Системные материнские платы общее устройство. Функции материнской платы. Примером служат некоторые из них

Материнская («материнка»/Motherboard), или, по-другому, системная плата - это неотъемлемая часть персонального компьютера. Своим внешним видом она напоминает обычную текстолитовую пластину, где в большом количестве расположились медные проводники, разъёмы, интерфейсы и прочие детали. Если выражаться сухим официальным языком, то системная плата - это главная сборочная единица.

В её разъёмы и интерфейсы устанавливаются все комплектующие персонального компьютера: главный процессор, платы расширения, видеокарта или карты, оперативная память, а также винчестер и другие накопители/считыватели информации.

Кроме того, системная плата - это некий проводник для внешних манипуляторов и служебной периферии. К различным разъёмам в задней части материнки подключается мышка, клавиатура, принтеры, монитор, сканеры, коммуникационное оборудование и другие устройства.

Для того чтобы всё это разнообразие работало как надо, необходим источник вторичного питания, то есть плата системного блока должна быть подключена к этому источнику посредством оригинального разъёма. Такие интерфейсы в большинстве своём оснащаются специальной «защитой от дурака», где приёмник имеет пластиковые ключи и вставить его можно исключительно одним, правильным, образом. Схожие принципы подключения имеют и другие разъёмы, то есть производитель предусмотрительно позаботился о том, чтобы дорогостоящие компоненты не вышли из строя из-за неправильного подключения. Такими особенностями отличаются многие именитые системные платы: Asrock, MSI, «Гигабайт», «Асус» и другие.

Форм-факторы материнской платы

Форм-фактор материнки определяет точки крепежа к системному блоку. Кроме того, разные типы плат имеют отличительное расположение разъёмов питания, количество интерфейсов для подключения периферии и внутренних компонентов, а также их местоположение. Всего можно начитать три основных типа материнок. Практически все бренды, которые, что называется, на слуху, полностью поддерживают эти стандарты, то есть системные платы MSI, «Асус», «Самсунг», «Гигабайт» Asrock и т. п.

Форм-факторы:

1. Мини-ITX . Наименьший размер платы с минимальным числом интерфейсов и чаще всего с уже интегрированным процессором (бюджетный вариант).
2. Микро-ATX . Характеристика системной платы определяется как средняя по функциональности. Отличается приемлемыми размерами и считается оптимальным вариантом для домашнего персонального компьютера, пусть и с небольшим набором интерфейсов для подключения сторонней периферии. Чаще всего на борту такой материнской платы устанавливается чипсет с некоторыми ограничениями, но они не критичны для полноценной работы именно домашнего ПК.
3. Standart-АТХ . Самый большой размер из группы с полнофункциональным набором чипсетов. Имеет достаточное количество интерфейсов для полноценной работы со всевозможной периферией. Отличается удобным и беспроблемным монтажом наряду с широкими возможностями подключения.

Обязательно нужно учитывать форм-фактор материнки, равно как и её размер, если вы самостоятельно комплектуете системный блок. Материнская плата типа мини-ITX может быть установлена в любой корпус, а вот остальные типы должны соответствовать размерам системного блока.

Разъёмы для процессоров («Сокет»/Socket)

Рассмотрим некоторые особенности разъёмов под процессоры. По большому счёту, системная плата - это вещь индивидуальная для каждого процессора и наоборот. Поэтому следует обязательно учитывать характеристики этого разъёма при выборе комплектующих, а именно процессора, для вашего компьютера.

Типовой ассортимент интерфейсов «Сокет» довольно велик и для каждого набора чипсетов подойдёт только свой тип. К примеру, системная плата Gigabyte GA с набором AMD имеет маркировки FX2, АМ3 и АМ3+. То есть, купив любой процессор с одной из этих «Сокет»-пометок, вы легко подключите его на эту материнскую плату. То же самое и с конкурентами из «Интел»: маркировки LGA 1150 и 1155 позволят вам выбрать нужный набор чипсетов, к примеру, под системные платы Samsung или «Асус».

БИОС (BIOS)

Далее мы рассмотрим отличительные черты каждой материнки. Неважно, какой у вас набор - первая или вторая системная плата, старая или новая и т. п. На ней в любом случае будет находиться микросхема БИОС для базовой систематизации ввода и вывода (BIOS - Basic Input-Output System).

Любая системная плата (Gigabyte, «Асус», «Самсунг», MSI и другие) несёт в себе несколько критичных подсистем, которые должны быть корректно настроены. Некоторый функционал может быть отключён, если, к примеру, вам не нужен встроенный графический ускоритель, потому как на борту установлена внешняя видеокарта.

Все настройки БИОСа сохраняются в специальном чипе-CMOS (о нём чуть ниже). Это своего рода запоминающее устройство «на века», работающее на литиевом элементе. Даже если вы на очень длительный срок выключите компьютер, данные в CMOS будут сохранены. В случае необходимости можно «грубо» сбросить все настройки, вынув батарейку из-под чипа. Этот момент нельзя назвать критичным, потому как все необходимые комплектующие для загрузки компьютера типа жёсткого диска или оперативной памяти определяются автоматически, - по крайней мере, в современных системах (после 2006 года). Настроенные ранее дата и время, естественно, сбросятся.

Микросхема CMOS

Практически любая системная плата (ASUS, «Гигабайт», MSI и другие) содержит в себе микросхему CMOS, запоминающую все изменения, внесённые в БИОС. Сам по себе чип потребляет крайне малый ток - чуть меньше микроампера, поэтому заряда батареи с лихвой хватает на год, а то и на несколько лет.

Иногда, если элемент полностью сел, компьютер может отказываться загружаться. Многие мастера-новички в этом случае сразу грешат на системную плату. Для того чтобы сразу исключить эту возможную причину (после длительного простоя компьютера), нужно вынуть аккумуляторный элемент из-под чипа CMOS и заново запустить систему. Если компьютер запустился или начал проявлять какие-то признаки жизни, то проблема была именно в севшей CMOS-батарейке.

Также нелишним будет заметить, что на элементе можно увидеть маркировку, где первые две цифры указывают диаметр батареи, а две следующие - ёмкость. Маркировкой CMOS-батареи должна оснащаться любая «уважающая себя» системная плата (Gigabyte, MSI, «Асус», «Самсунг» и т. д.). Если вы её не встретили - это повод насторожиться и усомниться в оригинальности и девственности купленного продукта. Чем больше ёмкость батареи, тем дольше будет работать элемент и тем он толще. Стандартная комплектация материнских плат чаще всего включает в себя аккумулятор типа 2032, то есть батарея с диаметром 20 мм и ёмкостью 32 мАч. Несколько реже можно встретить более скромные элементы вроде 2025.

Интерфейс IDE

Следующая не менее важная часть, которой оснащается каждая системная плата (ASUS, MSI, «Гигабайт», Asrock и другие), это интерфейсы для работы с жёсткими накопителями и считывателями данных, то есть в большинстве случаев с винчестерами, ДВД-приводами и другими носителями информации.

Домашние и офисные персональные компьютеры используют для этих случаев два основных интерфейса - это IDE и SATA. Разъём IDE (Integrated Drive Electronics) представляет собой 40-контактный приёмник и способен работать с жёстким диском или ДВД-приводом через гибкий ленточный кабель. Сегодняшние реалии заставляют потихоньку отказываться от интерфейса такого типа, но тем не менее его всё ещё можно встретить на некоторых материнских платах (чаще всего MSI и «Асус») для возможности подключения старых винчестеров и приводов.

Так же, как и в случае с разъёмом под блок питания, IDE-интерфейс имеет «защиту от дурака», то есть подключить его неправильно нельзя. Старые системные платы оснащались парой таких приёмников, то бишь первичным и вторичным (primary и secondary соответственно). Чаще всего жёсткий диск подключали к первичному контакту, а считывающие приводы - ко вторичному.

К каждому IDE-интерфейсу (каналу) можно подсоединить два внешний девайса - главный (master) и ведомый (slave). Выбор соответствующего параметра носителя выбирается с помощью специальных перемычек (джамперов) на самих устройствах. Причём если ошибочно выставить на одном канале двух «мастеров» или ведомых, то ни один из них работать не станет, поэтому всегда должен быть главный девайс и побочный.

Интерфейс SATA

Канал «САТА» - это последовательный набор интерфейсов, и в отличие от IDE, он позволяет работать на гораздо бОльших скоростях с подключаемыми устройствами. В настоящий момент он почти полностью исключил присутствие IDE-девайсов и продолжает развиваться дальше (SATA2, SATA3 и т. д.).

В зависимости от выбранного форм-фактора и производителя системной платы, на материнке может находиться разное количество разъёмов «САТА». Сегодняшняя стандартная комплектация подразумевает наличие как минимум четырех интерфейсов этого типа, в то время как более старые модели оснащались лишь двумя.

Интерфейс PS/2

Как уже говорилось выше, на системной плате находятся интерфейсы для работы с внешней периферией. Для подключения клавиатуры и манипуляторов типа «мышь» предназначены шестиконтактные приёмники PS/2 с соответствующими ключами и окрашенные в разные цвета. Этот момент также можно назвать «защитой от дурака», потому как каждый цвет соответствует типу подключаемого оборудования (мышь - зелёная, клавиатура - сиреневая), причём действует это в обе стороны, то есть, к примеру, на вашей мышке контакт должен быть зелёный.

Сразу стоит предупредить пользователей, что ни в коем случае нельзя подключать, равно как и отключать периферию от разъёма PS/2 во время работы компьютера, потому как это чревато выходом из строя не только клавиатуры или мыши, но и самой системной платы. Хорошо, если материнская плата оснащена группой предохранителей на этот случай, иначе может полететь вся система.

Такие чипы-предохранители имеют совсем небольшой номинал и легко горят при вышеописанных «переключательных» действиях. Для того чтобы проверить работоспособность предохранителя, его можно прозвонить обычным тестером. Если он вышел из строя, то его сравнительно легко (и дёшево) заменить, а впредь не рисковать, включая или отключая внешнюю периферию во время работы компьютера от порта PS/2. Также стоит отметить, что такими предохраняющими чипами оснащены далеко не все системные платы, поэтому обратить на этот момент внимание при покупке явно не лишний шаг.

Интерфейс USB

Среди прочих внешних разъёмов особое место отведено USB-интерфейсу (универсальная последовательная шина). Он состоит из четырёх линий: две отведены под питание, а другие под передачу данных. В отличие от привередливого порта PS/2, периферию, подключённую посредством USB-разъёма, можно менять, что называется, на ходу. Сам интерфейс появился достаточно давно и успел обзавестись некоторыми модификациями и улучшениями.

Возможность подключать и отключать девайсы с USB-разъёмом во время работы компьютера достигается за счёт специфичной конструкции интерфейса. Основные контакты питания находятся заметно ближе к срезу разъёма, в отличие от блока для передачи данных. То есть в момент коммутации питание начинает поступать в первую очередь, а отключается в последнюю.

Посредством USB-интерфейса можно подключить уйму периферийных устройств: принтеры, смартфоны, планшеты, сканеры, камеры и многое другое, а также привычные клавиатуру и мышь (имейте это в виду, если чипы-предохранители погорели на PS/2-портах).

Немногим ранее для подключения принтеров и сканеров использовались а ещё реже - последовательные СОМ-интерфейсы. Сегодня они практически не используются, и встретить их можно только на старых материнских картах. Но оно и к лучшему, потому как при подключении такого рода оборудования во время работы компьютера можно было спалить и принтер, и сам порт.

Интерфейсы PCI и PCI Express

Слоты PCI и PCI Express предназначены для плат расширения: сетевые адаптеры, коммуникаторы, модемы, видеокарты и т. п. Все видеокарты устанавливаются, как правило, в интерфейс типа PCI Express в силу его быстродействия. Раньше для работы с графическими ускорителями использовался разъём типа AGP, но он морально устарел, и увидеть его на современных материнских платах практически нереально.

Также стоит отметить, что со временем могут ослабевать, нарушая нормальную работу устройства. Быстрое «лечение» здесь одно - вытащить девайс из пазов, протереть контакты спиртосодержащим раствором и вставить обратно. Более кардинальный ремонт - это замена системной платы, но это необходимо в исключительных и крайне редких случаях.

Также следует знать, что претерпела несколько изменений в ходе совершенствования, и в зависимости от года выпуска материнской платы разъёмы могут отличаться и внешним видом, и разрядностью.

Модули оперативной памяти (ОЗУ)

В настоящее время можно встретить несколько видов оперативной DDR3 и DDR4. Морально устаревшие планки DDR1 практически не используются, увидеть их можно только на самых старых системных платах.

Отличается память друг от друга рабочей частотой, размерами, контактами и напряжением питания. Каждый отдельно взятый тип имеет специфический вырез (ключ) в нижней части, по которому и определяется вид оперативной памяти. Некоторые системные платы могут поддерживать сразу два вида планок, что очень удобно для последующего апгрейда.

Сами разъёмы оснащены специальными защёлками для надёжной фиксации на плате. Планки устанавливаются с определённым усилием, где после успешного монтажа будет слышан специфичный щелчок, - значит, модуль корректно сел (или вы сломали защёлку, слишком сильно надавив на неё).

Модули оперативной памяти, кроме полезных гигабайт, содержат небольшие микросхемы SPD, отвечающие за тайминг, то есть задержу данных для этого типа ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). В БИОСе можно самостоятельно задать какие-то свои тайминги или оставить это на усмотрение самой планки. При разгоне оперативной памяти или всей системы в целом (оверклокинг) устанавливают максимально укороченную задержку.

Так же, как и в случае с PCI-слотами, модули ОЗУ могут начать некорректно работать, и для этого необходимо выполнить аналогичную процедуру, описанную в разделе выше и всё должно заработать как надо.

Системная (материнская) плата - основа электронной составляющей компьютера. Она крепится к корпусу. Затем на материнскую плату устанавливается процессор, память, и многое другое. Т.е. она как бы соединительный элемент, база, к которой подключаются все остальные устройства. На материнской плате обычно установлены микросхемы, отвечающие за работу с процессором, памятью и другими устройствами (т.н. чипсет). Вот почему выбор материнской платы очень важен и с точки зрения производительности компьютера, и с точки зрения его надежности.

Из производителей материнских плат самыми качественными я бы назвала Intel и ASUSTeC. Но даже и у них не без недостатков. Например, у Intel были проблемы с совместимостью, а у ASUS последнее время (возможно, в связи с переносом части производства в Китай) начали появляться проблемы с надежностью.

А вообще мамки от Intel или ASUS можно покупать, не задумываясь - любая модель будет работать. С гарантией лучше у Intel.

Второй эшелон производителей материнских плат - Gigabyte, Abit, MSI, ECS, FoxConn. Они тоже вполне качественные, но отличаются от первого эшелона тем, что есть модели удачные, а есть не очень, удачная же модель по качеству может «дать фору» любой другой.

Материнские (системные) платы характеризуются:

• - форм-фактором (конструктив для установки в корпус - ATX, microATX, Baby AT, BTX и т.п.)
• - чипсетом (производителем и типом микросхем чипсета, на котором сделана материнская плата).
• - типом поддерживаемых процессоров и разъемом под проц (LGA775, Socket 478 и т.п.)
• - типом поддерживаемой памяти и разъемами под оперативную память
• - типом и кол-вом стандартных составляющих (контроллеры IDE, порты USB и т.п.)
• - наличием дополнительно установленных элементов - звук, графика, сеть и т.п.
• - и, конечно же, фирмой-производителем и качеством изготовления

БАЗОВАЯ СИСТЕМА ВВОДА - ВЫВОДА - BIOS

BIOS (англ. Basic Input-Output System -- базовая система ввода-вывода, БСВВ) -- небольшая программа, находящаяся на ПЗУ и отвечающая за самые базовые функции интерфейса и настройки оборудования, на котором она установлена. Наиболее широко среди пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров.

Главная функция BIOS материнской платы -- инициализация устройств, подключенных к материнской плате, прямо после включения питания компьютера. BIOS проверяет работоспособность устройств (т. н. самотестирование, англ. POST - Power-On Self Test), задает низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины центрального микропроцессора), и после этого ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных носителях информации и передает управление операционной системе. Операционная система по ходу работы может изменять большинство настроек, изначально заданных в BIOS. Многие старые персональные компьютеры, которые не имели полноценной операционной системы, либо её загрузка не была необходимой пользователю, вызывали встроенный интерпретатор языка Бейсик. В некоторых реализациях BIOS позволяет производить загрузку операционной системы через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, в том числе USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети (применяется, например, в т. н. «тонких клиентах»).

Также BIOS содержит минимальный набор сервисных функций (например, для вывода сообщений на экран или приёма символов с клавиатуры), что и обусловливает расшифровку её названия: Basic Input-Output System -- Базовая система ввода-вывода.

В некоторых BIOS"ах реализуется дополнительная функциональность (например, воспроизведение аудио-CD или DVD-дисков), поддержка встроенной рабочей среды (например, интерпретатор языка Basic) и др.

Обойтись без материнской платы не получится. Кроме этого, от того, какая у вашего компьютера материнская плата, зависит дальнейшая его модернизация. Если материнская плата позволяет, то со временем может быть расширена оперативная память и установлена видеокарта, с более высокими показателями. Но любой апгрейд возможен, если есть неиспользуемые до сих пор слоты и разъемы.

В первую очередь поговорим о такой материнской плате, которая позволяет расширять систему во всех направлениях. Это полноразмерная плата и рекомендуемая фирма «Asus». Здесь имеется достаточное количество слотов и элементов, благодаря которым дальнейший апгрейд дает радужные перспективы. Так же нужно отметить хорошую разводку. Все элементы хорошо пропаяны и производитель гарантирует, что прослужит плата долго.

Как обычно, рассмотрим все по пунктам

На рисунке есть обозначения и давайте с ними разберемся. Это основные элементы материнской платы:

• разъем или сокет для подключения процессора;
• слоты для подключения видеокарты, иногда в продвинутых моделях плат одновременно могут быть установлены две видеокарты;
• в эти слоты подключается оперативная память, в данном случае стандарт DDR2;
• чип материнской платы и его «северный мост»;
• теперь южный мост;
• система, охлаждающая фазы для питания процессора;
• всем знакомые USB разъемы, их четыре, которые выводятся на заднюю стенку системного блока;
• звуковая карта встроенная и ее выходы;
• интерфейс дисковода FDC controller;
• это выходы, их тоже четыре, в которые подключаются нового стандарта жесткие диски;
• в эти три слота PCI можно при расширении подключить дополнительные платы, например, платы видео-захвата, ТВ тюнер и другие;
• BIOS батарейка;
• разъем в 12 V четырехконтактный для процессора;
• бок питания подключается в этот разъем из 24-х контактов, отсюда на материнскую плату подается напряжение;
• здесь подключаются устаревшие жесткие IDE диски для DVD, CD Rom;
• BIOS или микросхема.

Теперь еще подробнее

Комментарии могут потребоваться для таких элементов как система охлаждения. Отлично видно, что на рисунке она находится в самой середине и от нее идут медные трубки. Микросхема чипсета с северной стороны закрывается центральным радиатором. Конечно, он перекликается с микросхемой с южной стороны. Кроме того, здесь же находится контролер системной шины, оперативной памяти, встроенное видео.

Наверное, понятно, что когда говорится о северном и южном мосте, то в первую очередь имеется в виду их месторасположение. Северный мост находится выше слотов PCI, а южный, соответственно, ниже. Радиатор частично закрывает и южный мост, в котором находится контролер сетевой карты, встроенной в компьютер, USB шины, встроенный звук, и прочее.

Микросхемы, которые объединяются для выполнения каких-либо задач и называют чипсетами. По-английски это chipset. Северный и южный мост это две большие микросхемы на материнской плате компьютера.
Задача «Северного моста» соединять высокопроизводительные устройства и ЦПУ. Эти устройства находятся на материнской плате: видеоадаптер и память.

В отличие от него, «Южный мост» заведует жесткими дисками, платами расширения, картами сетевой и звуковой, USB и так далее. То есть в его ведении переферийные устройства.

Ниже пример, как выглядит два чипсета «Северный» и «Южный». Северный мост всегда больше, а южный меньше. Эти чипсеты от фирмы «VIA».

То, что на рисунке выше мы отметили цифрой «6» - это радиаторы. Они на материнской плате и их задача охлаждать фазы, питающие процессор. Транзисторы и конденсаторы находятся ниже этих радиаторов. Они не дают напряжению питания испытывать перепады, когда вдруг нагрузка возрастает. Если на материнской плате эти устройства есть, тогда не сомневайтесь, она качественная. При некачественной материнской плате процессор может работать нестабильно. Это уже нехорошо.

Фазы питания или цепи состоят из преобразователей напряжения, резисторов, транзисторов, дросселей, ШИМ-контролеров, конденсаторов и прочего. Все это входит в элементную базу питания процессора.

Чем занимаются преобразователи напряжения?

Они контролируют напряжение и подают его таким, каким оно необходимо для нормальной работы каждого элемента. Мы уже знаем, что питание приходит в 12 вольт. Однако не для всех элементов нужно именно такое напряжение. Поэтому его требуется понизить, что и делает преобразователь и потом перенаправляет к микросхеме или элементу, который в нем нуждается.

Вообще, это важная тема и здесь нужно остановиться подробнее. Есть модуль регулирования напряжения или Voltage Regulation Module. Сокращенно его называют VRM. Он и понижает напряжение. Но чаще этим занимается другой модуль VRD или Voltage Regulator Down. Обычному пользователю информации достаточно. Глубже вникать нет необходимости. Просто знайте, аббревиатуры и понимайте для чего они.

Преобразователь напряжения, обычно в своей схеме имеет еще и полевые МОП-транзисторы. Полевые от различных электрических полей. Этими полями они и управляются. Что значит МОП? По-английски это звучит как metal-oxide-semiconductor field effect transistor, а по-русски металл-оксид-полупроводник. Можно еще встретить сокращенную английскую версию MOSFET или мосфеты.

Основной контроль и управление фазами питания сосредоточено на материнской плате на PWM-контролере. Расшифровывается аббревиатура как Pulse Wide Modulation , переводится «широтно-импульсная модуляция» или ШИМ. Проще, это ШИМ-контролеры.

Как ШИМ-контролер понимает, какое напряжение необходимо подавать в центральный процессор? Ему об этом сигнализирует восьмибитный знак. В разные моменты напряжение должно быть разным и поэтому такой сигнал необходим.

Сейчас все компьютеры многофазные. Они имеют до 24 фаз. Но обычно можно увидеть и четырехфазные и восьмифазные компьютеры. А вот однофазные теперь редкость. Но когда-то только они и были на службе у человека. Теперь они признаны неэффективными.

Но, что такое однофазный регулятор?

Он имеет ограничение в максимальном напряжении, которое проходит через дроссели, мосфеты, конденсаторы или через основные элементы, формирующие его. Напряжение может быть не более тридцати ампер. Для сравнения, современные процессоры способны принимать электричество до ста и выше ампер. Если в современный компьютер установить одну фазу, то при таких «требованиях» она просто расплавится. Чтобы ограничения снять и стали производить питание процессора многофазное.

Если регулятор многофазный, тогда нагрузку электричества можно распределить или направить по отдельным фазам, их количество может быть самым разным. Но при этом все вместе эти фазы дадут именно ту мощность, которая необходима. Допустим, что установлено шесть фаз. Каждая фаза пропускает тридцать ампер. Это цифра ограничения, помните? Итак, каждая фаза подает по тридцать ампер и в сумме это будет все сто восемьдесят ампер.

Есть один нюанс, который нужно учитывать при покупке компьютера. Если его процессор Intel поколения Core i7, то энергию он потребляет в пределах 130 Ватт. Таким образом, для его питания хватит и шести фаз. Если вам говорят, что фаз больше, не верьте, привирают. Да сами элементы сейчас создаются полимерные твердотельные. Раньше элементная база состояла из электролитических конденсаторов. Теперь полимерные конденсаторы могут работать не менее пятидесяти тысяч часов. Даже дроссели другие, сердечко у них ферритовое. Поэтому и ток они пропускают не тридцать, как было когда-то, а все сорок ампер. И если питание шестифазное, тогда процессор получит 240 ампер. Энергии при этом он будет потреблять больше двухсот Ватт.

Современные материнские платы оснащены таким устройством, которое обеспечивает динамическое переключение между цепями питания. Все не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Просто компьютер обычно энергии потребляет не так много, но иногда возникает необходимость и тогда уже во время работы фазы подключаются одна за другой. Если нагрузка уменьшается, тогда фазы отключаются. В принципе, как мы уже говорили, для работы процессора достаточно и одной фазы. Но это для слабого процессора. Иногда такой режим используют в процессе тестирования.

От фаз питания к материнской плате

Давайте вернемся к теме разговора. Чуть ниже, расположена картинка, где схематично изображены на материнской плате все основные разъемы и элементы:

Во главе стоит центральный процессор. С него-то все и начинается. То есть, буквально на каждый узел от центрального процессора передача данных производится через центральную шину.

На следующей картинке эта ситуация так же проиллюстрирована:

Что же это за шина такая, о которой мы так часто вспоминаем?

Это процессорная шина платы и ее название Front Side Bus. Если сказать коротко, то FSB. Через эту шину, взаимодействуют северный мост материнской платы и процессор. Можно сравнить с магистралью, с какой скоростью мчатся данные с такой скоростью, и работает вся система. Работа шины, ее частота, измеряется в мегагерцах, и чем показатель выше, тем работа идет активнее.

Когда-то мы уже подробно описывали, что такое частота и как ее измеряют. Об этом отдельно можно почитать в специальной статье.

У центрального процессора есть привилегия, только он подключается непосредственно к этой шине. Все остальные элементы передают и получают данные, через установленные контролеры. Все они встроены в микросхему «северного моста».

Иногда контролеры интегрируют в ядро CPU, и сейчас это происходит все чаще и чаще.

Что дает перенос контролеров? Когда контролер оперативной памяти перенесли из чипсета в ядро процессора, то сильно уменьшились задержки передачи данных. В принципе эти задержки неизбежны, когда они передаются через системную шину. Но здесь они оказались минимальны.

Интересно привести в пример процессор «Intel LGA1156». Там практически уже нет FSB. Почему? Просто все необходимые контролеры перенесены с материнской платы в процессор.

Идея компании «AMD» оказалась плодотворной. Теперь у этой технологии есть имя и называется она «Hyper Transport». Сначала она была исключительно для компьютеров, а сейчас по этому принципу оснащены сетевые маршрутизаторы компании «Cisco». Как уже понятно, устройства эти высокопроизводительные.

Постепенно ядро процессора все усложняется. Туда переносятся уже практически все устройства, включая видео. Сначала его место было на материнской плате в северном мосту. Место казалось идеальным. Но когда оно было перенесено в ядро процессора, оказалось, что это намного эффективнее.

Почему этот процесс стал вообще возможен?

Дело в том, что техпроцесс производства процессоров сокращается. Для примера посмотрим на процессоры серии. Там техпроцесс используется в 22 нанометра. И благодаря этому, появилась возможность размещать транзисторы в количестве 1,4 миллиарда. И это все на одной и той же площади.

Чтобы было понятнее, нанометром называют одну миллиардную часть метра. Соответственно, 22 нанометра это линейное разрешение литографического оснащения. Оно входит в состав центрального процессора.

Как видно, эволюция идет по пути уменьшения всего, транзисторов и других элементов. И появляется возможность размещать их на одном кристалле. И количество транзисторов постоянно растет это закономерно. Таким образом, на их базе можно создать любой элемент и встроить его графическое ядро ЦП. Сейчас разработчики именно этим и занимаются. Они постоянно уменьшают техпроцесс.

Процесс этот привел к тому, что под одной крышей в центральном процессоре оказались практически все контролеры и интерфейсы. Во многих современных материнских платах южный мост оказался овсе ненужным. И от него просто отказались. Зато в северный мост попали некоторые из них. Классический вариант описанной нами ранее материнской платы можно увидеть теперь редко.

Если материнская плата дешевая, то можно увидеть такую картину: она укорочена, а все элементы все равно не на ней размещены. Только вот находятся они и сбоку и снизу текстолитовой пластины. Понятно, что ни о разъемах, ни о выходах говорить не приходится. Куда уж тут, элементы бы разместить!

Материнская плата – это центральная часть любого компьютера. Благодаря материнской плате осуществляется взаимосвязь устройств, входящих в компьютер.

Как работает материнская плата

Материнская плата (системная) – это фундамент любого ПК, включая настольные системы, ноутбуки, карманные и планшетные варианты. В них материнская плата осуществляет взаимодействие ОЗУ, процессора, накопителей, а также плат расширения. Самой крупной частью компьютера является . Она расположена в корпусе и при замене требует полного демонтажа компьютера.

Функции материнской платы

Основной функцией платы является возможность присоединения к компьютеру разнообразных периферийных устройств и дополнительных компонентов, которые способны расширить возможности персонального компьютера. На всех материнских платах расположены некоторые компоненты:

– Процессорный сокет, в который устанавливается процессор, а над ним вентилятор.

– Системная шина. Это проводники, расположенные по внутренней поверхности материнской платы.

– Определенные слоты для установки памяти компьютера.

– Слоты для плат расширения. Предназначены для установки дополнительных плат, к примеру, карт памяти. Каждая материнская плата обладает определенным количеством, в зависимости от модели платы, разъемов ввода и вывода.

Дополнительные компоненты материнской платы

Также в состав компонентов платы могут входить:

– Кнопка управления вторичным питанием;

– Кнопка Power;

– Микросхема серверного моста чипсета;

– Разъем для присоединения накопительного стандарта;

– Разъем подключения дисковода;

– Разъем подачи дополнительного питания;

– Тепловые трубки;

– Батарейка и др.

Замена материнской платы

Если любой из компонентов материнской платы вышел из строя, ее необходимо извлекать из системного блока полностью. Отсоединить все шлейфы и кабеля. Установить новую плату и снова подключить все необходимые шлейфы и провода к ней. Достаточно часто случается, что после замены материнской платы, операционная система перестает загружаться. В данной ситуации обязательна переустановка Windows .

Иногда, полностью сгорает или сгорает чип, отвечающий за определенную задачу. В данном случае рекомендуется не лечить отдельную часть материнской платы, а заменить ее на новую.

Замена материнской платы достаточно сложная и ответственная задача, которую лучше доверить специалисту. Достаточно вызвать опытного специалиста на дом, чтобы он приехал и установил новую материнскую плату на Ваш компьютер.

Наименование	Кол-во	Цена руб.
Установка материнской платы		450
Установка блока питания		350
Установка жесткого диска		450
Установка процессора		500
Монтаж и подключение видеокарты		250
Монтаж и подключение звуковой карты		250
Установка сетевой карты		250
Монтаж модуля оперативной памяти		450
Установка / замена оперативной памяти		200
Установка принтера		400
Монтаж системы охлаждения		500
Установка SCSI оборудования		250
Установка Вентилятора на процессоре		250
Установка Вентилятора в корпусе		150
Подключение МФУ		500
Подключение и настройка сетевого принтера		550
Подключение и настройка принтера / сканера / фото или видеокамеры / КПК		400
Подключение телевизора к компьютеру		450
Подключение мобильного телефона		300
Синхронизация телефона с ПК		600
Сборка и конфигурация системного блока		1300
Настройка КПК для работы с компьютером		800
Настройка графического планшета		1100
Установка кардридера		500
Замена матрицы ноутбука		600
Замена клавиатуры		700

Motherboard (Mainboard) — Материнская (системная плата) – главный элемент компьютерной системы, от ее качества и быстродействия зависит быстродействие всей системы. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Это большая коллекция разъемов, предназначенных для установки тех или иных комплектующих.

Материнская плата (mother board) – основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой. Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.

На рисунке представлена cтруктура типовой материнской платы.

Основные компоненты, установленные на материнской (системной) плате:

1. Центральный процессор — установлен в спец. разъем и охлаждается радиатором и вентилятором.

2. Набор системной логики (англ. chipset) - набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и южного мостов».Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

3. Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ)

4. Загрузочное ПЗУ - хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Микросхемы перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки ОС, драйверы устройств, начальные установки.

5. Разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты) PCI / ISA / AGP/ PCI-E, разъемы для подключения накопителя на ГМД и ЖД.

Все компоненты мат.пл. связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эти линии называют информационной шиной(Bus).

Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью мостов , реализованных на одной из микросхем Chipset. (например соединение шины ISA и PCI реализовано в микросхеме 82371АВ).

Размеры платы стандартизированы, их надо согласовывать с размером и типом корпуса ПК. При ее установке следует исключить контакт с дном и боковыми металлическими панелями корпуса, во избежание короткого замыкания.

Северный и Южный мост

Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (их набор называется чипсетом), включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост ) и контроллер периферийных устройств (южный мост )

Южный и северный мосты материнской платы

Характеристики материнской платы

Поколение процессора под который предназначена материнская плата Устанавливать процессор одного поколения в материнскую плату другого нельзя. (Pentium, PII, PIII, PIV, Athlon). От того какой максимально мощный процессор использует ваша материнская плата зависит в принципе, сколько времени она у Вас прослужит.
Диапазон поддерживаемых процессором тактовых частот в рамках одного поколения. Обычно чем дороже плата, тем больше диапазон процессорных частот она поддерживает. Если плата поддерживает частоты 1700-1800 МГч, то процессор с частотой 2,1 ГГц не вставить.
Частота системной шины напрямую связана с частотой и скоростью работы про цессора. ЦП практически умножает рабочую частоту мат.пл. в 2-3раза. На выборе сочетания одного из коэффициентов с частотой системной шины основан способ разгона процессора. Разго-нять процессор следует осторожно, ибо, в следствие перегрева, он может сгореть. Intel иногда ставит специальные противоразгонные блокировки.
Базовый набор микросхем (chipset) . От модели чипсета зависят основные характеристики мат.пл.: поддерживаемые процессоры и ОП, тип системной шины, порты внешних и внутренних устройств. На одних и тех же чипсетах строятся различными фирмами мат. платы. Существует несколько базовых чипсетов. Intel, VIA, Nvideo, Ali, Sis
Примеры INTEL 845D 845E 845G 845РЕ 850E
Фирма-производитель ABIT, ACORP, ASUSTEK, GIGABITE, INTEL, ELITEGROUP
Форм-фактор – способ расположения основных микросхем и слотов Baby AT, AT, ATX и ATX-2.1, WTX
ATX (AT extension) разработан фирмой INTEL в 1995г.– появление его обусловлено наличием в ПК большого числа всевозможных внутренних устройств, большой интеграцией микросхем на мат.пл., что повысило требования к охлаждению элементов. Необходим был более удобный дос-туп к внутренним устройствам. Отличия AT и ATХ корпусов :
a) блоки питания: конструкция, размер, разъем для подачи питания на плату, мощ-ность(300,330,350,400 VA). Расширенное управление питанием, в спящем режиме эл.потребление = 0.
б) наличие интегрированных на плату внешних портов, уменьшает число кабелей внутри сис-темного блока (корпуса), облегчается доступ к компонентам системного блока. Порты распола-гаются компактно в ряд на задней стенке системного блока.
в) слоты расширения позволяют устанавливать полноразмерные карты расширения.
г) разъемы дисководов расположены рядом с их предполагаемыми посадочными местами, что позволяет использовать более короткие кабели.
АТХ-2.1 – усовершенствованный ATX Платформа для Р4. Усовершенствования коснулись блока питания с двумя дополнительными выходами к ядру процессора. Дополнительно второй для усиления питающих линий. Тяжелый радиатор ЦП прикреплен к плате винтами, поэтому давле-ние на плату не оказывается.
Базовый набор слотов и разъемов. Количество разъемов и их тип. (тип и количество ОП, AGP, PCI, ISA)
Наличие встроенных устройств. На материнской плате присутствуют чипы видео, звуковой, сетевой карт.

Мат.платы с интегрированными звуком, видео, сетью адаптерами (интегрированные)

Казалось бы это чуть дешевле, чем покупка отдельных компонентов, но такая интеграция имеет и свои недостатки:
1) Звук и видео встроенные платы имеют обычно очень скромные возможности
2) Даже если в данный момент вам и достаточно данных возможностей, то через полгода ситуа-ция может в корне измениться. мат. карта морально стареет гораздо медленнее, чем, скажем видеокарта.
3) Комбинированные карты на практике ведут себя обычно гораздо капризнее, чем карты с от-дельными устройствами. Возможны зависания во время работы программ и при тестирова-нии оборудования. Стоит подумать, прежде чем решиться на покупку комбинированной платы.

Виды разъемов материнской платы

Разъем для установки процессора. Для различных видов процессоров он свой. Назову основные используемые.

Intel Pentium — Socket — для PIII-IV – Socket 370, P4 Socket 423\Socket 478– квадратная форма с многочисленными гнездами по периметру квадрата – сокет. Для современных процессоров (Intel Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad — Socket T (LGA775 ). Для PII – Slot1.

Для процессоров фирмы AMD K7 –Slot A, Socket 462 – узкий щелевидный разъем – слот (Athlon, Athlon XP, Sempron, Duron). Socket AM2 и АМ3- поддержка памяти DDR2 и DDR3 соответственно.

PCI – разъем обычно самый короткий на плате, белый, разделенный перемычкой на 2 части. В него может быть установлена видеокарта, звуковая карта, сетевая плата, внутренний модем, спе-циальные карты сканеров и др.(типа PCI). Высокая производительность, автоматическая на-стройка подключаемых контроллеров, малая нагрузка на процессор и независимость от типа ЦП. Например процессор может работать с памятью, в то время по шине PCI передаются данные. Основополагающим принципом шины PCI является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь шины с другими компонентами системы. Другой особен-ностью является реализация так называемых принципов Bus Master\ Bus Slave. Карта PCI Bus Master может считывать данные из ОП, так и записывать их туда без обращения к процессору, а Bus Slave только считывать данные. В шине PCI используется способ передачи данных названный способом рукопожатия (handshake), заключается в том, что в системе определяются 2 устройства: передающее (Iniciator) и приемное (Target). Когда передающее устройство готово к передаче, оно выставляет данные на линии данных и сопровождает их соответствующим сигналом (Iniciator Ready), при этом прием-ное устройство записывает данные в свои регистры и подает сигнал Target Ready, подтверждая запись данных и готовность к приему следующих. Установка всех сигналов производится строго в соответствии с тактовыми импульсами шины.

ISA – (Industry Standart Architecture) 16 разрядная архитектура. EISA – 32х-разрядная архитекту-ра (расширенный ISA). Более медленный интерфейс, чем предыдущий PCI. Слоты длинне в 1,5 раза и черного цвета. К ним обычно подключается множество дополнительных карт. Обычно их 2-4 шт. В современных ПК(Р4 К7 этих медленных разъемов нет).

AGP (Advanced\Accelerated Graphic Port) – ускоренный графический порт. Pro (профессиональ-ная серия). Это отдельное соединение находящееся между ЦП и графическим контроллером, что дает возможность процессору быстрее посылать команды на ИС графики, а графическому кон-троллеру — обмениваться данными с основной памятью со значительно большей скоростью. По-зволяет подключить одно устройство, дополняя шину PCI. Благодаря этому становится целесо-образным хранить 3х-мерные текстурные карты в основной памяти, а не предусматривать до-полнительную память в составе графической подсистемы. По существу AGP представляет собой усовершенствованный вариант PCI, способный обеспечивать более высокие скорости передачи данных. AGP обеспечивает внутренний прямой путь между графическим адаптером (SVGA) и основной памятью ПК. Предназначен для задач с графикой: 3D-игры, вывод сцен с виртуальной реальностью, сложная обработка видеоизображений (слайдов, фотографий).

Слоты для установки ОП

В них имеются замки-защелки. Используются слоты 3х видов памяти типа Dimm – DDR, DDRII, DDRIII) . Количество слотов может быть от 2-4.

Контроллеры портов – разъемы на задней стенке ПК
а) параллельные порты (LPT1, LPT2) – 25 гнезд(дырочек чаще голубого или розового цвета) – для подключения принтеров и сканеров
б)последовательные порты (Com1 Com2) 9 или 25 штырьков. Для подключения мыши, внешнего модема. Параллельные порты выполняют операции вв/выв с большей скоростью, чем последовательные засчет использова-ния большего числа проводов в кабеле. Некоторые устройства (модемы) могут подключаться и параллельным и к последовательным портам.
в)PS2 – небольшой круглый разъем для мыши и клавиатуры. Зеленый – мышь, сереневый – клавиатура.
г)порт USB (Universal Serial Bus) USB2 – универсальная последовательная шина. Позволяет подключать к ПК мно-жество внешних устройств, соединенных в цепочку. (первое к ПК, второе к первому …). Для подключения принте-ров, сканеров, фотоаппаратов и др. Представляет из себя 2 пары скрученных проводов для передачи данных каждом направлении (дифференциальное включение) и линию питанию. Один порт может адресовать 63 устройства (USB2 -100). Таким образом к компьютеру может быть подключено только одно периферийное устройство, а все осталь-ные(клавиатура, мышь, модем) соединяются с концентратором, который встроен в монитор, клавиатуру или другой USB-устройство. USB может подключаться в топологии звезда или общая шина. Передача данных осуществляется как в синхронном так и в асинхронном режиме. Скорость передачи 12-15 Мбит/сек. У USB есть возможность со-единения с цифровой телефонной линией без дополнительных плат. Конфигурирование устройств к USB осуществ-ляется автоматически.
д)игровой порт (15 гнезд) подключается джойстик. Имеется не у всех ПК.
е)RAID-контроллер. RAID- архитектура предусматривает, что любая информация хранится по крайней мере на двух отдельных жестких дисках, если один из них выходит из строя, то пользователи по прежнему имеет доступ к храни-мым на сервере файлам, так что отказы дисков не приводят к простоям. Архитектура RAID обеспечивает не только целостность данных, но и расслоение дисковой памяти. Данные записываются на несколько накопителей методом чередования, так что в операции считывания и записи одновременно участвуют несколько дисков. В результате по-вышается производительность, ибо дисковая подсистема перестает быть ограничивающим скорость фактором.