, но помните что лучше работают разъемы встроенные в чипсет материнской платы.
- USB 3.0
- ESATA
- HDMI
- DisplayPort
- Thunderbolt
- PCI Express
- Что такое M.2?
Особенности типов материнских плат
- Настройки BIOS
- Что такое RAID?
- Виртуальная графика
- Кэширование SSD
- Разные типы графических карт
Разгон компонентов (Overclocking).
Если планируете разгон процессора, убедитесь что плата его поддерживает. Например, чипсет должен уметь поддерживать корректировку множителей и напряжений ЦП, которые не все чипсеты позволят. Кроме того, материнские платы, которые предлагают улучшенное управление питанием и надежные функции, обеспечивают высокий уровень стабильности.
Наконец, при разгоне растет температура компонента, поэтому задумайтесь над дополнительным охлождением, если планируется серьезное ускорение чипа. Подробнее про охлождение можете прочитать здесь: Какое охлаждение лучше водяное или воздушное?
Статья описывает предназначение, строение и принципы работы материнской платы.
Читатель узнает, как выбрать системную плату, оценить ее функциональные возможности а также подобрать совместимые с ней устройства.
Содержание:
Устройство материнской платы
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.
Основные разъемы материнской платы
Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:
• Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;
• Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).
Кроме того, на системной плате имеются различные игольчатые гребенки, предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.
На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).
Скорость доступа к микросхеме ПЗУ низкая. Чтобы это не влияло на быстродействие компьютера, большинство системных плат создаются таким образом, что при запуске системы, BIOS из микросхемы ПЗУ копируется в специально зарезервированную область оперативной памяти, называемую Shadow Memory (теневая память), скорость доступа к которой значительно выше.
Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.
Форм-фактор материнской платы
По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ. Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.
Читайте также: