Контакты
Главная / Графика

Назначение, основные элементы и устройство материнской платы. Основные компоненты материнской платы Материнская плата назначение основные характеристики

Материнская или системная плата - это тот фундамент, на котором построен любой современный компьютер, будь то настольный ПК, ноутбук или встраиваемая система.

Именно материнская плата объединяет такие различные по своей сути и функциональности комплектующие, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители.

Именно благодаря материнской плате к компьютеру можно подключать периферийные устройства, ведь даже если набор системной логики (чипсет) поддерживает разнообразные шины и интерфейсы, к обычной микросхеме напрямую подключить, к примеру, принтер, вряд ли у кого получится.

Что же представляет собой современная материнская плата?
Разговор у нас пойдет, в основном, о платах для настольных ПК, как наиболее распространенных и близких читателю, однако значительная часть их описания применима и к платам для серверов, ноутбуков и встраиваемых компьютеров.

Системная плата - это главная и самая большая печатная плата в вычислительной машине.
По сложности изготовления самой печатной платы «материнки» отстают лишь от самых ультрасовременных графических ускорителей.

Типичная материнская плата построена на базе четырех-шестислойной текстолитовой печатной платы, в то время как некоторые видеокарты выпускаются на основе восьми- и даже десятислойных печатных плат.

Использование многослойных плат позволяет при сохранении стандартных размеров развести различные электрические цепи таким образом, чтобы их взаимовлияние было минимальным.
По тем слоям, которые находятся в глубине платы, разводятся цепи питания и заземления, а по прочим, включая верхний и нижний - собственно сигнальные цепи.

Чтобы не загружать читателя специфической информацией, остановимся лишь на двух чисто электрических параметрах материнской платы.
Поскольку микросхемы рассчитаны на работу строго оговоренных режимах, для обеспечения их надежности и долговечности необходимо качественное питание.

Конечно, значительную роль здесь играет блок питания, к которому подключается плата, однако различным компонентам необходима разная мощность, причем энергопотребление отдельных комплектующих, к примеру, процессора, непостоянно.

Все эти факторы вынуждают прибегать к дополнительным ухищрениям.
Для подачи необходимого напряжения на различные комплектующие во всех современных материнских платах используется стабилизатор напряжения, который чаще всего устанавливается непосредственно на плате, но, бывает, и выполняется в виде отдельной небольшой платы, размещаемой в целях надлежащего охлаждения в непосредственной близости от блока питания.

Стабилизатор напряжения работает в автоматическом режиме, в зависимости от того, на какие контакты подается нагрузка, иными словами, к какому разъему подключено то или иное устройство, или элемент платы.

Функция разгона процессора, часто поддерживаемая современными платами, использует ручную регулировку напряжения (в разумных пределах, безусловно), которая реализуется для пользователя через BIOS или через специализированную утилиту.

Бороться со скачками напряжения, губительными для многих комплектующих, призваны конденсаторы, способные накапливать и затем плавно отдавать заряд.
Неслучайно конденсаторов так много на материнских платах, в особенности, вокруг центрального процессора, для которого характерны резкие скачки энергопотребления, в зависимости от нагрузки.

Именно с конденсаторами связано снижение со временем надежности работы материнской платы: они емкости стареют быстрее прочих компонентов, в частности, из-за воздействия высоких температур.

В результате емкость конденсаторов падает, и они теряют способность «держать удар» и выравнивать напряжение в схеме, что негативно сказывается на прочих компонентах и, в худшем случае, выводит их из строя.
Так что рекомендации к смене компьютера каждые три года порождены не только маркетинговыми соображениями «морального устаревания», но и вполне объективные причинами.

Перейдем к непосредственным функциям материнской платы.
В обязательном порядке на этой плате размещаются системная шина, процессорный разъем, слоты для модулей оперативной памяти (возможен вариант, когда микросхемы памяти впаиваются непосредственно в плату), слоты расширения, различные контроллеры, а также порты ввода и вывода.

Как видим, системная плата объединяет в единую систему все компоненты компьютера - без нее они бы оставались просто набором не связанных друг с другом комплектующих.

Обратимся к фотографии.
На ней изображена типичная современная материнская плата P5GDC-V Deluxe производства известной тайваньской компании Asus.

Эта плата на основе набора системной логики Intel 915G рассчитана на процессоры Intel Pentium 4 в корпусировке LGA 775 и поддерживает почти все технологии, встречающиеся в современных настольных компьютерах.

Краткие характеристики этой модели:

Чипсет 915G со встроенным графическим ускорителем («северный мост») + ICH6R («южный мост»).
- Поддержка процессоров Pentium 4 или Celeron D в корпусировке LGA 775.
- Поддержка оперативной памяти DDR и DDR2 533 объемом до 4 Гбайт.
- Поддержка шины PCI Express x16 и x1.
- Поддержка шины PCI.
- Поддержка скоростных интерфейсов USB 2.0 и IEEE 1394 (FireWire).
- Контроллеры IDE и Serial ATA.
- Гигабитный сетевой контроллер.
- Восьмиканальный (7.1) звуковой контроллер.
- Форм-фактор ATX (размеры - 305 x 244 мм).

Драйвер Game Ready GeForce 431.60 WHQL

Набор графических драйверов GeForce 431.60, сертифицированный лабораторией Microsoft WHQL, добавляет поддержку видеокарт GeForce RTX 2080 Super.

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.

Материнская или системная плата – это многослойная печатная плата, являющаяся основой ЭВМ, определяющая ее архитектуру, производительность и осуществляющая связь между всеми подключенными к ней элементами и координацию их работы.

1. Введение 2. Печатная плата 3. Чипсет 3.1. Основные функции северного моста 3.1.1. Интерфейсы связи с процессором 3.1.2. Интерфейсы связи с графическим адаптером 3.1.3. Интерфейсы связи с южным мостом 3.2. Основные функции Южного моста 3.2.1. Интерфейсы связи с платами расширения 3.2.2. Интерфейсы связи с периферийными устройствами и другими ЭВМ 3.2.3. Интерфейсы шин связи южного моста с жесткими дисками 3.2.4. Интерфейсы связи с медленными компонентами материнской платы 4. BIOS (Basic Input-Output System) 5. Другие элементы материнской платы

1. Введение.

Материнская плата – это один из важнейших элементов ЭВМ, определяющий ее облик и обеспечивающий взаимодействие всех подключаемых к материнской плате устройств.

На материнской плате размещаются все основные элементы ЭВМ, такие как:

Набор системной логики или чипсет – основной компонент материнской платы, определяющий какой тип процессора, тип ОЗУ, тип системной шины можно использовать;

Слот для установки процессора. Определяет, какой именно тип процессоров можно подсоединить к материнской плате. В процессорах могут использоваться различные интерфейсы системной шины (например, FSB, DMI, QPI и т.д.), какие то процессоры могут иметь встроенную графическую систему или контроллер памяти, может отличаться количество "ножек" и так далее. Соответственно для каждого типа процессора необходимо использовать свой слот для установки. Зачастую производители процессоров и материнских плат злоупотребляют этим, гонясь за дополнительной выгодой, и создают новые процессоры не совместимые с существующими типами слотов, даже если этого можно было избежать. В результате приходится при обновлении компьютера менять не только процессор, но и материнскую плату со всеми вытекающими из этого последствиями.

- центральный процессор – основное устройство ЭВМ, выполняющее математические, логические операции и операции управления всеми остальными элементами ЭВМ;

Контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство). Раньше контроллер ОЗУ встраивали в чипсет, но сейчас большинство процессоров имеют встроенный контроллер ОЗУ, что позволяет увеличить общую производительность и разгрузить чипсет.

ОЗУ – набор микросхем для временного хранения данных. В современных материнских платах имеется возможность подключения одновременно нескольких микросхем ОЗУ, обычно четырех или более.

ППЗУ (БИОС), содержащие программное обеспечение, осуществляющее тестирование основных компонентов ЭВМ и настройку материнской платы. И память CMOS хранящая настройки работы BIOS. Часто устанавливают несколько микросхем памяти CMOS для возможности быстрого восстановления работоспособности ЭВМ в экстренном случае, например, неудачной попытки разгона;

Аккумулятор или батарейка, питающая память CMOS;

Контроллеры каналов ввода-вывода: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet и др. Какие именно каналы ввода-вывода будут поддерживаться, определяется типом используемой материнской платы. В случае необходимости, дополнительные контроллеры ввода-вывода можно устанавливать в виде плат расширения;

Кварцевый генератор, вырабатывающий сигналы, по которым синхронизируется работа всех элементов ЭВМ;

Таймеры;

Контроллер прерываний. Сигналы прерываний от различных устройств поступают не напрямую в процессор, а в контроллер прерываний, который устанавливает сигнал прерывания с соответствующим приоритетом в активное состояние;

Разъемы для установки плат расширения: видеокарт, звуковой карты и т.д.;

Регуляторы напряжения, преобразующие исходное напряжение в требуемое для питания компонентов установленных на материнской плате;

Средства мониторинга, измеряющие скорость вращения вентиляторов, температуру основных элементов ЭВМ, питающее напряжение и т.д.;

Звуковая карта. Практически все материнские платы содержат встроенные звуковые карты, позволяющие получить приличное качество звука. При необходимости можно установить дополнительную дискретную звуковую карту, обеспечивающую лучшее звучание, но в большинстве случаев это не требуется;

Встроенный динамик. Главным образом используется для диагностики работоспособности системы. Так по длительности и последовательности звуковых сигналов при включении ЭВМ можно определить большинство неисправностей аппаратуры;

Шины – проводники для обмена сигналами между компонентами ЭВМ.

В процессе эксплуатации компьютера пользователи сталкиваются не только с программной, но и с аппаратной частью системы. Основная и главная составляющая каждого компьютера, смартфона или планшета - это его материнская плата (mother board - другое название).

Понятие материнской платы, ее функции

Материнская (системная) плата - главное устройство компьютера, которое обеспечивает функциональность всех дочерних компонентов и связь между ними. Открыв крышку системного блока компьютера, заметить mother board очень просто, ведь она является самым трудоемким и большим компонентом. Главная компьютерная схема выглядит следующим образом:

МП имеет множество разъемов, благодаря которым к ней можно подключить жесткий диск, процессор, оперативную память, видеокарту и другие не менее важные аппаратные компоненты компьютера.

В физическом плане стандартная МП напоминает сложную плату с множеством различных микросхем и разъёмов. При выборе составляющих компонентов компьютера в первую очередь обращайте внимания на характеристики системной платы, ведь она определяет, компоненты какой мощности к ней можно подключить. От mother board зависит быстродействие и мультизадачность компьютера.

Если в компьютере потребовалось, к примеру, сменить видеокарту, то в первую очередь нужно определить, какая материнская плата (схема) стоит в системном блоке. Например, схема типа AGP является давно устаревшей и найти к ней видеокарту с мощными характеристиками практически невозможно.

Где посмотреть информацию о том, какая главная схема используется на конкретном компьютере? Это можно сделать двумя способами:

  1. Прочитать непосредственно на самой схеме.
  2. В документации к устройству (при условии, что с момента покупки никакие аппаратные компоненты не менялись и не поддавались модификации).
  3. Воспользоваться специальным программным обеспечение, которое способно показать информацию обо всем оборудовании. Например, программа под названием «CPU-Z» способна предоставить пользователю информацию о модели материнской платы. Для этого следует установить и запустить программу. На вкладке Maindoard выбрать поле модель. В котором указан тип и вся нужная информация о схеме.

Для того, чтобы все компоненты МП могли иметь связь между собой, используют так называемые шины связи - структурная единица всех mother board. Шины бывают двух типов:

  1. Главная компьютерная шина - это компонент МП с помощью которого функционирует cache-память и Central Processing Unit (центральный процессор).
  2. Системная компьютерная шина. Оперирует информацией всех составляющих материнской платы.

Компоненты материнской платы

Более подробно узнать о том, то такое материнская плата компьютера можно, вникнув в ее составляющие компоненты. Схема компонентов, подключаемых к mother board:

Вышеуказанная схема очень упрощена, однако, с помощью нее можно получить понимание того, как устроена материнская плата любого компьютера.

Характеристики материнской платы состоят из таких основных пунктов:

  1. Форма и тип. Этот пункт определяет размер схемы и виды разъемов, расположенных на ней.
  2. Тип питание главной системной схемы. Эта характеристика подразумевает различные типы разъема, к которому подключается блок питания компьютера.
  3. Гнездо для процессора. Важный этап в выборе любой материнской платы - это подбор процессора и схемы, которые будут взаимосвязаны между собой. Разъем для гнезда процессора должен соответствовать конкретной модели и функционалу ЦП. Стоит заметить, что практически всегда в документации к материнской плате указываются все совместимые с ней марки и модели ЦП, поэтому подобрать данный компонент не составит большого труда даже для неопытных пользователей.
  4. Слоты оперативной памяти. Эта характеристика измеряется количественно, то есть на каждой схеме есть определенное количество слотов для ОП - они определяют максимальное количество оперативки, которую можно установить на компьютер. Заметьте, что чем больше слотов поддерживает материнская плата, тем выше будет ее стоимость.
  5. Частота шины. Речь идет о системном типе шины. Эта характеристика подразумевает наличие определенной скорости, с которой будут работать компоненты платы. Измеряется она в гигагерцах.

Во многих случаях материнская схема может содержать встроенную видеосистему (видеокарту). В таком случае покупка отдельной видеокарты не требуется. Конечно же, такие платы будут стоять несколько дороже, чем аналогичные варианты без встроенных видеосистем. Однако, есть один минус в таком типе видеокарт - если вы часто меняете аппаратные компоненты или со временем понадобится улучшить видеокарту, то сделать это будет крайне сложно или совсем невозможно.

Также на схеме может быть встроена аудиосистема. В таком случае нет потребности покупать и устанавливать аудиокарту. Дисковые контроллеры схемы показывают пользователю какие варианты съемных и жестких дисков можно подключить к mother board.

Современные микросхемы оснащены технологией Bluetooth, именно она позволяет работать с беспроводными мышками, мониторами, клавиатурами и другими устройствами. Таким же образом некоторые схемы поддерживают технологию Wi-Fi.

Современные платы и рейтинг лучших производителей. Советы, как выбрать хорошую материнскую плату

Советы подобраны исходя из последних компьютерных характеристик современных компьютеров. Правильно подобранная mother board позволит компьютеру работать максимально стабильно и без сбоев в системе.

Так как каждая главная компьютерная микросхема имеет свой процессор (то есть чипсет), то важным фактором в выборе всей платы является правильный подбор ее чипсета.

Самые популярные в мире компании, которые разрабатывают чипсеты к материнским платам - это компании AMD и Intel:

  1. Чипсеты AMD подходят для офисных моделей и предназначены в основном для корпоративного использования.
  2. Чипсеты от Intel прекрасно подойдут для игровых, домашних или офисных устройств.

Системная плата – основа компьютера. На ней находятся основные электронные элементы: процессор, память, BIOS, набор микросхем и др.

Типы системных плат

All-In-One – плата, на которой размещены все необходимые для работы компьютера элементы. Motherboard (материнская) – плата, содержащая основные узлы и разъемы расширения для установки дочерних плат.

Состав материнской платы

На материнской плате расположены:

1. Наборы больших однокристальных электронных микросхем – чипов (центральный процессор, другие процессоры, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы)

2. Микросхемы оперативной памяти и разъемы их плат

3. Микросхемы электронной логики

4. Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.)

5. Разъемы системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI и др.)

6. Слоты для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE, SCSI…)

7. Разъемы портов ввода/вывода (COM, LPT)

Общая характеристика

Материнская плата предназначена для размещения или подключений всех остальных внутренних устройств компьютера – служит своеобразной платформой, на базе которой строится конфигурация всей системы.

Тип и характеристики различных элементов и устройств материнской платы, как правило, определяется типом и архитектурой центрального процессора (материнские платы на базе процессоров фирм Intel, AMD, Cyrix и др. – 8086/8088/80188, 286, 386, 486/586/686, Pentium, Pentium II-V. Как правило, именно центральный процессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и исполнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы.

По числу процессоров, составляющих центральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы. Большинство персональных компьютеров являются однопроцессорными системами и комплектуются однопроцессорными материнскими платами.

Настройка материнской платы на конкретные электронные компоненты осуществляется с помощью перемычек (jumpers). В частности, этими перемычками устанавливается настройка на конкретную модель процессора – регулируются тактовая частота и напряжение питания.

Материнская плата крепится к шасси корпуса системного блока, как правило, двумя винтами с изолирующими пластмассовыми креплениями.

Современные требования к материнским платам

Современные материнские платы соответствуют требованиям программы Energy Star. Это энергосберегающая программа, введенная американским Агенством защиты окружающей среды (EPA – Environment Protection Agency). Согласно этим требованиям, плату относят к разряду "зеленых" (green motherboard), если ее энергопотребление в режиме холостого хода не более 30 Вт, в ней не используются токсичные материалы, допускается 100-процентная утилизация после истечения срока службы.

Рассмотрим устройство типичной материнской платы Pentium-класса с набором микросхем 430HX (плата АSUS P55T2P4).

1 – разъем USB (USB header), 2 – установочное отверстие, 3 – контроллер клавиатуры (keyboard controller), 4 – микросхема BIOS (flash BIOS ROM), 5 – разъем шины ISA (ISA bus slot), 6 – разъем шины PCI (PCI bus slot), 7 – разъем расширения мультимедиа (mediabus slot), 8 – установочное отверстие, 9 – микросхема часов с элементом питания (real-time clock/CMOS), 10 – разъем процессора (CPU socket),

11 – регулятор напряжения, 12 – разъемы подключения индикаторов корпуса,

13 – конденсаторы, 14 – антистатическое покрытие, 15 – переключатели (jumpers),

16 – микросхемы Кэш-памяти 2 уровня (cache chips), 17 – разъем расширения Кэш-памяти, 18 – разъем расширения Tag-памяти (Tag RAM expansion socket), 19 – набор микросхем Intel 430 HX (chipset chips), 20 – разъемы модулей памяти (SIMM sockets), 21 – разъем дисковода (floppy header), 22 – разьем первого IDE устройства (primary IDE header), 23 – разъем второго IDE устройства (secondary IDE header), 24 – разъем питания (power connector), 25 – контроллер ввода-вывода (I/O controller), 26 – разъем параллельного порта (LPT header), 27 – разъем 1 последовательного порта (COM1 header), 28 – разъем 2 последовательного порта (COM2 header), 29 – разъем порта PS2 (PS2 mouse header), 30 – разъем клавиатуры (keyboard connector)