Доступны размеры 244/244 мм. Они имеют меньшее количество слотов PCI по сравнению со стандартной версией ATX. Основное назначение — простота использования, некоторые подходят и для игр, но таких моделей не так много.
Материнская или системная плата компьютера и её компонеты
У меня была очень активная жизнь: Я играл в теннис, футбол, шахматы и стрелял, участвовал в автогонках, соблазнял красивых девушек….. Но все это закончилось, когда сгорела материнская плата моего компьютера!
Неизвестный автор
Наверняка каждый пользователь, даже самые отчаянные «чайники», слышал выражение «материнская плата». Неудивительно, ведь качество и возможности этого компьютерного компонента во многом определяют надежность и эффективность работы компьютера, и соответственно этот термин очень популярен.
Каждый компьютер — это сложное устройство с множеством узлов и микросхем. Разместить их таким образом, чтобы они не мешали друг другу и могли эффективно взаимодействовать, представляется дизайнерам непосильной задачей. Решение этой проблемы было найдено. Самые важные микросхемы, включая процессор, должны быть размещены на одной большой печатной плате.
Функции и устройство современной системной платы
Материнская плата, также называемая системной платой, является основным устройством персонального компьютера. Его основное назначение — соединять и связывать вместе все узлы и компоненты компьютера. Многие из компонентов физически расположены на материнской плате, другие подключены к ней кабелями.
Основная функция материнской платы:
- Сборка важных компьютерных узлов и систем.
- Она объединяет основные узлы и системы
- Обеспечивает питание основных компонентов и систем компьютера.
Какие устройства установлены на материнской плате:
- Разъем процессора
- Чипсет
- Слоты расширения
- Гнездо памяти
- Разъем привода
- Автобус
- Порты
- Микросхема BIOS
- Сетевая карта (опционально)
- Графическая карта (опционально)
- Звуковая карта (опционально)
Материнская плата крепится к корпусу компьютера с помощью специальных винтов. На практике замена материнской платы означает, по сути, модернизацию всего компьютера.
Обратите внимание, что форм-фактор, т.е. стандартный размер материнской платы, связан с форм-фактором системного блока и что материнская плата с определенным форм-фактором вряд ли подойдет к системному блоку, рассчитанному на другой форм-фактор.
Пожалуй, самой привычной особенностью материнской платы является расположение слотов для карт расширения, контакты которых расположены на задней панели системного модуля. Конечно, не все пользователи заменяли саму материнскую плату в корпусе компьютера или модернизировали процессор, но большинство наверняка знакомы с процессом замены или добавления карт расширения в слоты материнской платы. Кстати, материнская плата называется материнской по отношению к дочерним платам, которые размещаются в слотах расширения.
Многие современные платы содержат множество встроенных компонентов, которые раньше могли функционировать только через слоты расширения, например, графическая карта, сетевая карта, звуковая карта и т.д. Обычно это недорогие устройства начального уровня, ориентированные на менее требовательных пользователей. Однако эти устройства обычно не увеличивают стоимость системы и освобождают слоты расширения для устройств более высокого класса. Более того, наличие этих устройств не мешает пользователю обновлять систему. Например, заядлый геймер может всегда использовать последнюю версию сложного 3D-ускорителя вместо простой «видеоигры». В этом случае устройство, установленное в слот расширения, всегда имеет приоритет перед встроенным устройством.
Несколько слов о технологии материнских плат. Материал, используемый для изготовления материнских плат, обычно представляет собой стекловолоконную пластину с токопроводящими металлическими выводами. Может быть более одного слоя стекловолоконной плиты. Сверху плата покрыта диэлектрическим лаком, обычно зеленого цвета.
История системных плат
Идея единой платы для интеграции всех компонентов поначалу не прижилась. В первые годы существования ПК были распространены так называемые backplanes, то есть печатные платы, которые не содержали всех функциональных модулей компьютера. Эти модули располагались на различных материнских платах, размещались в слотах расширения на плате — это могли быть чипсеты, контроллеры дисков, разъемы и даже сам процессор. Но затем пришлось отказаться от такой системы (и первый пример тому подала компания IBM) по причине дешевизны интегрированных материнских плат современного типа, на которых были смонтированы все компоненты, а также из-за трудностей, возникавших при модернизации компьютеров до объединительной платы.
Однако в первых современных материнских платах процессор не был сменным, как и память. Позже были добавлены слоты для памяти и процессоров. Это усовершенствование значительно упростило модернизацию компьютера.
Первоначально на материнских платах широко использовался тип AT, заимствованный из архитектуры AT материнских плат компьютеров. Однако материнские платы такого размера были слишком велики, поэтому более распространенным стал форм-фактор baby AT.
Более полный список можно найти в Википедии, но для простоты мы будем придерживаться стандартного ATX, поскольку различия обычно заключаются в количестве доступных портов для питания и подключения — более крупная материнская плата имеет больше портов.
Понятие платы
Материнская плата — это основа любого компьютера, это самая большая часть системного модуля. Продвинутые пользователи используют для этого разные термины: материнская плата, мать, материнка. Он включает в себя все остальные компоненты системы, которые установлены на нем или соединены дополнительными кабелями или проводами.
Его несложно отличить от других компонентов. Открыв системный модуль, вы увидите панель с множеством встроенных компонентов, разъемов и клемм — это и есть материнская плата. Разъемы предназначены для подключения периферийных компонентов: Монитор, устройства ввода-вывода, флэш-накопители, носители информации. Визуально это плата с множеством микросхем и разъемов. При выборе компьютера и его компонентов особое внимание следует уделить основным характеристикам материнской платы. Он отвечает за качество и производительность всего устройства.
Для чего нужна системная плата?
Важность печатной платы в компьютере невозможно переоценить. Он организует все действия и функции отдельных компонентов. Ниже приведены наиболее важные функции этого устройства:
- Она соединяет все компоненты системы вместе и предоставляет сокет для процессора, слоты для функциональной памяти, видеокарты и др.
- Он объединяет мышь, клавиатуру, монитор, процессор, видеокарту и другие компоненты в единую операционную систему, обеспечивающую расширенные функции.
- Это позволяет центральному процессору управлять всеми процессами в системе. Таким образом, плата отвечает не только за подключение компонентов, но и за контроль правильной работы системы.
- Изображение, созданное видеокартой, передается на экран, и мы можем просматривать его.
- Звук воспроизводится через звуковую карту, встроенную в материнскую плату.
- На материнской плате находится порт LAN, через который компьютер может выходить в Интернет.
Разновидности плат
В настоящее время множество различных производителей предлагают всевозможные материнские платы. Они могут отличаться типом поддерживаемых процессоров или памяти. Однако наиболее известным и важным отличием является форм-фактор — специфический параметр, определяющий размер платы, ее крепление на системном модуле и подключение питания. Наиболее важные типы: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX.
Идеально подходит для геймеров. При необходимости поддерживает несколько видеокарт, а некоторые модели — два процессора. Размеры находятся в пределах 305/272 мм. Эти варианты часто используются для серверных машин.
Micro-ATX
Доступны размеры 244/244 мм. Они имеют меньшее количество слотов PCI по сравнению со стандартной версией ATX. Основное назначение — простота использования, некоторые подходят и для игр, но таких моделей не так много.
Mini-ITX
Это один из самых компактных типов материнских плат. Размеры составляют всего 170/170 мм. Подходит для работы или мультимедийных решений. Некоторые модели не имеют слота для видеокарт. Он имеет только один слот для оперативной памяти.
Mini-STX
Установленные на мини-ПК, они не предназначены для игр или требовательных программ редактирования графики, но хорошо подходят для работы, учебы и выполнения простых задач. Отсутствует слот для графического ускорителя и два слота для оперативной памяти. Средние габаритные размеры составляют 140/147 мм.
Standard-ATX
Самый распространенный вариант, несмотря на довольно внушительные размеры, — 305/244 мм. Идеально подходит для игр и выполнения заданий. Он совместим с большим количеством корпусов. Перегрев снижается благодаря большой площади, так как нет большой концентрации элементов на небольшом пространстве. Поддержка установки двух видеокарт также является преимуществом.
Все материнские платы имеют опцию сброса CMOS. Эта функция предусмотрена на случай выхода компьютера из строя. Этот «сброс» активируется с помощью специальной кнопки или перемычки.
Виды материнских плат
Как правило, подразделения подразделяются по формату. Подробности можно найти в таблице.
Шины материнской платы
Проще говоря, это пучок электрических проводов, соединяющих компоненты компьютера. В зависимости от метода, который они используют для передачи информации, линии передачи соединяются последовательно или параллельно. В первом случае используется только один проводник. Другими словами, за один раз обрабатывается только 1 бит. Во втором варианте используется несколько проводников, чтобы можно было одновременно передавать больше данных.
В зависимости от подключения к компонентам:
1. 1. Внутренний — используется для подключения процессора к основным компонентам компьютера.
2. I/O — для периферийных устройств. Такие варианты подключаются к внутреннему проводнику через мост микросхемы процессора.
Интересно: TUF_X299_MARK_1 имеет активное охлаждение. Он не перегревается даже при большой нагрузке.
Проводники делятся на шины в зависимости от их назначения:
- Данные — для передачи информации между центральным процессором и периферийными устройствами. Могут использоваться как последовательный, так и параллельный методы передачи данных. Их размер варьируется от 8 до 64 бит, в зависимости от количества бит, которые проводник может передавать одновременно.
- Адресуемый — позволяет записывать данные в оперативную память или считывать их из нее.
- Блок питания — подает питание на главный компьютер.
- Таймер — для синхронизации различных периферийных устройств.
- Слот расширения — для звуковых карт и подобных аксессуаров.
Если вы понимаете, на что способна материнская плата, и знаете, какие материнские платы существуют, сделать оптимальный выбор для вашего компьютера не составит труда.
Большая часть мощности процессора поступает от 12-вольтовых соединений, но для современных высокопроизводительных систем этого недостаточно. Чтобы обойти эту проблему, можно приобрести дополнительный 8-контактный разъем питания, который обеспечивает четыре дополнительных 12-вольтовых линии.
Материнские платы мобильных компьютеров, чем отличаются
Ноутбук — это уменьшенная копия обычного персонального компьютера. Фактически, эти типы компьютерного оборудования имеют общие функции и внутренне похожи. Однако материнские платы ноутбуков отличаются от материнских плат персональных компьютеров.
Например, материнские платы стандартных ПК имеют дополнительные слоты, которые позволяют переносить устройства. При необходимости пользователь может заменить материнскую плату, звуковую карту, видеокарту, видеоконтроллер и другие устройства.
Материнские платы для ноутбуков маленькие и компактные. Они содержат максимальное количество компонентов, необходимых для правильной работы устройства. Следует отметить, что в случае выхода из строя какого-либо компонента ноутбук трудно заменить.
Наряду с некоторыми недостатками, такое решение имеет и множество преимуществ. Системные платы ноутбуков занимают очень мало места в конструкции. Материнская плата ноутбука характеризуется низким энергопотреблением.
Стоимость ремонта материнской платы ноутбука несколько выше, чем стоимость ремонта аппаратной части обычных компьютеров. Кроме того, эти устройства проигрывают по качеству теплоотводов.
Характеристики материнских плат, на что обращать внимание при выборе
При сборке персонального компьютера необходимо следовать основным принципам и тщательно выбирать материнскую плату. Обратите внимание на тип и количество подключений, включая SATA, USB, интерфейсы, встроенные в процессор, видеоадаптеры (VGA, DVI, HDMI) и количество слотов для основной памяти.
Эти спецификации определяют структуру и возможности подключения жестких дисков в слоте SATA и их количество, наличие USB 3, количество слотов памяти и их допустимое число.
Одним из самых важных критериев выбора является чипсет, который определяет скорость работы компьютера. Популярностью пользуются материнские платы Intel или AMD. С их помощью можно значительно увеличить производительность компьютера.
Более крупные платы характеризуются большим набором функций. На основании слота определите модель процессора, совместимую с приобретенной материнской платой. Не рекомендуется выбирать розетку для устаревшего оборудования.
Производительность компьютера и возможности увеличения производительности определяются наличием слотов для оперативной памяти (ОЗУ). Чем больше их количество, тем более современные карты памяти поддерживаются, что положительно влияет на скорость работы технологии.
Материнские платы с поддержкой DDR4 пользуются большим спросом. Также следует обратить внимание на описание слотов для видеокарт. Для обычных компьютеров достаточно хотя бы одного дополнительного порта. К этим устройствам можно подключить телевизионный приемник, звуковую карту или модем.
Технические характеристики материнской платы зависят от назначения и специфики компьютера:
Он может работать в 32- и 64-битном режиме. Он имеет большее адресное пространство, чем BIOS, что ускоряет загрузку. Меню стали более привлекательными и понятными, а возможности настройки расширились. Перемещаться по меню удобно с помощью мыши, а не клавиш.
Большому мозгу — большая память
В слотах, расположенных ближе всего к процессору, находятся модули DRAM или системная память. Они подключены непосредственно к процессору и никак иначе. Количество слотов DRAM зависит в основном от процессора, поскольку контроллер памяти встроен в него.
В нашем примере процессор имеет 2 контроллера памяти на материнской плате, каждый из которых управляет 2 картами памяти — всего 4 слота DRAM. Они обозначены на материнской плате, чтобы вы знали, какой из них управляется каким контроллером. Обычно их называют каналами памяти.
Однако в этой материнской плате цветовая маркировка может сбить с толку: Два черных слота управляются собственным контроллером, то же самое относится и к серым слотам. Ближайший к процессору черный слот соответствует первому каналу, а другой черный слот — второму каналу. Причина в том, что материнская плата может чаще использоваться в так называемом двухканальном режиме: Одновременное использование обоих контроллеров повышает общую производительность системы хранения данных.
Допустим, у вас есть два модуля оперативной памяти по 8 ГБ. Независимо от того, в какие слоты вы их установите, у вас всегда будет в общей сложности 16 ГБ доступной памяти. Однако если вы поместите оба модуля только в черные слоты или только в серые слоты, у процессора будет два способа доступа к памяти. Однако если сделать наоборот и использовать слоты разного цвета, система должна иметь доступ к памяти только через один контроллер памяти. Поскольку он может управлять только одним путем одновременно, легко понять, как это может повлиять на производительность.
Эта комбинация процессора и материнской платы использует чипы DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом с двойной скоростью передачи данных версии 3), и каждый слот может содержать один SIMM или DIMM. «IMM» означает X — Interlinear Memory Module; S и D указывают, одна или обе стороны модуля заполнены микросхемами (одинарная или двойная, соответственно).
На нижней грани модуля памяти расположены позолоченные разъемы для подачи питания и обмена данными. Этот тип памяти имеет в общей сложности 240 слотов — по 120 с каждой стороны.
Один модуль DIMM DDR3 SDRAM
Более крупные модули имеют больше памяти, но конфигурация имеет ограничения по количеству контактов процессора (почти половина из 1150 контактов в данном примере предназначена для связи с модулями памяти) и пространству для электрических кабелей на материнской плате.
Производители обычно придерживаются 240 контактов для модулей памяти, и нет никаких признаков того, что это изменится в ближайшее время. Для повышения производительности памяти скорость чипов просто увеличивается с каждой новой версией. В нашем примере каждый из контроллеров памяти процессора может отправлять и принимать 64 бита данных за тактовый цикл. Таким образом, с двумя контроллерами карты памяти имеют 128 контактов для обмена данными. Так почему именно 240?
Каждый чип в модуле DIMM (всего их 16 — по 8 с каждой стороны) может передавать 8 бит за тактовый цикл. Это означает, что каждая микросхема использует 8 выводов только для передачи данных; однако пара микросхем использует те же выводы, поэтому только 64 из 240 выводов являются выводами данных. Остальные 176 выводов необходимы для синхронизации и передачи адреса данных (где данные расположены на модуле), управления микросхемами и подачи питания на микросхемы. Таким образом, вы видите, что более 240 контактов не обязательно улучшают ситуацию.
ОЗУ — не единственное, что подключено к процессору
Системная память подключена непосредственно к процессору для лучшей производительности, но на материнской плате есть и другие слоты, которые подключаются аналогичным образом и для той же цели. Они используют технологию PCI Express для подключения PCI-Express (сокращенно PCIe), и каждый современный процессор имеет встроенный контроллер PCIe.
Эти контроллеры могут обрабатывать несколько соединений (обычно называемых линиями), хотя это система «точка-точка» — то есть соединительные линии не используются совместно с другими устройствами. В нашем примере контроллер PCI Express имеет 16 линий.
На рисунке ниже показаны 3 соединения: два верхних — PCI Express, нижнее — гораздо более старая система под названием PCI (родственный PCIe, но гораздо более медленный). Маленький слот в верхней части под названием PCIEX1_1 имеет одну линию, в нижней — 16 линий.
Если вы прокрутите страницу вверх и снова посмотрите на всю материнскую плату, вы увидите, что мы имеем:
2 слота PCI Express на линию,
3 слота PCI Express для 16 линий,
Но что произойдет, если контроллер процессора имеет только 16 линий? Во-первых, только PCIEX16_1 и PCIEX16_2 подключены к CPU, а третья и две одиночные дорожки подключены к другому CPU на материнской плате (подробнее об этом позже). Когда оба 16-полосных слота PCIe включены, процессор назначает каждому слоту только 8 полос. Так обстоит дело со всеми современными процессорами: количество дорожек ограничено, и чем больше устройств подключено к процессору, тем меньше дорожек доступно для каждого устройства.
Различные конфигурации процессоров и материнских плат имеют свои способы решения этой проблемы. Например. Gigabyte B450M Gaming имеет один слот PCIe на 16 полос, один слот PCIe на 4 полосы и один слот M.2, использующий 4 полосы PCIe. Поскольку процессор имеет только 16 дорожек, одновременное использование двух разъемов приводит к тому, что самый большой слот, 16-полосный, ограничивается 8 дорожками.
Для чего используются эти разъемы? Наиболее распространенными вариантами являются:
16-полосная — видеокарта,
4 полосы — твердотельные накопители (SSD),
Линия 1 — звуковые карты и сетевые адаптеры.
На рисунке выше хорошо видна разница между соединениями. Графическая карта имеет большую пропускную способность в 16 линий по сравнению с маленькой однолинейной звуковой картой. В последнем случае передается гораздо меньше данных, чем в первом, поэтому ему не нужны все эти дополнительные строки.
В нашем примере материнской платы нужно управлять гораздо большим количеством слотов и разъемов, поэтому дополнительный процессор поддерживает ЦП.
Теперь двинемся через мост на юг
Если вы посмотрите на материнские платы 15-летней давности, то увидите, что для поддержки процессора имелись два дополнительных встроенных чипа. Все вместе они назывались чипсетом, а по отдельности — чипами North (NB) и South Bridge (SB). Первый обрабатывал системную память и видеокарту, а второй — данные и инструкции для всего остального.
На рисунке выше показана материнская плата ASRock 939SLI32Оба скрыты под алюминиевыми радиаторами, но тот, что ближе всего к процессорному гнезду в центре фотографии, является северным мостом. Через несколько лет после выпуска этой платы и Intel, и AMD откажутся от NB и выпустят продукты, в которых NB будет интегрирован в процессор. Однако Южный мост остается отдельным, и это не изменится в обозримом будущем. Интересно, что оба производителя процессоров перестали называть его SB и теперь часто называют его просто чипсетом (у Intel он называется PCH, Platform Controller Unit), хотя это один чип.
В нашем более современном примере от Asus, SB также закрыта радиатором, поэтому давайте снимем его и посмотрим на дополнительный процессор.
Этот чип представляет собой усовершенствованный контроллер, поддерживающий различные типы и количество соединений. В частности, мы имеем Intel Z97который выполняет следующие функции:
8 дорожек PCI Express (версия PCIe 2.0),
14 портов USB (6 для версии 3.0, 8 для версии 2.0),
Он также имеет встроенный сетевой адаптер, аудиочип, выход VGA и различные другие системы синхронизации и управления. В других материнских платах могут использоваться другие, более простые или более продвинутые наборы микросхем (например, с большим количеством линий PCIe), но в целом они похожи.
В этом случае процессор управляет однополосными слотами PCIe, третьим 16-полосным слотом и слотом M.2. Как и многие другие новые чипсеты, он управляет всеми этими различными подключениями через серию высокоскоростных портов, которые могут переключаться на PCI Express, USB, SATA или сетевое подключение в зависимости от того, что подключено в данный момент. Это, к сожалению, ограничивает количество устройств, которые можно подключить к материнской плате, даже несмотря на наличие всех этих слотов.
В случае нашей материнской платы Asus порты SATA (для жестких дисков, DVD-приводов и т.д.) сгруппированы, как показано выше, из-за этого ограничения. Блок из 4 разъемов в центре использует стандартные разъемы SATA чипсета, а два разъема слева используют некоторые из этих высокоскоростных разъемов. Таким образом, если вы используете левые слоты, на чипсете меньше портов для других слотов. То же самое относится и к портам USB 3.0. Они поддерживают до 6 устройств, при этом 2 порта в любом случае подключаются к высокоскоростным соединениям.
Разъем M.2используемый для подключения SSD-накопителя, также использует высокоскоростную систему (наряду с третьим 16-полосным слотом PCI Express на этой материнской плате); однако в некоторых комбинациях процессора и материнской платы слоты M.2 подключаются непосредственно к процессору, поскольку многие новые продукты имеют более 16 линий PCIe.
