Назначение
и различия материнских плат
Материнская плата (motherboard англ.) или как ее еще называют – системная плата, служит для обеспечения взаимодействия между всеми компонентами персонального компьютера. Проще говоря, она объединяет между собой и управляет всеми элементами твоего компьютера.
Системные платы различаются по своему назначению, своей функциональности и по размерам (формфактору). По назначению материнки бывают: для настольных ПК, для ноутбуков и для серверов (мы остановимся только на настольных компьютерах). Под функциональностью, подразумевается то, какой тип процессора иоперативной памяти можно на нее поставить, а это в свою очередь влияет и на всю остальную конфигурацию и производительность системного блока. Размер же материнской платы, имеет решающее значение при выборе корпуса системного блока. Формфакторы материнских плат имеют определенные мировые стандарты, вот некоторые из них:
WTX – 355,6х425,4 мм, для серверов и рабочих станций.
ATX – 305х244 мм, для обычных корпусов.
Mini-ATX – 284х208 мм, для малых корпусов.
microATX – 244х244 мм, для малых корпусов.
Mini-ITX – 170х170 мм, для сверхмалых корпусов.
Если ты когда-нибудь, захочешь самостоятельно собрать себе компьютер по частям, то помни, что начинать следует именно с выбора материнской платы.
Производители материнских плат
Из наиболее известных производителей материнских плат на российском рынке следует отметить такие компании как: Asus (Тайвань), Gigabyte (Тайвань), Intel (США), MSI (Тайвань), ASRock (Тайвань).
Устройство
материнской платы
А теперь давай с тобой посмотрим, как схематично устроена системная плата. Для возможности подключения к себе других устройств, все материнки имеют одинаковые стандарты расположенных на них слотов и разъемов, а взаимодействие этих слотов и разъемов обеспечивается чипсетом.
Чипсет – это набор взаимосвязанных микросхем (системной логики), эти микросхемы принято называть Северным и Южным мостами.
Северный мост отвечает за взаимодействие центрального процессора (ЦПУ) и оперативной памяти.
Южный мост обеспечивает совместную работу центрального процессора и устройств, подключенных к PCI, IDE, SATA, USB и прочим типам слотов и разъемов, о которых мы поговорим ниже.
Все эти взаимодействия в системной плате осуществляются с помощью специальных магистралей называемых шинами.
Шины – это специальные устройства для связи между компонентами материнской платы, т.е. по ним передаются различные сигналы и команды. Разные шины обладают разной скоростью передачи сигналов (пропускной способностью).
Например, фронтальная шина (FSB) связывающая северный мост с ЦПУ имеет высокую скорость работы, а шина LPC, связывающая Южный мост с BIOS и мультиконтроллером (англ. Super I/O – регулирует работу портов PS/2, AGP, LPT и пр.), обладает низкой пропускной способностью.
Что находится на материнской плате
И так с устройством разобрались, теперь разберемся с основными разъемами и слотами, находящимися на материнской плате, узнаем, как они называются и, что к ним следует подключать. А для наглядного примера возьмем материнскую плату Gigabyte GA-770T-D3L.
Северный
Мост (контроллер-концентратор
памяти)
Сокет – это основной разъем материнской платы, предназначенный для установки центрального процессора. Каждый сокет поддерживает только определенный тип процессоров, поэтому производители системных плат всегда указывают какие процессоры можно установить на ту или иную модель платы.
Слоты оперативной памяти служат для установки плат (модулей) ОЗУ, таких слотов на материнской плате обычно от двух до четырех. Они располагаются справа от сокета, и так же как в случае с процессором каждая материнская плата поддерживает только один из типов оперативной памяти: DDR, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше число DDR, тем мощнее и современнее тип ОЗУ. Какой именно тип памяти поддерживает конкретная системная плата можно узнать из инструкции к ней или из надписи на плате рядом со слотами, а если проще – чем современнее материнка, тем более мощная оперативка ей требуется.
Слот PCIEX16 предназначен для установки видеокарты, на дорогих и мощных материнских платах таких слотов может быть несколько. При установке видеокарты в этот слот стоит обратить внимание на его пропускную способность (указана на плате), она бывает трех типов: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0 и PCI Express 3.0, соответственно, чем выше число, тем больше пропускная способность.
Слоты PCIEX1 предназначены для установки различных устройств: WiFi карты, WiMax карты, GPS приёмники, выводы для индикаторных светодиодов, USB 2.0 и пр.
Сетевой контроллер это чип (в нашем случае Realtek RTL8111D/E) на материнской плате, который исполняет роль интегрированной сетевой карты и необходим для подключения к интернету.
Южный мост (периферийный контроллер)
BIOS – это чип, а также вшитая в него микропрограмма, которая включается перед запуском операционной системы, основное предназначение BIOS – это проверка работоспособности компьютера (этот процесс называется POST) до загрузки ОС. Помимо этого BIOS позволяет настраивать различные параметры материнской платы.
Джампер очистки содержимого CMOS-памяти, необходим для возвращения BIOS к заводским настройкам (обнулению), это может быть необходимо при ремонте компьютера. Для обнуления необходимо снять пластиковую заглушку с контактов джампера и замкнуть их отверткой (разумеется, эти действия следует производить на обесточенном компьютере).
Батарейка на материнской плате нужна для сохранения основных настроек BIOS в тех случаях, когда ты выключаешь компьютер из электросети.
Слоты PCI служат для подключения периферийных устройств к системной плате, это может быть звуковая карта, TV-тюнер, сетевая карта и пр.
Разъем IDE – это устаревший интерфейс для подключения оптических приводов и жестких дисков. Разъем IDE имеет большие размеры и меньшую скорость обмена информацией, чем современные разъемы SATA.
Разъем FDD служит для подключения Floppy дисковода, предназначенного для чтения гибких дисков.
Разъем SATA – это как говорилось выше более современный аналог IDE, SATA используются в основном для подключения жесткого диска и оптического привода.
Разъемы USB предназначены для подключения USB входов с передней панели системного блока, к каждому разъему можно подключить по два входа.
Звуковые разъемы (есть не на всех материнка) служат для подключения к материнской плате различных устройств снабженных дополнительными аудиовыходами. CD IN – для подключения дополнительных аудио поводов с оптического привода. Разъемы SPDIF IN и SPDIF OUT необходимы при подключении устройств (напр. звуковой или видеокарты), которые поддерживают цифровой аудиовыход, через дополнительные S/PDIF или HDMI кабеля.
Разъемы питания материнской платы и процессора
Разъем питания ATX необходим для подключения соответствующего кабеля с блока питания, через него запитывается сама системная плата, платы расширения, подключаемые к ней, а также системы охлаждения (кулер процессора и др.), различные световые индикаторы и пр.
Разъем ATX 12V предназначен для подачи питания на центральный процессор.
Питание системы охлаждения
К разъему CPU FAN подключается провод от кулера установленного на процессоре.
Разъемы SYS FAN1 / SYS FAN2 / PWR FAN различаются количеством контактов расположенных на них, а предназначены они для подключения дополнительных охлаждающих вентиляторов.
Входы, кнопки, индикаторы с передней панели системного блока
К разъемам из группы F PANEL подключаются провода от кнопок включения и перезагрузки компьютера, индикатора работы жесткого диска, а также системный динамик.
К разъему F AUDIO следует подключать передние аудио входы от наушников и микрофона. Поэтому если на передней панели корпуса эти входы есть, но они не работают, следует проверить подключены ли провода от них к данному разъему, так как при магазинной сборке компьютера это часто забывают сделать.
N
Классификация материнских плат по форм-фактору
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).
3. Чипсет.
Чипсет или набор системной логики – это основной набор микросхем материнской платы, обеспечивающий совместное функционирование центрального процессора, ОЗУ, видеокарты, контроллеров периферийных устройств и других компонентов, подключаемых к материнской плате. Именно он определяет основные параметры материнской платы: тип поддерживаемого процессора, объем, канальность и тип ОЗУ, частоту и тип системной шины и шины памяти, наборы контроллеров периферийных устройств и так далее.
Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух компонентов, представляющих собой отдельные чипсеты, связанные друг с другом высокоскоростной шиной.
Однако последнее время появилась тенденция объединения северного и южного моста в единый компонент, так как контроллер памяти все чаще встраивают непосредственно в процессор, тем самым разгружая северный мост, и появляются все более быстрые и быстрые каналы связи с периферийными устройствами и платами расширения. А также развивается технология производства интегральных схем, позволяющая делать их более миниатюрными, дешевыми и потребляющими меньше энергии.
Объединение северного и южного моста в один чипсет позволяет поднять производительность системы, за счет уменьшения времени взаимодействия с периферийными устройствами и внутренними компонентами, ранее подключаемыми к южному мосту, но значительно усложняет конструкцию чипсета, делает его более сложным для модернизации и несколько увеличивает стоимость материнской платы.
Но пока что большинство материнских плат делают на основе чипсета разделенного на два компонента. Называются эти компоненты Северный и Южный мост.
Названия Северный и Южный - исторические. Они означают расположение компонентов чипсета относительно шины PCI: Северный находится выше, а Южный - ниже. Почему мост? Это название дали чипсетам по выполняемым ими функциям: они служат для связи различных шин и интерфейсов.
Причины разделения чипсета на две части следующие:
1.Различия скоростных режимов работы.
Северный мост работает с самыми быстрыми и требующими большой пропускной способности шины компонентами. К числу таких компонентов относится видеокарта и память. Однако сегодня большинство процессоров имеют встроенный контроллер памяти, а многие и встроенную графическую систему, хотя и сильно уступающую дискретным видеокартам, но все же часто применяемую в бюджетных персональных компьютерах, ноутбуках и нетбуках. Поэтому, с каждым годом нагрузки на северный мост снижаются, что уменьшает необходимость разделения чипсета на две части.
2. Более частое обновление стандартов периферии, чем основных частей ЭВМ.
Стандарты шин связи с памятью, видеокартой и процессором изменяются гораздо реже, чем стандарты связи с платами расширения и периферийными устройствами. Что позволяет, в случае изменения интерфейса связи с периферийными устройствами или разработки нового канала связи, не изменять весь чипсет, а заменить только южный мост. К тому же северный мост работает с более быстрыми устройствами и устроен сложнее, чем южный мост, так как от его работы во многом зависит общая производительность системы. Поэтому его изменение - дорогая и сложная работа. Но, несмотря на это, наблюдается тенденция объединения северного и южного моста в одну интегральную схему.