Как выбрать материнскую плату? Пошаговая инструкция. Роль материнской платы в компьютере
Внешне материнская плата представляет собой текстолитовую пластину с разъемами, на которую припаяны различные детали.
В имеющиеся разъемы вставляются остальные комплектующие компьютера, а именно – процессор, оперативная память, накопители, платы расширения и периферийные устройства, такие как клавиатура, мышь, монитор и пр.
Отдельный разъем предназначен для блока питания.
Не нужно быть заядлым технарем, чтобы знать: многие устройства классифицируются по принципу «мама-папа», т.е. «мама» — это гнездо, а «папа» — штеккер. Плату называют материнской именно потому, что в нее вставляются остальные детали компьютера. Для полноты картины можно сказать, что роль «папы» в данном случае отводится процессору.
На школьных уроках информатики преподаватели объясняют некоторую странность названия следующим образом. Проводится параллель с семьей, в которой мама играет очень важную роль – хозяйственную, обеспечивая в этом направлении нужную взаимосвязь между остальными членами семьи.
В самых первых персональных компьютерах к материнской плате крепились все комплектующие, за исключением и привода. В современных моделях компьютерной техники многие из них отделены от «материнки», а название осталось прежним.
Роль материнской платы в компьютере равносильна той, что выполняет сердце в живом организме. Точно так же, как «пламенный мотор» заставляет все органы и системы работать и взаимодействовать друг с другом, материнская плата обеспечивает взаимодействие всех компонентов ПК, подключаемых к ее разъемам, и управляет их совместной работой.
В самом деле, для того, чтобы вводимые нами посредством клавиатуры и мыши данные отобразились на мониторе, необходимо, чтобы они попали в оперативную память, а процессор их обработал, преобразовал в изображение и показал нам на экране компьютера. Всеми этими операциями заправляет именно «материнка».
Материнская плата – важнейшая деталь компьютера, от которой зависит его мощность, производительность и дополнительные возможности. Различные типы «материнок» могут отличаться друг от друга чипсетом, встроенными устройствами, типом поддерживаемого процессора, числом слотов расширения и множеством других характеристик. Иными словами, для конкретного компьютера следует подбирать определенную материнскую плату.
Самыми популярными на текущий момент типами материнских плат являются:
Mini-ITX — применяется с 2001 года;
Extended-ATX – выведена на рынок в 2004 году;
Micro-ITX – разработана в далеком 1996 году;
ATX – самая простая и доступная модель «материнки», используемая с 1996 года;
SSi-CEB/EEB – используется в крупных интернет-серверах.
Понятием «чипсет» обозначают набор микросхем системной логики. ПК состоит из ряда комплектующих, которые прямо или опосредованно подключены к материнской плате и выполняют свою часть работы по приему, обработке и передаче информации.
Чипсет играет роль связующего звена, обеспечивающего совместное функционирование всех перифирийных устройств, подключаемых к процессору. Чипсет (его еще называют «северный мост») влияет на скорость обработки информации, видео-шину, память процессора и взаимодействие между ними.
На каждый чипсет в заводских условиях наносится порядковый номер разработки (чем он выше, тем шире возможности для подключения периферии) и буквенный префикс, указывающий сектор целевой аудитории сбыта.
Данный термин используется для обозначения разъема на материнской плате, служащего для присоединения процессора. Внешне он представляет собой площадку прямоугольной формы с множественными контактами, фиксатором для крепления процессора и отверстиями, в которые крепится система охлаждения.
Компьютерные комплектующие непрерывно модернизируются, и сокеты не являются исключением. Едва ли не ежегодно появляются новые стандарты сокетов, более производительные и современные. Поэтому на рынке имеют хождение материнские платы как с новыми разъемами, так и со старыми.
Материнская плата компьютера это тот фундамент, на котором выстроены все компоненты системного блока .
Роль материнской платы компьютера нельзя переоценить. Ведь только от нее зависит сможете ли Вы в будущем расширить функциональность Вашего ПК или нет? Увеличить количество оперативной памяти , поставить более производительную видеокарту? Будет ли позволять дальнейшее расширение («upgrade» - апгрейд) всей системы наличие дополнительных, первоначально не используемых, слотов и разъемов? Это как фундамент дома: сделаете его не качественно и, со временем, конструкция может обрушиться.
Материнская плата представляет собой многослойный «пирог» из однослойных (односторонних или двусторонних) печатных плат. Каждый из слоев и представляет собой такую отдельную плату. Многослойность, прежде всего, нужна для борьбы с перекрестными наводками и помехами, создаваемыми сигнальными линиями (дорожками) платы, близко друг к другу расположенными. Чтобы увеличить это расстояние и изолировать сигнальные линии одного слоя от другого и придумывался весь этот «бутерброд». Каждый слой отделяется друг от друга специальными прокладками из стеклоткани (адгезивом) и после все это дело запрессовывается в специальной печи.
Графически внутренне строение изделия можно изобразить примерно так:
Как бонус, дополнительно возрастает и общая механическая прочность подобной конструкции. Количество отдельных слоев в современных брендовых продуктах может доходить до десяти, а то и больше! После чего уже почти готовую материнскую плату с обеих сторон покрывают диэлектрическим защитным лаком нужного цвета, просушивают, насверливают в ней необходимые отверстия под крепеж, установку разъемов и других компонентов, металлизируют отверстия по краям и изделие практически готово! Конечно, после этого нужно установить сами разъемы и всю элементную базу радиоэлектронных компонентов, осуществить их пайку, контроль качества, произвести всеобъемлющее тестирование под нагрузкой, но этот процесс наглядно показан в видео под статьей, поэтому не вижу смысла лишний раз его описывать.
Примечание: печатная плата или PCP (Printed Circuit Board) - пластина из диэлектрика на которой химическим или механическим способом сформированы электропроводящие дорожки. Они могут формироваться как классическим методом их травления на плате, так и с применением технологии лазерной гравировки.
Поскольку нас, в первую очередь, интересуют именно качественные материнские платы компьютера, давайте обратим свое внимание на полноразмерную плату от фирмы-производителя «Asus». Большое количество расположенных на ней элементов и слотов расширений позволяет нам надеяться на хорошую перспективу апгрейда, а качественная элементная база компонентов и разводка платы, - на длительный срок ее эксплуатации.
Давайте, как обычно, пройдемся по порядку по всем обозначениям и выясним, из каких компонентов состоит материнская плата компьютера:
- сокет CPU (разъем, куда устанавливается процессор компьютера)
- обозначены два слота под PCI Express видеокарты (в дорогих материнских платах можно устанавливать две дискретные видеокарты одновременно)
- четыре слота под оперативную память стандарта DDR2
- северный мост чипсета материнской платы компьютера
- южный мост чипсета материнской платы
- радиаторы системы охлаждения для цепей питания (фаз питания) процессора
- четыре USB выхода (выводятся на заднюю стенку корпуса компьютера)
- выходы встроенной звуковой карты
- интерфейс флоппи диска 3,5 (дисковода) FDC controller
- четыре выхода SATA для подключения жестких дисков
- три PCI слота для подключения дополнительных плат расширения (ТВ тюнера, сетевой или звуковой карты, платы видеозахвата и т.д)
- батарейка «BIOS»
- четырех-контактный 12-ти вольтовый разъем питания процессора
- 24-х контактный разъем для подключения блока питания и подачи напряжения на материнскую плату
- два разъема для подключения жестких дисков или CD-DVD-ROM старого образца «IDE»
- сама микросхема «BIOS»
Давайте остановимся с Вами на наиболее важных моментах, требующих отдельных комментариев. На изображении мы четко видим систему охлаждения в центре, с расходящимися от него медными трубками. Центральный радиатор прикрывает собой «северную» микросхему чипсета платы. Она включает в себя такие немаловажные компоненты как встроенная видеокарта , контроллер оперативной памяти и контроллер системной шины (сейчас эти элементы активно переносятся в ЦПУ) и, естественно, поддерживает интерфейс взаимодействия с «южной» микросхемой.
Названия «северный» и «южный» мост обозначают лишь географическое расположение этих элементов относительно слотов PCI (севернее - выше или южнее - ниже). Микросхема южного «моста» также прикрыта радиатором. Она, как правило, содержит в себе контроллер встроенной сетевой карты компьютера, шины USB, интегрированный звук, отвечает за работу шины PCI, различных датчиков на плате и т.д.
Примечание: чипсет (chipset) - набор микросхем, спроектированных для совместной работы по выполнению каких-либо задач. Второе название - набор системной логики.
Применимо к компьютерам, классический чипсет на материнской плате состоит из двух больших микросхем:
- северный мост (Northbridge)
- южный мост (Southbridge)
Северный «мост» связывает (посредством интегрированных в него контроллеров) ЦПУ с высокопроизводительными устройствами, расположенными на материнской плате компьютера (память, видеоадаптер). Южный «мост» отвечает за поддержку более «медленных» периферийных устройств (USB, звуковая и сетевая карта, жесткие диски, различные платы расширения и т.д.)
Вот, к примеру, как выглядит набор системной логики («северный» - больший и «южный» - меньший мост) производства компании «VIA».
Двигаемся дальше. Под номерами «6» (см. первое фото статьи) на материнской плате у нас - два радиатора, которые охлаждают цепи питания процессора. Элементы, расположенные под радиаторами (конденсаторы и транзисторы) предотвращают сильные перепады напряжения питания CPU при изменении его нагрузки. Качественное их исполнение - один из показателей хорошей материнской платы. Согласитесь, если работа компьютера окажется нестабильной просто по причине некачественного электропитания - будет обидно!
Отдельно отметим, что элементная база цепей питания на современных материнских платах достаточно разнообразна: в нее входят ШИМ-контроллер, преобразователи напряжения, транзисторы, резисторы, дроссели, конденсаторы и т.д.
На фото ниже представлена типовая многофазная схема питания современного процессора:
Например, преобразователи напряжения нужны для того, чтобы подавать на тот или иной элемент строго нужное для его штатной работы питание. Одно дело, что на входе преобразователя от блока питания «приходит» 12 вольт, но не всем элементам именно двенадцать нужно! Вот преобразователи и понижают его до нужного значения и «отдают» конечному «потребителю» (конкретной микросхеме, или другому элементу).
Предлагаю более подробно поговорить о том, для чего все эти фазы нужны и как они работают? Считаю, что это нужно знать! В роли понижающего преобразователя может выступать VRM (Voltage Regulation Module - модуль регулирования напряжения) или VRD (Voltage Regulator Down - модуль понижения напряжения). Особо не зацикливайтесь на этом, достаточно будет, если запомните эти аббревиатуры и будете знать, к чему они относятся.
Как правило, в схему преобразователя также включены несколько полевых МОП-транзисторов. Они управляются электрическим полем, поэтому их называют «полевыми» (полевиками). Аббревиатура МОП происходит от «металл-оксид-полупроводник», в английском варианте: «metal-oxide-semiconductor field effect transistor» или сокращенно - MOSFET. Поэтому можно встретить название, как mosfet-транзисторы (в народе - «мосфеты»).
В основе управления фазами питания на материнской плате компьютера, как правило, находится PWM-контроллер. У аббревиатуры PWM тоже есть свое значение и это «Pulse Wide Modulation» - широтно-импульсная модуляция, по русски ШИМ. Поэтому подобные компоненты часто называют ШИМ-контроллерами.
Вот как он может выглядеть:
О требуемом для процессора в данный момент питании ШИМ-контроллер «узнает» с помощью специального 8-ми битного сигнала, который и «говорит» ему о том, какое напряжение нужно подать на ЦП в тот или иной момент времени.
В очень старых компьютерах все схемы регуляторов напряжения были однофазными, однако со временем (с ростом потребляемой процессорами мощности) они стали неэффективными и производителям пришлось использовать несколько фаз для регулировки напряжения, подаваемого на ЦП. Отсюда и появилось понятие «многофазности». Четырехфазное питание восьмифазное и т.д… Сейчас есть, вроде бы, даже 24-х фазное! :)
Что же стоит за этим понятием? Попробуем разобраться! В чем основное ограничение однофазного регулятора? Прежде всего, в максимальном токе, который можно пропустить через те элементы, которые его формируют: мосфеты, катушки индуктивности (дроссели), конденсаторы. Их ограничение составляет около тридцати ампер, в то время, как современные CPU могут потреблять ток свыше ста ампер! Понятно, что при таких «запросах» одна фаза «закипит» очень быстро:) Вот именно для компенсации этого ограничения, на материнских платах и начали использовать многофазное питание.
При использовании многофазного регулятора общий ток нагрузки можно распределить по N-ному количеству отдельных фаз, которые в сумме будут выдавать нужную (номинальную) мощность! Например: при шестифазном питании на каждую из шести фаз будет приходиться по 30 Ампер (помним про ограничение по максимальному току), в то время, как суммарно все наши фазы могут при пиковой нагрузке «пропустить» через себя целых180 Ампер!
Примечание: для процессоров Intel поколения Core i7 с энергопотреблением свыше 130-ти Ватт (даже учитывая возможность разгона), вполне достаточно шестифазного питания! Все что больше - от лукавого маркетолога:)
Также нужно иметь в виду, что элементная база не стоит на месте и вместо обычных электролитических конденсаторов сейчас широко используются, так называемые, твердотельные полимерные, срок службы которых превышает 50 000 часов, дроссели с ферритовым сердечником и т.д. Все это вкупе, позволяет пропускать через них максимальный ток уже не 30, а 40 Ампер. Поэтому такая шестифазная схема (цепь) питания процессора вполне сможет обеспечить ток на процессор около 240 Ампер (энергопотребление более 200 Ватт)! Какой домашний CPU такое потребляет, кроме AMD ?! :)
Последнее что хотелось бы добавить, сейчас на материнских платах компьютеров часто применяется такая вещь, как динамическое переключение фаз питания. Это значит, что по мере необходимости (потреблении процессором большего тока) в работу включается все большее количество фаз, а при снижении нагрузки некоторые из них отключаются. По идее, слабенький ЦП можно запустить только при одной рабочей фазе. Другое дело, долго ли он так протянет? Но для старта в режиме тестирования этот метод может вполне сгодиться!
Итак, возвращаемся к нашему основному материалу! Если попытаться схематично изобразить расположение всех основных элементов и разъемов на материнской плате компьютера, то получится приблизительно вот такая картина:
Вот еще одно (графическое) воплощение этой идеи:
Давайте несколько слов скажем о системной шине платы - FSB (Front Side Bus - фронтальная системная шина). Это скоростной интерфейс взаимодействия между процессором и северным «мостом» чипсета материнской платы. Чем больше ее частота, тем выше скорость передачи данных и скорость всей системы в целом. Частота FSB измеряется в мегагерцах.
Примечание: что такое частота, какие значения может принимать и в чем измеряется мы с Вами разбирали вот в этой статье.
Непосредственно к самой системной шине подключен только ЦПУ, остальные устройства подключаются к ней через специализированные контроллеры, которые интегрированы в микросхему северного «моста».
Справедливости ради стоит отметить, что сейчас наблюдается тенденция к высокой интеграции основных контроллеров и даже целых устройств (графический ускоритель) непосредственно в ядро центрального процессора.
Одним из первых из чипсета был перенесен контроллер оперативной памяти, что позволило сократить временные задержки, неизбежные при передаче данных и команд по системной шине. К примеру, в процессор на базе «Intel LGA1156» были перенесены практически все основные контроллеры, до этого располагавшиеся на материнской плате. В результате, FSB в ней, фактически, отсутствует!
Разработчики компании «AMD» используют свою фирменную технологию для замены системной шины. Она называется «Hyper Transport». Данная разработка пережила уже несколько ревизий и успешно используется не только в персональных компьютерах, но и в таких высокопроизводительных устройствах, как сетевые маршрутизаторы фирмы «Cisco».
Еще одним из «кандидатов» на перенос непосредственно в ядро CPU оказалось встроенное видео, которое раньше весьма комфортно «чувствовало» себя в северном мосту чипсета материнской платы. И, казалось, куда оно оттуда может деться?! А прошло некоторое время и - пожалуйста: видеоядро на одном кристалле с процессором. Фантастика! :)
Как подобное стало возможным? Прежде всего, в силу того, что постоянно уменьшается техпроцесс изготовления всех основных элементов компьютера. К примеру, процессор семейства Intel Core i7 сделан с использованием 22-х нанометрового техпроцесса, что позволило разместить на той же площади кристалла примерно 1,4 миллиарда транзисторов!
Примечание: 22 нанометра соответствуют, в данном случае, линейному разрешению литографического оборудования, которое используется при изготовлении конечного устройства. А «нанометр» (нм или nm) - это одна миллиардная часть метра (миллимикрон)!
Что у нас получается? С уменьшением техпроцесса уменьшается и размер основных элементов (транзисторов), которые мы можем разместить на кристалле. Следовательно, этих самых транзисторов на той же площади мы можем разместить больше! И, как результат, - построить на их базе встроенное в ЦП графическое ядро или любой другой элемент. Собственно, этим активно и пользуются разработчики, стараясь постоянно уменьшать технологический процесс производства.
Со временем, это привело к тому, что все основные высокоскоростные интерфейсы и контроллеры «перекочевали» под крышку процессора, а многие материнские платы современных компьютеров лишились не только южного, но иногда и северного моста! Так как все контроллеры периферии переместились в северный мост, то южный просто отпал за ненадобностью. Сегодня еще можно встретить материнские платы с классическим расположением элементов системной логики (чипсета), но это происходит все реже.
Итак, продолжим! Для более дешевых материнских плат характерна ситуация, когда производители набирают все ее элементы на уже укороченной (снизу или - сбоку) пластине текстолита. В результате, все элементы материнской платы расположены очень близко друг к другу и о каких-то дополнительных разъемах или выходах приходится забыть (тут бы основное все уместилось!).
Запомните: соотношение сторон у хорошей материнской платы должно быть таким же, как на фото (она не должна быть маленькой квадратной или прямоугольно-вытянутой) и места на ней должно быть много! До сих пор - это мое ИМХО, несмотря на 2015-й год:) Хорошо зарекомендовавшими себя производителями материнских плат для десктопных компьютеров являются компании: «Msi», «Asus» «Gigabyte» и «Intel».
Например, фирма «Gigabyte» дополнительно «прокладывает» между слоями печатной платы несколько тонких слоев меди. Эта фирменная технология даже получила собственное название: «Ultra Durable» (фото в начале статьи). Медь выступает дополнительным радиатором, отводящим тепло от самых горячих зон материнской платы: процессора с его цепями питания и микросхем чипсета.
Также разные производители плат чтобы выделить свою продукцию добавляют к ней всякие улучшения: наподобие двойного биоса (чтобы в случае сбоя не использовать программатор), датчика пост-кодов, кнопок включения и перезагрузки на самой плате и т.д.
Вот - один из примеров того, как на качественные материнские платы устанавливают дополнительные улучшения.
Внизу красным обведен датчик POST кодов, о котором мы упоминали выше. Он может «сказать» нам о проблеме в работе компьютера посредством цифровых комбинаций на табло. Их расшифровка, как правило, прилагается к самой материнской плате в виде маленькой книжки.
А вот какие еще бывают материнские платы. Фото ниже - форм фактор «micro ATX» с процессором «Atom 550» на пассивном охлаждении.
В завершении статьи, хочу показать Вам свое рабочее место и, как тестируется на нем очередная материнская плата:
Сейчас я устанавливаю Windows. Подобный вариант подключения позволяет исключить случаи короткого замыкания платы на корпус компьютера, да и визуальный осмотр и общий контроль за процессом намного удобнее.
Бывают и серверные материнские платы. Чем отличаются серверные решения от обычных (десктопных)? Прежде всего, повышенной надежностью! Ведь серверам приходится работать в режиме 24/7 (как супермаркету) :) Сервера обычно комплектуются дорого регистровой оперативной памяти с контролем четности (ECC), также они могут поддерживать несколько физических процессоров. На фото ниже мы видим плату, в которую может быть установлено четыре физических ЦПУ.
Это уже продукция никак не относящаяся к сегменту SOHO (Small Office/Home Office - малый офис/домашний офис), а серьезные корпоративные решения. Естественно, здесь тоже есть свои Lov-End (дешевые) и Hi-End (дорогие) продукты, но это уже другая история. Также на серверах, как правило, устанавливаются аппаратные рейд (RAID) контроллеры, выполненные в виде отдельной печатной платы, на десктопах подобный функционал можно получить только программным способом.
Примечание: RAID (Redundant Array of Independent Disks - избыточный массив независимых дисков). Технология надежного хранения данных основанная на избыточности хранимой информации. Когда несколько жестких дисков объединяются в один виртуальный логический элемент для обеспечения надежности и повышения производительности.
Отдельно можно выделить геймерский сегмент материнских плат. Как правило, подобные решения стоят на порядок дороже и имеют кучу дополнительных опций: в виде продвинутых возможностей по разгону, расширенного управления питанием и охлаждением, различных датчиков индикации соcтояний, усиленной элементной базы и т.д. Одним из таких примеров являетcя изделие от фирмы Asus (Asus Maximus 7):
Крутая «игрушка», правда? Напоследок, - мысль статьи, сформированная на основе личного опыта: хорошая (качественная) вещь не может стоить 30-50 долларов. Ну, вот не может и все тут! :)
Приступая к работе с компьютером пользователь должен быть осведомлен с тонкостями работы программной части. А вот когда возникает необходимость ремонта или усовершенствования рабочего ПК возникает потребность в знаниях об аппаратной составляющей оборудования. Самый главный элемент — сердце аппарата, отвечающее за правильное функционирования компьютера, это материнка. В чем заключается ее важность и что делает материнская плата, рассмотрим более детально.
Понятие платы
Материнская плата это база абсолютно любого компьютера, она является самой большой деталью в системном блоке. Продвинутые пользователи называют ее различными терминами: материнка, мать, системная плата. Она интегрирует все остальные компоненты системы, которые устанавливаются на нее либо подключаются с использованием дополнительных шлейфов или кабелей.
Узнать ее среди остальных компонентов не сложно, открыв системный блок вы увидите пластину с большим количеством установленных элементов, слотов и разъемов – это и есть материнка. Имеющиеся разъемы предназначены для подключения периферийных компонентов: монитор, устройства ввода/вывода, флэш-накопителей, носителей информации. Визуально это пластина с многообразием микросхем и разъемов. Выбирая компьютер и комплектующие, необходимо обращать особое внимание на основные характеристики материнской платы. Именно она отвечает за качество и быстродействие работы всего устройства.
Для чего нужна системная плата?
Сложно переоценить значение платы в компьютере. Она организует все действия и функции составляющих компонентов. Основные функции, которые выполняет данное устройство, собраны ниже:
- Соединяет между собой все компоненты системы, на ней предусмотрен сокет для процессора, слоты для операционной памяти, графический адаптер и другие.
- Совмещая между собой мышь, клавиатуру, монитор, процессор, видеокарту и остальные элементы создает единую рабочую систему, способную осуществлять сложнейшие операции.
- Способствует контролированию центральным процессором выполнение всех процессов в системе. Таким образом, в обязанности платы входит не только соединение элементов, но и отслеживание правильности ее функционирования.
- С ее помощью изображение, генерируясь через графическую карту, подается на монитор и мы может наблюдать картинку.
- Звук воспроизводится с применением звуковой карты, вмонтированной в материнку.
- На ней предусмотрен LAN разъем для возможности выхода в Интернет сеть.
Разновидности плат
На сегодняшний день различные производители предлагает большое количество всевозможных вариантов материнских плат. Они могут отличаться по типу поддерживаемых процессоров или оперативной памяти. Но самым известным и ориентируемым отличием считается форм-фактор, это особый параметр, определяющий габаритные размеры платы, способы ее крепления в системном блоке и гнезда для электропитания. Основные типы: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX.
E-ATX
Идеальный вариант для приверженцев компьютерных игр. Предполагает установку, при необходимости, нескольких графических ускорителей, а некоторые модели могут поддерживать два ЦП. Габаритные размеры в пределах 305/272 миллиметров. Часто такие варианты применяются для серверных машин.
Micro-ATX
Имеют размеры 244/244 миллиметра. Отличаются меньшим числом PCI разъемов, сравнительно со стандартной версией — Standard-ATX. Основное предназначение – несложная работа, некоторые подходят для игр, но таких моделей не много.
Mini-ITX
Относится к одному из самых компактных видом материнок. Габариты всего 170/170 миллиметров. Подойдут для работы или мультимедийных решений. В некоторых моделях не предусмотрен разъем для графической платы. Имеет одно гнездо под оперативную память.
Mini-STX
Устанавливается в мини-ПК, они не предназначены для игр или сложных графических редакторов, но являются удовлетворительным вариантом для работы, учебы и несложных задач. Отсутствует гнездо для установки графического ускорителя, имеется два слота для оперативной памяти. Средние габаритные размеры – 140/147 миллиметров.
Standard-ATX
Наиболее часто применяемый вариант, не смотря на свои довольно внушительные размеры – 305/244 миллиметра. Прекрасно подходит как для игровых задач, так и для рабочих. Имеет совместимость с большим количеством корпусов. Из-за большой площади уменьшается перегрев, связано это с тем, что нет большого сосредоточения элементов на маленьком пространстве. Также преимуществом является поддержка установки двух видеокарт.
Как определить какая материка установлена
Когда возникает необходимость замены некоторых компонентов ПК обязательно необходимо знать какая установлена модель материнской платы в компьютере. Для получения этой информации предусмотрено несколько способов.
Можно воспользоваться системными возможностями компьютера, обратиться к прилагающейся документации, проверить с помощью командной строки или установив специальные программы.
Достоверной и распространенной программой для уточнения необходимой информации является CPU-Z. После установки требуется запустить программу, и в появившемся окне найти вкладку mainboard. Там будет отображаться модель системной платы.
Основные составляющие платы
Все составляющие влияют на работу материнки и компьютера. Что включает в себя плата?
Чипсет – организует передачу данных между оперативной памятью и процессором, а также периферийными устройствами. Конструктивно состоит из южного и северного моста. Влияет на все главные характеристические особенности материнки: скорость работы, подключаемые компоненты, возможность ускорения.
В процессе эксплуатации элементы перегреваются и требуют охлаждения. С этой целью применяется активное – поток воздуха или вентилируемой системы, или пассивное охлаждение – радиатор, рассеивающий тепло, менее эффективен, чем предыдущий способ.
Сокет предназначен для быстрой и удобной замены центрального процессора в случае возникновения подобной необходимости.
Наиболее применяемые виды оперативной памяти на сегодняшний день это DDR2 и DDR3, какой именно тип поддерживается платой, а также допустимое установочное количество можно узнать из прилагающейся документации.
Слоты PCI-E предназначены для установки видеокарты. А PCI еще редко используется для включения периферийных устройств.
Интерфейс SATA предполагает подключение внешних накопителей.
USB — -универсальный интерфейс, к которому могут подключаться большое количество различных устройств.
Bios – микросхема, которая необходима для запуска и инициализации системы. Содержит специальные микропрограммы.
Подводя итоги, можно определить системную плату как сложное и многофункциональное устройство, от которого непосредственно зависит вся работа компьютера. Именно от нее зависят характеристики и возможности вашего ПК.
Любой пользователь компьютера рано или поздно слышит это странное название — материнская плата, давайте попробуем разобраться, что это. Она является самой большой деталью внутри системного блока. Имеет много имен, среди самых распространенных можно выделить: системная плата, мать, мама, материнка, motherboard, MB. Как уже понятно из названий является главной деталью, сердцем системы, хотя скорее можно сравнить с нервной системой человека. Все остальные компоненты компьютера устанавливаются на неё или подключаются к её разъёмам. Материнская плата обеспечивает взаимодействие всех компонентов, как единой системы, управляя их совместной работай.
Действительно, есть жесткий диск с данными, но их обрабатывает процессор, а для этого они должны оказаться в оперативной памяти. Чтобы пользователь компьютера увидел результаты работы процессора, видеокарта должна вывести их на монитор, а данные с клавиатуры и мыши наоборот должны поступить в процессор. Наконец результаты работы надо сохранить обратно на жесткий диск компьютера. Координацией этой работы и занимается материнская плата компьютера. Так в самом упрощенном виде выглядит эта схема.
Давайте более подробно рассмотрим, что такое материнская плата компьютера. Физически материнская плата представляет собой сложную печатную плату с множеством микросхем. Так как все остальные устройства подключаются к ней, она является лимитирующим фактором при выборе остальных комплектующих или если уже имеются какие то компоненты системы, придется под них подбирать материнку. Давайте возьмем простой пример, у вас есть старый компьютер, который вы хотите модернизировать. Например, поставить новую мощную видеокарту. Однако выясняется, что в материнской плате используется устаревшая шина AGP. Новую видеокарту с интерфейсом AGP замучаетесь искать, причем она будет довольно слабой и стоить дороже аналогичной с шиной PCI-E. Некоторые читатели могут возразить, такое старье проще выкинуть и купить новый нормальный компьютер и возможно они будут правы. Тогда давайте рассмотрим другую ситуацию. Имеется компьютер процессором Intel Core 2 Quad Q8400, который вы решили заменить на более мощный Core i7. Только вот не задача, его невозможно установить в вашу материнскую плату, так как он использует другой процессорный сокет. Придется покупать еще и новую мать, а заодно и новую память DDR3. Стремительное развитие технологий больно бьет по карману при попытке апгрейда старого оборудования. Это необходимо учитывать при выборе новых комплектующих чтобы уменьшить затраты на дальнейшую модернизацию.
Как узнать какая материнская плата в компьютере.
Существует несколько способов определить модель материнской платы используемой в компьютере. Посмотреть в документации на компьютер, найти название модели, написанное на самой материнской плате или воспользоваться одной из программ, показывающих используемое оборудование в системе. Рекомендуем обратить внимание на программу CPU-Z. Запускаем её и на вкладке mainboard видим, какая материнская плата и чипсет используются в компьютере.
Давайте рассмотрим основные характеристики материнской платы, влияющие на её потребительские свойства.
На рисунке отмечены следующие элементы:
- 1 — выводы для подключения периферийных устройств
- 2 — слот для установки центрального процессора
- 3 — радиатор северного моста
- 4 — слот PCI Express x16
- 5 — стандартный PCI слот
- 6 — батарейка биоса
- 7 — коннекторы SATA портов
- 8 — радиатор южного моста
- 9 — слот для подключения FDD
- 10 — слот для IDE
- 11 — коннектор для подключения питания материнской платы
- 12 — слоты оперативной памяти
Чипсет или набор системной логики — реализует обмен данными между центральным процессором и оперативной памятью, а так же контролерами периферийных устройств. Чаще всего состоит из двух больших функциональных блоков «северного моста» и «южного моста». Именно от чипсета зависят все основные характеристики материнской платы. Скорость и стабильность взаимодействия компонентов системы, сколько и какие устройства можно подключить к ней, возможности разгона системы не в последнюю очередь зависят от чипсета.
Активно греющиеся компоненты приходится охлаждать. Существует два варианта: активное и пассивное охлаждение. Активное более эффективно, т.к. используется поток воздуха от вентилятора или водяная система охлаждения, зато менее надежно и шумит. Пассивное представляет собой просто радиатор, который рассеивает тепло естественным путем. Никогда не сломается, беззвучный, но подходит только для слабо греющихся частей. К чему мы все это рассказываем? Чипсет требует охлаждения и от того как оно сделано на материнской плате будет зависеть шум и возможности разгона системы. С шумом всё понятно, а вот пассивное охлаждение может несколько ограничить потенциал разгона.
Разъем центрального процессора (ЦПУ) или сокет, служит для установки процессора на материнскую плату. Обеспечивает легкую установку и замену процессора в случае необходимости. Имеет свой условный номер определяющий, какое семейство центральных процессоров можно в него установить. Например, Socket B2 (LGA1356) предназначен для семейства процессоров Intel Sandy Bridge и никакие другие в него установить не удастся. Это необходимо учитывать, если вы собираете компьютер из отдельных комплектующих и при апгрейде системы, т.к. каждое следующее поколение процессоров имеет свой сокет не совместимый с предыдущими.
Возникает вопрос, как узнать какой сокет в компьютере. Способов существует довольно много, перечислим некоторые из них. Посмотреть в документации на компьютер. Посмотреть модель материнской платы напечатанное на ней и посмотреть документацию на сайте производителе материнской платы. Воспользоваться одной из программ диагностики компьютера, например бесплатной программой CPU-Z. Просто запускаем программу и получаем много полезной информации о системе.
Количество слотов для оперативной памяти, тип и количество поддерживаемой памяти материнской платой. Сейчас наиболее распространенными типа памяти являются DDR2 и DDR3. Какой тип памяти и её максимальное количество поддерживается, можно узнать в спецификациях на материнскую плату. Сейчас в среднестатистическом компьютере установлено примерно 2-4 ГБ памяти, причем OC Windows 32-bit увидит только порядка 3,2 ГБ (зависит от конкретного «железа»).
Слоты для высокопроизводительной шины РСI Express (PCI-E) служат для установки видеокарты. Конкретная реализация слота может иметь разную пропускную способность, подробности указаны в спецификациях на плату. Материнская плата может иметь несколько слотов для установки видеокарт, для создания высокопроизводительной графической системы компьютера. Чем больше слотов имеет плата и выше их скорость (больше линий), тем более гибкие возможности она предоставляет. Поддерживается «горячая замена» карт.
Слоты для низко производительной шины PCI. Интерфейс сильно сдал позиции шине PCI-E, но ещё может пригодиться для подключения старого периферийного оборудования. Потребность в таких слотах строго индивидуальна.
Разъёмы SATA используются для подключения накопителей (жестких дисков и оптических приводов). Интерфейс SATA это развитие интерфейса IDE использующееся раньше для накопителей. Скорость работы зависит от ревизии SATA, например спецификация Revision 3.0 предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с. Поддерживает «горячую» замену оборудования. Чем больше разъемов на материнской плате, тем больше устройств можно подключить.
IDE это устаревший интерфейс для подключения накопителей. После появления интерфейса SATA был переименован в PATA (Parallel ATA). Несовместим с SATA. На один шлейф может быть подключено два устройства. Одно называется ведущим (master), другое ведомым (slave). Устройства требуют конфигурирования с помощью перемычек на корпусе. Встречается в материнских платах до сих пор, для обеспечения обратной совместимости. Существуют переходники для подключения IDE устройств к SATA порту и наоборот. Может пригодиться для подключения старого оборудования в новый компьютер или модернизации старого.
USB (универсальная последовательная шина) разъем служащий для оперативного подключения низко и среднескоростных устройств. Нашел широкое применение для подключения принтеров, сканеров, флешек, картридеров, фотоаппаратов, телефонов и многих других периферийных устройств. Имеет несколько ревизий отличающихся производительность интерфейса и имеющих обратную совместимость. Наиболее распространенный USB 2.0 постепенно вытесняется USB 3.0. Чем больше на материнской плате присутствует USB портов, тем лучше. Желательно присутствие хотя бы нескольких USB 3.0 портов. Необходимо иметь в виду, что существует несколько физических реализаций разъемов. Покупая провод для подключения какого-либо устройства необходимо об этом помнить.
Микросхема ПЗУ (BIOS) содержит набор микропрограмм необходимый для первоначальной инициализации оборудования и последующей загрузки операционной системы. Современная реализация часто позволяет обновлять BIOS с внешних носителей. Обычно содержит множество настроек для конфигурирования оборудования, его включения/отключения, настраивает очередность загрузки ОС с носителей и выполняет некоторые другие функции. Возможности разгона системы в значительной степень определяется настройками, предоставляемыми BIOS для этого. Ввиду выполняемых BIOS функций его работоспособность критична для системы. Неверные настройки или повреждение приведут к невозможности загрузки системы, поэтому многие производители материнских плат предусматривают аварийные системы защиты, такие как дублирующая микросхема BIOS. Если компьютер отказывается загружаться из-за неработоспособности BIOS, можно вынуть батарейку типа CR2032 на несколько минут, установленную на материнской плате компьютера. Чтобы попасть в меню BIOS необходимо нажать определенную клавишу или комбинацию клавиш в момент проверки работоспособности системы сразу после включения компьютера. Наиболее распространенные варианты это F2, F10, Del, Ecs. Точную клавишу можно узнать в документации на материнскую плату.
Последний момент, который мы хотели рассмотреть, это так называемый форм-фактор материнской платы. Он определяет габаритные размеры, расположение крепежных отверстий, тип разъема для подключения питания, расположение интерфейсов и некоторые другие вещи. Среди наиболее распространенных на данный день форм-факторов можно выделить:
Корпус системного блока должен быть предназначен для установки платы данного форм-фактора. В корпус для ATX можно установить и другие меньшие по размеру платы, а вот в корпус MicroATX поставить материнку формата ATX не получится. Так же надо учитывать, что из-за плотной компоновки таких плат как MicroATX, MiniATX, Mini-ITX, Nano-ITX и других уменьшенного размера некоторые комплектующие невозможно будет установить, т.к. им физически будет не хватать места. Например, мощная большая видеокарта или габаритный процессорный кулер упрутся в оперативную память или конденсаторы.
Вот и всё, что мы хотели рассказать о материнской плате компьютера. Конечно это достаточно поверхностное описание, однако вполне достаточное, чтобы начинающий пользователь компьютера представлял себе, что такое материнская плата компьютера.
Основные и наиболее важные элементы персонального компьютера, а если быть точнее, то именно системного блока: видеокарта, центральный процессор, модули ОЗУ и большое количество микросхем располагаются именно на системной плате, а её более широко распространённое название - материнская плата.
Подходя в плотную к вопросу что такое материнская плата , можно ответить так - это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы.
Для чего может быть нужна материнская плата
Значение системной платы недооценить просто невозможно, все составляющие системного блока компьютера взаимодействуют между собой благодаря именно материнской плате, так данные с жёсткого диска не когда не смогут быть обработаны в процессоре до того, как попадут в оперативную память , а графическому адаптеру будет нечего получит от компьютерной системы и впоследствии передать монитору. Самые обыкновенные устройства ввода информации , такие как мышь и клавиатура, также обмениваются информацией через разъёмы на материнской плате.
Хорошим примером будут уже устаревшие разъёмы IDE и все ревизии SATA, ведь к ним подключается дисковод оптических дисков , жёсткий диск или твердотельный накопитель с помощью специальных шлейфов, а впоследствии они участвуют в информационном обмене с процессором, а потом уже и другими устройствами.
Может раньше общая производительность и завесила именно от процессора, то сейчас ситуация изменилась. Нужно ориентироваться на возможности системной платы, на пропускную способность её шины, поддерживаемые объёмы и частоты оперативной памяти, возможность получения максимума производительности от современного разъёма PCI-Express x16 и видеокарты, и т.д.
Используемые форм-факторы материнской платы и разъёмы процессора
Форм-фактор материнской платы, определяет её положение для последующего крепежа к компьютерному корпусу, расположение и тип разъёмов её питания, даже количество интерфейсов подключения устройств и их местоположение. Приведём список основных используемых форм - факторов системной платы:
- Mini ITX - имеет наименьшие в среднем размеры 17 на 17 см., очень часто уже имеет интегрированный процессор, самое наименьшее число интерфейсов подключения, очень редко используется в самостоятельных сборках, чаще продаётся уже в составе готового компьютера.
- mATX (Micro ATX) - достаточно полнофункциональная плата, имеющая приемлемые средние размеры, является лучшей составляющей для бюджетного компьютера, хоть и при достаточно небольшом количестве интерфейсов, для домашнего или же офисного компьютера их должно быть достаточно. Частенько на таких системных платах установлен чипсет, имеющий некоторые ограничения, но которые не главным образом отображаются на работе всего компьютера.
- ATX - также распространён, как и mATX, но имеет больший размер, такие платы могут иметь как полно функциональный чипсет, так и с небольшими ограничениями, обычно имеет наибольшее количество интерфейсов подключение, но это тоже не является обязательным, отличается более удобным монтажом и возможностями подключения.
Размеры материнской платы, нужно учитывать при выборе подходящего корпуса , ведь если рассуждать логически в более крупные корпусы можно установить не большие материнские платы, а вот наоборот никак не получится.
Разъём (Socket) служит для установки центрального процессора или замены. Socket следует учитывать при правильном выборе комплектующих для компьютера.
Разнообразие разъёмов довольно велико и для каждого процессора подойдёт свой, так, например, самые свежие процессорные линейки Intel используют маркировки сокета LGA 1150 или 1155, а их конкуренты от AMD - FX2 и AM3, AM3+. Если же сокеты от AMD AM3 и AM3+ взаимозаменяемы, то есть процессоры AM3+ смогут работать на разъёмах материнских плат AM3, но производительность будет ограничиваться чипсетом, то в Intel такого нет, тут нельзя ошибиться.
Чипсет - основа возможностей материнской платы
Чипсет - это микропроцессорный комплект для взаимодействия центрального процессора с остальной электронной составляющей компьютера. Именно от чипсета зависят все возможности и дальнейшая работа материнской платы.
Сегодняшние чипсеты состоят из двух микросхем, называющиеся южным мостом и северным, их без особого труда можно будет найти, это самые крупные после процессора микросхемы, обычно скрытые под радиаторами охлаждения. Сам чипсет должен быть согласован с процессором, а это может значить то, что не каждая материнская плата сможет раскрыть потенциал процессора и наоборот.
Само знание марки и модели чипсета во многом обуславливает будущую производительность компьютерной системы поэтому при подборе материнской платы, не плохо знать её возможности. Чистоты на которых будет работать система, тоже зависят от чипсета системной платы, а также объёмы памяти, возможность установки и количество дополнительных устройств.
Что же такое BIOS и в чём его необходимость
BIOS (от англ. Basic Input Output System), считается одной из важнейших микросхем системной платы, ведь в ней находятся прямо с завода производителя важные программы, требующиеся для первичной загрузки компьютера. После включения компьютера и поступления питания к процессору, он первым делом обращается к микросхеме BIOS и уже не прекращает с ней работу до самого выключения компьютера.
Что бы увидеть BIOS в работе, при старте компьютера нужно только обратить внимание на белые надписи на чёрном фоне - это и будет BIOS в работе.
Что же делает BIOS? Эта программа необходима для проверки основных систем компьютера сразу же после включения, а также обеспечивает взаимодействие с клавиатурой и мышью , а также с монитором, в случае с ноутбуком - с его дисплеем.
Для восстановления по умолчанию настроек BIOS нужно извлечь батарейку независимого питания или же при помощи специальной перемычки, хоть перемычка и батарейка на разных платах могут находиться в разных местах, но вероятнее всего они находятся середине или же в правом нижнем углу.
Шины материнской платы
Как же связывается процессор с другими устройствами компьютера? На самом деле, как и вся электроника по проводникам, на системной плате группа проводников называется шинами. Шины различаются по функциональности: шина команд, шина данных, адресная шина.
Для 32 разрядных процессоров - это 32 параллельных проводника, по которым программы посылают команды для обработки их процессором через ОЗУ. Именно адресную шину нужно считать управляющей остальными, ведь она служит для выбора как данных из оперативной памяти, так и команд.
Если не брать в расчёт внешние устройства, то можно сделать вывод, что процессор получает команды от оперативной памяти и обменивается с ней данными. Процессор кроме оперативной памяти считает внешними все остальные устройства, даже если они является частью системного блока. Все шины, связывающие процессор и оперативную память можно рассматривать как одну главную шину - FSB (Front Side Bus). Говоря о том, что материнская плата работает с частотой 2000 МГц, имеется ввиду именно частота главной шины, именно из неё получает свою частоту и процессор умножая её на коэффициент внутреннего умножения.
Шина plug-and-play
Основным и в тоже время важным достоинством данной шины является её высокая производительность и простота установки оборудования, благодаря ей стало возможным создание самоуправляющихся устройств (plug-and-play).
Суть заключается в том, что после подключения к системной плате другой платы расширения - дочерней, происходит автоматическое определение самого устройства и выделение ему необходимых ресурсов, необходимых для его корректной работы.
Шины PCI и PCI Express
Благодаря PCI и в нынешние дни есть возможность расширить возможности своего компьютера, устанавливая тв-тюнеры для просмотра аналогово телевидения, что актуально при отсутствии постоянно подключения к интернету, или аудио плату, для увеличения звукозаписывающего функционала компьютера, а может и PCI-разветвитель увеличения количества разъёмов USB, что ещё более актуально для устаревших или бюджетных материнских плат.
Но компьютерная технология развивается незамедлительными темпами, и привычной шины PCI, а если быть точнее, то именно её пропускной способности стало недостаточно для высокопроизводительных компонентов. Видеокарта, наверное, будет самым самодостаточным представителем устройств, для которого стало необходимым появление PCI Express 16x, хотя и другие устройства, такие как сетевая карта нуждались в увеличение частоты шины.
Частоту шины PCI стало наращивать не выгодно, так как большому количеству параллельных проводников требовалась их высокая точность изготовления что было дорогостоящим. В связи с этим 2004 год стал началом этапа внедрения PCI Express 16X и PCI Express X1. В результате производство системных плат стало проще, а на ряду с этим и дешевле, к тому же PCI Express 16X стала единственно шиной для подключения видеокарт, а PCI Express X1 альтернативой для PCI.
Интерфейс подключения AGP
В своё время шина AGP, обеспечивала высокопроизводительный обмен данных, но со временем производителей видеокарт этот разъём перестал удовлетворять. Этот интерфейс подключения получил широкое распространение, в связи c сдерживанием компьютерной графики обыкновенным PCI. Хоть интерфейс ещё используется на устаревших компьютерах, современные производители отказались от него так же, как и в своё время от PCI в пользу PCI Express.
USB - интерфейс подключения
Каждый пользователь хочет удобства при работе за компьютером, что бы устройства очень легко устанавливались, не пренебрегая к разборке самого системного блока для его установки, это и стало причиной появления универсального последовательного порта шины USB (Universal Serial Port).
Разъём USB в наши времена входит в состав любого компьютера , от стационарного, ноутбука, до планшета и смартфона, а также клавиатуры, мониторы и множество других устройств. Это разъём обуславливает простоту использования, на передней панели системных блоков для ещё большего удобства бывают выведены такие USB разъёмы.
В бюджетных материнских платах бывает так, что разъёмов USB не хватает для подключения всех устройств, но для этого можно воспользоваться разветвителем или по-другому USB концентратором, портов станет значительно больше. Благодаря USB шине к системной плате подключают очень много устройств: 3g/4g модемы, принтеры и сканеры, не говоря уже о компьютерных мыши и клавиатуре.
Современным читается USB 3.0, но также ещё используются USB 2.0, а сама работа USB - это функция южного моста чипсета материнской платы. Как уже стало понятно, вся работа материнской платы завязана на работе её чипсета, а с каждым годом на материнскую плату ложится всё больше и больше функциональных обязанностей.
Интегрированные компоненты материнской платы
В сегодняшние дни очень много компьютеров, особенное имеющие офисную принадлежность оборудованы интегрированным видеоадаптером, что должным образом сможет сэкономить деньги на покупке техники, конечно если особая видео производительность не будет требоваться в будущем. Благодаря этому на многих материнских платах появились VGA, DVI и HDMI, сетевая и аудио платы , так же стали интегрированной составляющей системной платы.
Перед покупкой материнской платы, обязательно нужно ознакомиться с её спецификацией на сайте производителя, тогда к примеру, у вас не возникнет проблем с максимальной частотой работы и количеством разъёмов модулей оперативной памяти, а может возможность подключения нескольких видеокарт тоже будет не лишней.
Теперь вопрос что такое материнская плата стал менее актуальным, ведь появилось понимание того, что системная плата - основа всего внутреннего механического мира, находящегося в системном блоке. Сами материнские платы с каждым годом меняются, дополняются, а описать все в одной статье просто не возможною, приходится ограничиваться основными моментами.
