3.2. Основные параметры материнской платы

Важнейшей частью и основой компьютерных систем являются материнские платы. Именно в их архитектуру интегрированы разъёмы процессора, модулей оперативной памяти, видеоадаптера, плат расширения, а также микросхемы чипсета, BIOS, интерфейсов и т. п. Материнская плата во многом определяет производительность и функциональные возможности компьютера, включая средства оптимальной настройки, мониторинга и последующей модернизации.

Основные параметры материнских плат:

1. Поддерживаемые материнской платой процессоры. Каждый процессор характеризуется определённым набором параметров. Важнейшими параметрами являются тактовые частоты - внутренние и внешние, напряжение питания, величины напряжений и т. д. Процессоры имеют определённые конструктивные отличия, тесно связанные с особенностями их внутренней структуры.

Обычно для идентификации процессора достаточны следующие данные: фирма-изготовитель процессора, тип процессора (например Intel Pentium D, Core 2 Duo, AMD Athlon и т. д.), разъём подключения (Socket 478, Socket 775, Socket 939 и т. д.), внешняя и внутренняя частота.

2. Чипсет. На материнских платах используются самые разные чипсеты, которые влияют как на производительность материнской платы и её функциональные возможности, так и на стоимость платы, а в конечном счёте, на цену компьютера.

3. Тип процессорной (системной) шины и её частотные параметры. Эти параметры тесно связаны с используемой компонентой чипсета, исполняющей функции North Bridge шины. Определяют возможные модели процессоров, которые автоматически выбирают необходимое значение из допустимого набора частот. Значения тактовой частоты могут быть изменены в BIOS Setup или специализированными программами.

4. Тип, объём и количество разъёмов оперативной памяти. Большинство современных десктопных материнских плат рассчитаны на память DDR2-400/ 533/667, 2 или 4 DIMM, до 2 или 4 Гбайт, 8 Гбайт память.

5. Интегрированные контроллеры. Функциональные возможности чипсетов дополняют интегрированные контроллеры, реализованные с помощью специализированных микросхем. В качестве примера можно привести средства аппаратного мониторинга, локальной сети, последовательных интерфейсов (USB, IEEE1394a, eSATA), аудиокодеков, дополнительных контроллеров HDD, RAID и т. п. В современных материнских платах используется большое количество интерфейсных контроллеров. Их разъёмы расположены не только на задней панели, но и на самой плате. Подключение к внутренним разъёмам осуществляется с помощью дополнительных панелей - брекетов.

6. Количество и типы разъёмов для плат расширения. Параметры системной платы определяют количество и стандарты (AGP/PCI Express, PCI, Wi-Fi, AMR и т. п.) подключения плат расширения, которые могут быть установлены в разъёмы (слоты) платы. Это определяет функциональные возможности ПК. Необходимое число и типы слотов зависят как от уже существующих на плате интегрированных контроллеров, так и от решаемых на ПК задач.

7. Конструктивные особенности платы. Чтобы не столкнуться с проблемами несовместимости при установке материнской платы в корпус, необходимо обращать внимание на форм-фактор (ATX, BTX), её размеры и особенности крепления, расположение элементов, слотов и внешних разъёмов.

Учитывать все эти параметры необходимо, каждый из приведённых параметров играет огромную роль. Одни влияют на производительность, другие облегчают последующую модернизацию компьютера.

В настоящее время десятки фирм выпускают большое число различных системных плат, отличающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине рабочих напряжений и т. д.

Основные фирмы, производящие системные платы:

1. Albatron.

2. ASUS.

3. BIOSTAR.

4. GALAXY TECHNOLOGY.

5. GIGABYTE UNITED INC.

6. Elitegroup Computer Systems EVGA GmbH.

7. FOXCONN.

8. Micro-Star Int'l Co., Ltd (MSI).

9. Inc. XFX.

10. Intel.

Качество материнских плат ведущих компаний практически одинаково. Несмотря на то, что производятся они на разных заводах, технологический цикл производства (вплоть до марки используемого оборудования) совершенно идентичный. Конечно, во многом качество и работоспособность материнской платы определяется её дизайном и версией BIOS.

Тип системной платы определяет прежде всего базовый микропроцессор.

Поскольку микропроцессоры фирмы Intel и процессоры некоторых других фирм, в частности фирмы AMD, используют электрически разные интерфейсы и геометрически разные разъёмы, то следует разделить все материнские платы на две группы по типу процессорного разъёма:

- «интеловские» материнские платы;

- «AMD» рассчитанные материнские платы и прочие.

Поскольку платы подходящие для процессоров фирмы Intel распространены гораздо шире, их можно разделить на следующие группы:

- платы, рассчитанные на микропроцессоры 8086, 8088, в новых компьютерах они уже не применяются более десятка лет;

- платы для МП 80286, тоже устарели;

- платы для микропроцессоров 80386 и 80486, тоже морально устарели;

- платы для МП Pentium и Pentium Pro рассчитаны на напряжения питания 3,3 В и 5 В и тактовые частоты 60, 66, 75 МГц.Платы, ориентированные на МП Pentium Pro, отличаются лишь другим процессорным разъёмом и отсутствием кэш-памяти второго уровня, которая интегрирована непосредственно на плату МП, морально устарели;

- платы для МП Pentium MMX, отличающиеся от плат для МП Pentium и Pentium Pro двумя раздельными напряжениями питания (2,8 В и 3,3 В), наличием модифицированного процессорного разъёма Socket 7 и специальной микросхемы BIOS, поддерживающей ММХ, морально устарели;

- платы для МП Pentium II (а также и Celeron) имеют разъём Slot 1 или Socket 370, пониженное напряжение питания 2,0 В, у них отсутствует кэш-память 2-гоуровня. Материнские платы этой группы (в частности с чипсетами iBX) впервые работали с тактовыми частотами 100, 133, 150 МГц, морально устарели;

- платы для микропроцессоров Pentium III с новыми разъёмами типа Socket 370 (для Xeon - Slot 2) используют еще более низкие напряжения - 1,65 В и работают с чипсетами iBX, iGX, iZX, 1810,1815, i820, i840, VIA Apollo Pro и некоторыми другими, поддерживающими тактовые частоты от 100 до 266 МГц, морально устарели;

- платы для микропроцессоров Pentium 4 с разъёмами Socket 423 или Socket 478, раздельными напряжениями питания 5 уровней от 1,1 В до 1,8 В, на чипсете i860, поддерживающие тактовые частоты до 400 МГц;

- платы для Intel Celeron D;

- платы для Intel Core 2 Duo;

- платы для Intel Core 2 Guad;

- платы для Intel Core 2 Extreme.

Размеры материнской платы нормированы. Также стандартизованы и отверстия внутри платы, которые соединяют её с дном корпуса. Поэтому говорят не о размерах, а о типоразмерах материнских плат.

Существуют различные базовые типоразмеры (форм-факторы) плат.

Форм-фактор – это характеристика, которая определяет не только внешние размеры системных плат, но и ряд специфических параметров, характеризующих функциональные и эксплуатационные свойства плат.

Форм-фактор определяет габариты, установочные отверстия, разъёмы питания материнской платы, а также требования к системе охлаждения. При выборе комплектующих для компьютера необходимо помнить, что корпус компьютера должен поддерживать форм-фактор материнской платы.

Существует основные типоразмеры материнских плат:

- Full-size AT – устаревший размер (12 х 13, дюйма), использовался в первых моделях IBMPC, сейчас не выпускается;

- Baby AT - размер: ширина 8,57 и длина 13,04 дюйма, их разновидностьMini AT - 8,57 х 9,85 дюйма; они могут устанавливаться во все корпуса, кроме Slim line (выпускаются, но также постепенно устаревают);

- HalfSize топоразмер для миниплаты для Slimline корпуса;

- LPX – топоразмер 9 х 13 дюймов для корпусов с уменьшенной высотой и Slimline;

- Mini-LPX - топоразмер 8,2 х 10,4 дюйма для корпусов с уменьшенной высотой и Slimline;

- АТХ (Advanced Technology eXtended) - один из самых распространённых форматов материнских плат для ПК, идеально подходит для построения домашнего компьютера. Платы ATX имеют размеры 30, 5 x 24,4. см и поддерживают семь слотов расширения.

Основной разъём для подключения блока питания на материнской плате стандарта ATX может иметь 20 или 24 контакта. Практически все новые модели материнских плат имеют 24-контактный разъём.

- Mini-ATX - топоразмер 9,6 х 9,6 дюймов для корпусов ATX с уменьшенной высотой. Подходит для построения офисных компьютеров, когда не требуется много слотов для расширения системы. Основной разъем для подключения блока питания на материнской плате стандарта mATX может иметь 20 или 24 контакта. Практически все новые модели материнских плат имеют 24-контактный разъем;

- EATX (Extended ATX) – топоразмер материнской платы отличается от ATX размерами (до 30,5 x 33,0 см), используются в основном для серверов;

- BTX (Balanced Technology Extended) - новый стандарт топоразмера, который приходит на смену ATX. При разработке этого форм-фактора большое внимание уделялось эффективному охлаждению установленных на плате элементов. BTX идеально подходит для построения миниатюрных компьютеров. Материнские платы BTX имеют размеры 26,7 х 32,5 см и поддерживают семь слотов расширения;

- mBTX (micro BTX) - уменьшенный вариант BTX. Размеры таких плат составляют 26,7 х 26,4 см, mBTX поддерживают четыре слота расширения;

- SSI EEB (Server Standards Infrastructure Entry Electronics Bay) – топоразмер материнской платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъёмы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30,5 x 33,0 см;

- SSI CEB (SSI Compact Electronics Bay) - топоразмер материнской платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъёмы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30,5 x 25,9 см.

Иногда можно встретить материнские платы нестандартного форм-фактора (Proprietary). Они предназначены для установки в специальный, совместимый с ней корпус.

Любой производитель материнских плат (разве что за исключением компании Intel) имеет в своем модельном ряду материнские платы практически на всех современных чипсетах как под процессоры Intel, так и под процессоры AMD. А если учесть, что каждый из производителей чипсетов (Intel, nVIDIA, SiS, VIA, ATI, ULi) предлагает не одну модель, а целую серию, то становится понятным, насколько многообразен современный модельный ряд материнских плат.

Чипсет определяет все основные характеристики материнской платы:

- тип поддерживаемых процессоров;

- тип памяти;

- стандарт шины для карт расширения и т. д.

Обычно чипсет состоит из двух «мостов»: северного и южного. Северный мост содержит контроллер памяти, шину AGP, PCI-E и обеспечивает взаимодействие с процессором, южный отвечает за периферию: платы PCI, USB, жёсткие диски, звук и сеть.

Системные платы поддерживают разные виды интерфейсных системных, локальных и периферийных шин. От состава поддерживаемых шин, количества слотов для этих шин, имеющихся на плате, существенно зависит эффективность работы компьютера в целом.

На материнской плате могут находиться слоты AGP. AGP (Accelerated Graphics Port) – это формат шины, разработанный на базе шины PCI специально для подключения видеоадаптеров. До недавнего времени AGP был практически единственным способом подключения видеокарт, но новый формат PCI-E вытеснил AGP. Современные модели материнских плат поддерживают AGP 8X, который обеспечивает скорость до 2,1 Гб/с.

PCI-X (PCI eXtended) - разновидность шины PCI, которая поддерживает 64-битный или 32-битный обмен данными и двойное питание (3,3 и 5В). PCI-X обычно используется в рабочих станциях и серверах для подключения высокоскоростных контроллеров, например, гигабитных сетевых карт или RAID-контроллеров.

Интерфейс USB поддерживается большинством современных материнских плат. USB (Universal Serial Bus) - универсальная шина с последовательной передачей данных. Помимо широкой распространенности преимуществом USB-интерфейса является возможность «горячего» подключения (к работающему компьютеру). Версия USB 1.1 позволяет обмениваться данными со скростью до 12 Мбит/с, USB 2.0 - до 480 Мбит/с. Практически все современные материнские платы оборудованы USB 2.0.

Тип Wi-Fi, поддерживаемый сетевым адаптером, установливается на материнской плате.

Беспроводная сеть Wi-Fi имеет следующие разновидности: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n. Стандарт 802.11a обеспечивает скорость до 54 Мбит/с и работает на частоте 5 ГГц. Оборудование стандарта 802.11b поддерживает скорость передачи до 11 Мбит/с и работает на частоте 2,4 ГГц. Оборудование стандарта 802.11g работает на частоте 2,4 ГГц и представляет собой развитие стандарта 802.11b. Устройства, работающие в этом стандарте, позволяют передавать данные со скоростью до 54 Мбит/с. Новый стандарт беспроводной связи 802.11n предусматривает возможность передачу данных со скоростью до 600 Мбит/сек. При использовании частотных диапазонов 5 ГГц и 2.4 ГГц стандарт 802.11n полностью совместим со стандартами 802.11a, 802.11b и 802.11g. Высокая скорость связи особенно актуальна в беспроводных мультимедийных устройствах для передачи цифровых аудио- и видеосигналов.

На сегодняшний день наиболее распространены три типа памяти:

- DDR DIMM;

- DDR2 DIMM;

- DDR3 DIMM .

В серверных платформах используется также DDR2 FB-DIMM. Именно эти типы памяти поддеоживают современные системные платы.

DDR DIMM, или DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) DIMM - это тип синхронной динамической памяти с удвоенной скоростью передачи данных. Основным её отличием от SDRAM является возможность удвоить пропускную способность шины за счет двух передач данных за один такт. В материнских платах для настольных компьютеров используются модули DDR SDRAM форм-фактора DIMM 184-pin.

DDR2 DIMM, или DDR2 SDRAM - следующее поколение после DDR SDRAM, она использует ту же технологию «удвоения частоты». Основное отличие от DDR - способность работать на более высокой частоте. В материнских платах для настольных компьютеров используются модули DDR2 SDRAM форм-фактора DIMM 240-pin. DDR/DDR2 DIMM - некоторые материнские платы оснащены слотами памяти сразу двух типов (DDR и DDR2), что позволяет использовать уже имеющиеся у вас модули памяти DDR, а в будущем установить DDR2.

DDR3 DIMM, или DDR3 SDRAM - следующее поколение после DDR2 SDRAM, она использует ту же технологию «удвоения частоты». Основное отличие от DDR2 - способность работать на более высокой частоте. Модули DDR3 также как и DDR2 имеют 240 контактных площадок, но при этом используются другие «ключи» (ориентирующие прорези), что делает их несовместимыми со старыми слотами. DDR2/DDR3 DIMM - некоторые материнские платы оснащены слотами памяти сразу двух типов (DDR2 и DDR3), что позволяет использовать уже имеющиеся у вас модули памяти DDR2, а в будущем установить DDR3.

DDR2 FB-DIMM (Fully Buffered DIMM) - полностью буферизованные модули памяти DDR2. За счёт буферизации всех сигналов - синхронизации, адреса, команд и данных появилась возможность повысить скорость работы памяти, а также увеличить количество модулей, подключенных к шине. Модули памяти стандарта DDR2 FB-DIMM используются в материнских платах для серверов. Механически они аналогичны модулям памяти DIMM 240-pin, но абсолютно несовместимы с обычными небуферизованными модулями памяти DDR2 DIMM и Registered DDR2 DIMM.

На материнской плате находятся контроллеры:

- контроллер S-ATA;

- контроллер SAS;

- контроллер SCSI;

- Ethernet-контроллер;

- контроллер Bluetooth;

- контроллер IDE (для оптческих дисков);

- RAID-контроллер.