Из чего состоит материнская плата
Перейти к содержимому

Из чего состоит материнская плата

  • автор:

Наглядное устройство материнской платы компьютера

Современные материнские платы состоят из множества различных компонентов. Устройство материнской платы компьютера таково, что она содержит в себе: транзисторы (мосфеты), клокеры, резисторы, электролитические и керамические конденсаторы, диоды, катушки индуктивности, а также различные микрочипы, которые припаиваются непосредственно к материнской плате.

Материнская плата в разрезе

Сама же материнская плата (мать) представляет из себя кусок многослойного текстолита, на котором тончайшим слоем нанесены дорожки (проводники). Слои в нем располагаются примерно так же, как этажи в многоэтажных домах, а их количество может достигать от 10 до 15.

срез материнской платы с чипом

Мосфеты необходимы для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Резисторы нужны для создания в электрической цепи сопротивления, обеспечивая тем самым регулирование электрической энергии между элементами материнской платы. Клокеры необходимы для формирования тактовых частот, используемых на материнской плате и в процессоре. Конденсаторы нужны для выравнивания напряжения или блокировки тока в цепи.

Они (конденсаторы) имеют свойство выходить из строя и буквально вздуваться. И, наконец, катушка (дроссель) — используется для смягчения скачков тока при запуске, очень часто дросселя располагают возле сокета процессора. Все остальные компоненты материнской платы условно можно разделить на группы:

устройство материнки

  1. Разнообразные порты для подключения как внутренних устройств (сокет процессора, слоты ОЗУ, слоты видеокарты), так и внешних — жестких дисков, оптических приводов, USB накопителей.
  2. Разъемы питания: процессора, вентиляторов. На самой материнке есть самый главный 24-pin порт питания, по которому она получает питание от БП.
  3. Разъемы на задней «стенке» системного блока, это аж целый блок портов для подключения устройств «ввода-вывода»: монитора, принтера, мышек, клавиатуры, динамиков, сетевого кабеля и др.
  4. Радиаторы и трубки охлаждения.
  5. Перемычки (управляющие штырьки), генераторы тактовых частот (клокеры) и батарейка, чипы (BIOS, аудиочип и др.). К чипам еще можно отнести северный и южный «мосты», или по-другому — чипсет.

Итак, перед вами схема материнской платы. Начнем, пожалуй, с чипсета. А состоит он из двух компонентов: южного моста и северного моста. Этим специфическим термином «мост» — обозначается набор микросхем, которые отвечают за работу всех компонентов материнской платы и их связи с процессором. Чипсет не случайно делится на две составляющие: северную и южную, ведь на них возлагаются принципиально разные задачи.

К примеру, северный мост далеко не просто так называется, а именно из-за своего положения, относительно центра материнской платы. Северный мост всегда находится ближе к процессору (а в современных пк он вообще уже встроен в сам процессор, Начиная с процессоров на базе архитектур Intel Nehalem и AMD Sledgehammer) и обеспечивает связь между ним, оперативной памятью и графическим ускорителем (видеокартой).

Южный же — отвечает за работу всех периферийных устройств, включая принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т.п.). А также делает возможной работу: базовой системы «ввода-вывода» (BIOS), аудиочипа и интернета. Между собой северный и южный мосты также «общаются» по определенному протоколу. А сам чипсет связывается с процессором по следующим интерфейсам: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.
Подробнее о чипсете я уже писал в одной из своих предыдущих статей, а именно вот здесь.

Чуть правее чипсета располагается процессорный сокет, обратите внимание на скопление тех самых катушек (дросселей), которые, как уже упоминалось выше, производитель старается расположить поближе к процессору. С чем конкретно это связано утверждать не берусь, но если кто в комментариях напишет свою версию — буду признателен (неправильные ответы тоже принимаются).

жидкостное охлаждение материнки

А еще обратите внимание на обилие радиаторов охлаждения, один расположен прямо над процессорным сокетом, а два других — на северном и южном мостах. Это действительно необходимость, ведь в процессе работы некоторые зоны материнской платы нагреваются очень ощутимо, а без должного охлаждения пайка, например, на южном мосту может разрушиться и наш южный мост уйдет в свободное плавание, или, того хуже — просто сгорит. Кроме того, на процессор обычно ставится кулер, у которого тоже есть свой отдельный радиатор, эффективно отводящий тепло.

Система охлаждения материнской платы может быть представлена не только в виде обычного радиатора, но и в виде жидкостного охлаждения с подводящими трубками + радиаторы, как на фото выше

Процессор питается от материнской платы через специальный 4-х пиновый разъем (на схеме он обозначен как «P4»), а сама материнка — через 24-х пиновый разъем, на фото он находится в самом низу. Также, энергия требуется и различным вентиляторам и кулерам, которых может быть больше 3. Процессорный кулер подключается через 4-х контактный разъем, который расположен ближе всего к сокету. Остальные вентиляторы запитываются от 3-х контактных разъемов, которые «натыканы» по всей плате.

Если перевести взгляд в левый нижний угол — можно увидеть небольшую круглую батарейку, без которой все настройки BIOSа, в том числе текущее время и дата, будут удалены. Срок службы такой батарейки редко превышает порог в 7 лет, иными словами, если вы на своем компьютере обнаружили подобную проблему (каждый раз при включении сбивается время и дата), первым делом поменяйте батарейку, благо стоит она совсем не дорого и найти ее можно практически в любом компьютерном магазине.

Также, по всей материнской плате размещены всевозможные интегральные микросхемы, к ним можно отнести:

  • Аудио-чип
  • Контроллеры портов (1394 и SATA)
  • Super I/O чип
  • FirmWare Hub (FWH) чип
  • Чипсет для беспроводных сетей

Для любых портов должен быть предусмотрен свой контроллер, иначе они не будут работать. Контроллера USB-портов на схеме не видно, просто потому, что он встроен в южный мост, как вы уже могли догадаться. FWH отвечает за работу BIOS. А вот с чипом Super I/O не все так просто. Он выполняет целый ряд функций, в нем находятся: контроллер флоппи-дисков (которые «конкретно» устарели и ныне не используются), датчик температуры и скорости вращения вентилятора (кулера), а еще он отвечает за инфракрасный порт и клавиатуру с мышью, только не usb, а ps/2. Найти чип Super I/O на материнке можно по названию производителя, в частности: Fintek, ITE, National Semiconductor, Nuvoton, SMSC, VIA, и Winbond.

FireWire или 1394

Порт 1394 (он же FireWire) используется для подключения различных мультимедийных устройств, например ip-камер, и является значительно более быстрым, нежели usb. Про разъемы (гнезда) задней панели рассказывать тут не вижу смысла, ибо это тема отдельной статьи (а эта и так уже получилась большая), ну а про другие порты, такие как: ATA(IDE), SATA я уже упоминал в статье под названием «интерфейсы жесткого диска», рекомендую к прочтению.

Перемычки

Перемычки, они же переключатели, они же джамперы (Jumpers) — выполняют сразу несколько задач. С помощью них вы можете запустить аварийное восстановление биоса, переключить и настроить звуковой чип, выполнить сброс настроек биоса и многое другое. Все зависит от конкретного производителя материнки. Если речь идет о игровых моделях, в них могут встречаться джамперы, позволяющие «разгонять» ОЗУ или саму материнскую плату, менять приоритеты загрузки жестких дисков и т.д. Как-нибудь я постараюсь рассказать об этом подробнее (но уже не в этой статье).

Ну и пару слов про так называемую «FPanel», или по-другому разъемы передней панели. На схеме они обозначены как «коннекторы фронтальной панели». На фото вы можете видеть провода с колодками, которые как раз подключаются к этим штырькам на материнской плате. Однако, тут важно соблюсти определенную последовательность подключения, иначе все кнопки и индикаторы не будут работать. А что вообще туда подключается? А вот что: кнопка подачи питания и перезагрузки компьютера, индикатор загруженности жесткого диска, встроенный динамик (пищалка).

Опять же, для каждой платы может быть своя последовательность и полярность подключения, все это, как правило, в обязательном порядке указывается на первых страницах инструкции к вашей материнской плате. Если такой инструкции у вас нет, или вы покупали мат. плату с рук — попробуйте найти ее в интернете. Конкретно для платы ASUS P5AD2-E, рассматриваемой в данной статье, последовательность такая:

последовательность подключения проводов к fpanel

  • ← Как включить мониторинг ресурсов в играх
  • ��Как навсегда отключить слежку в windows 10? →

Устройство материнской платы. Что такое VRM, сокет, чипсет, BIOS, немного про контроллеры и разъёмы

Материнская плата — важная часть компьютера (ЭВМ) , так как это основная плата, к которой подключаются все основные компоненты, такие как процессор, оперативная память, видеокарта и накопители.

Материнская плата, описание

Она обеспечивает взаимодействие всех подключаемых к ней устройств, а представляет из себя многослойную печатную плату, на которой тонким слоем нанесены дорожки и установлены различные радио-элементы и разъёмы.

Обратная сторона платы

Лишь небольшая часть проводников находится снаружи, большая их часть скрыта внутри самой платы, так как она состоит из множества слоев, и включает в себя слой заземления, несколько силовых и сигнальных слоёв. Снаружи плата покрыта диэлектрическим лаком, который защищает дорожки от короткого замыкания и внешних воздействий.

Строение платы (PCB)

Сбоку платы находится 24-контактный разъём ATX, через него от блока питания, плата получает основные напряжения 12, 5 и 3,3 вольта, эти напряжения получают различные компоненты на самой материнской плате и подключённые через разъёмы, например USB или PCI Express

Разъём ATX, основные напряжения

Чуть выше центра платы находится сокет, это разъём для установки процессора, состоящий из большого массива контактов и прижимной пластины. (Определенные процессоры могут работать только с определенным типом сокетов.)

Сокет

Рядом с сокетом располагается 4(ATX12V) или 8(EPS12V) контактный разъём для питания процессора. На материнских платах предназначенных для установки мощных CPU, устанавливаются несколько таких разъёмов,

ATX 12V, EPS 12V Питание процессора

но через них подаётся 12 вольт, а современные процессоры работают с напряжением чуть выше 1 вольта и это не фиксированное напряжение, в зависимости от нагрузки, оно может немного меняться, например: в простое, для экономии энергии и уменьшения нагрева, на процессор подаётся менее 0,8 В, а когда все ядра полностью загружены, оно возрастает до 1,4 в.

Питание процессора

Поэтому вокруг процессорного сокета находятся модули регулирования напряжения или сокращённо VRM, они нужны для преобразования 12 вольт в напряжение необходимое процессору.

VRM

Один такой модуль или фаза, состоит из конденсатора, дросселя, двух мосфетов и драйвера. В современных платах драйвер и два мосфета объединены в один корпус.

Драйвер и транзисторы в одном корпусе

Драйвер управляет процессами открытия-закрытия транзисторов с частотой, задаваемой ШИМ-контроллером, а катушка и конденсатор сглаживают напряжение с транзисторов.

Упрощённая схема однофазного VRM

Для получения более стабильного напряжения на процессор используют несколько фаз питания, импульсы которых смещены друг относительно друга. Управляет ими ШИМ-Контроллер, который находится рядом.

Упрощённая схема многофазного VRM

Обычно устанавливают от 4 до 8 реальных фаз, так как используют столько же фазный ШИМ-контроллеры. Если на плате установлено к примеру 16 фаз, то производитель использует делители, то есть сигнал с одного канала ШИМ-контролера распределяется на два драйвера.

ШИМ-контроллер

Физически фаз больше, но работают они синхронно и поэтому они не сглаживают пульсации, а лишь позволяют установить более мощный процессор и уменьшить тепловыделение элементов.

Даблеры (удвоители), схема

Так же рядом с процессорным сокетом размещаются слоты для установки модулей оперативной памяти. У современных модулей рабочее напряжение 1.1 в, поэтому рядом со слотами тоже есть цепи питания, которые преобразовывают напряжение, но для DRAM используют одну или две фазы.

Разъёмы DIMM

Количество слотов на материнской плате, зависит от контроллера памяти, который находится в процессоре или в северном мосте. Обычно это двухканальный контроллер, то есть шина памяти у него разделена на два канала, что позволяет осуществлять доступ к памяти не один раз за такт контроллера, а два.

Каналы памяти

На каждый канал можно установить до двух модулей DRAM, что даёт возможность установить 4 модуля оперативной памяти, если на материнской плате есть для них слоты. (Многие контроллеры памяти позволяют осуществлять доступ к памяти не один раз за такт контроллера, а два. Двухканальный режим означает, что два канала памяти будут работать параллельно, это повышает производительность)

Четырёхканальный контроллер

В более мощных системах используется четырёхканальный контроллер и к плате можно подключить 8 модулей.

Топология, схема

Есть несколько вариантов разводки шины DRAM: обычно используется Прямая, T-образная топология или Daisy Chain.

Прямая топология

Прямая топология используется в ITX платах с двумя слотами памяти. С ней можно добиться высоких частот памяти при заполнении 2 слотов. (Электрические характеристики наилучшие)

Т-образная топология

Т-образная, оптимизированна для заполнения всех слотов памяти, у неё длина проводников до двух модулей одинаковая и с ней можно добиться хороших частот памяти при заполнении всех слотов, но стабильность работы при заполнении 2 слотов будет хуже.

Топология Daisy Chain

Daisy Chain оптимизированна для установки одного модуля на канал, у неё длина проводников меньше чем с Т-образной и с ней можно добиться больших частот памяти, но стабильность работы при заполнении всех слотов, хуже.

Разъём PCI express

Ниже слотов памяти, в левой части платы размещают разъемы PCI Express. Эти разъёмы предназначены для установки плат расширения.

Разъёмы PCI express x16, x4

Они бывают несколько типов, с разным количеством выделенных линий. X16 используются в основном для установки видеокарт, а остальные слоты для установки других плат расширения, например звуковых карт.

Распиновка PCI express x16 (питание)

Маломощные карты получают питание от самого слота. В качестве силовых линий используются выводы на левой части разъема. Через них подключаемое устройство получает +12 и +3.3 вольта.

Распиновка PCI express x16 (Data)

С помощью контактов на правой стороне происходит обмен данными. 8 контактов формируют одну линию PCI-E. 2 контакта используются на приём, два на передачу и 4 контакта земли. (Обмен сигналами производится с помощью дифференциальных сигналов по двум проводам, за один цикл передается 1 бит данных. При этом одновременно используется два сигнальных пина и два контакта земли.)

Совместимость слотов

Скорость передачи данных через слот зависит от количества задействованных линий и версий PCIe. Их существует 5 версий и все они полностью совместимы. То есть при установке устройства с интерфейсом PCI Express 5.0 в плату с версией 4.0 устройство будет работать, но на скорости старой версии.

(Чем больше выделенных линий тем больше высокоскоростных устройств можно подключить к плате.)

Таблица пропускной способности PCI express

Так же, рядом с разъемами PCI Express, иногда устанавливают разъём PCI — он нужен для подключения старых плат расширения и сейчас практически не используется.

Разъём PCI

Ещё на плату устанавливают один или несколько разъёмов М. 2(NGFF). Этот разъём используется для подключения специальных SSD и карт расширения. Их бывает 2 типа, с «B» и «M» ключом.

Разъём M.2

Правее, находится главный элемент материнской платы, это чипсет. Именно от него зависит какой процессор и какой тип оперативной памяти можно установить, сколько устройств можно подключить и как быстро, и стабильно все они будут работать.

Чипсет (южный мост, I/O Controller Hub, ICH)

Если посмотреть на блок схему, то видно что чипсет, состоит из двух микросхем: Северного моста и Южного.

Структурная схема материнской платы (классическая)

Северный мост обеспечивает работу самых быстрых узлов компьютера. Он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express. Именно он определяет какой тип памяти можно установить, её максимальный объём и в каких режимах она может работать. В некоторых случаях северный мост может содержать встроенный графический процессор.

(Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы

Северный мост соединён с южным мостом посредством специальной шины или через несколько каналов из шины PCI Express.)

Южный мост обеспечивает работу медленных устройств: накопителей, портов ввода/вывода, сетевых интерфейсов и многих других. Он управляет связью между медленными компонентами

Структурная схема материнской платы (современная)

Северный и южный мост это классическая схема, в современных системах функции северного моста переносят в центральный процессор, из-за чего уменьшаются задержки и увеличивается производительность всей системы.

Поэтому чипсет в новых платах представлен одной микросхемой — южным мостом.

Чипсет

Так же важна микросхема BIOS. BIOS — это базовая система ввода-вывода, программа записанная во флэш-память, которая отвечает за проверку работоспособности контроллеров, встроенных в материнскую плату и большинства подключённых к ней устройств. Именно BIOS устанавливает базовые параметры работы, например, частоту работы системной шины, контроллера памяти, процессора.

(Иногда используют две микросхемы, для хранения текущей версии и резервная)

Микросхемы BIOS

Рядом находится 3х вольтовая батарейка, она питает схему часов и память CMOS. Без неё бы сбрасывалось системное время и параметры работы некоторых устройств.

(CMOS-энергозависимая память с настройками BIOS)

Батарейка 3v

На правом краю платы размещают SATA порты, они служат для подключения накопителей с интерфейсом SATA. Обычно с помощью чипсета реализуют 4 порта, а остальные с помощью внешних дополнительных контроллеров.

(Существует три версии SATA, это SATA 1.0, SATA 2.0 и SATA 3.0. Все эти версии полностью совместимы и отличаются только скоростью передачи данных. Для SATA 1.0 скорость составляет 1.5 Гбит/с, для SATA 2.0 – 3 Гбит/с, а для SATA 3.0 – 6 Гбит/с.)

SATA-контроллер

На левом краю материнской платы размещают Мультиконтроллер (Super i/o).

Он следит за состоянием платы, мониторит напряжения, следит за показаниями температурных датчиков и задает скорость вращения подключенных вентиляторов. В некоторых платах отвечает за устаревшие порты ввода-вывода, такие как COM порт и PS/2.

Мультиконтроллер (Super I/O)

Под мультиконтроллером обычно находится звуковая подсистема состоящая из аудиокодека, резисторов и твердотельных конденсаторов. Кодек содержит в своём корпусе ЦАП и АЦП, что позволяет воспроизводить и принимать звук всего одной микросхемой.

Встроенная звуковая карта

(1. прием, передача, буферизация цифровых данных;

2. преобразование данных из цифровой в аналоговую форму и обратно;

3. микширование данных, поступающих от разных источников (аналоговых и цифровых);

4. управление уровнем сигнала, поступающего от разных источников (т. е. управление громкостью);

5. усиление сигнала, поступающего на микрофонный звук;

6. реализация расширения стереобазы для улучшения звучания на дешевых компьютерных колонках.)

Если посмотреть на схему, то легко понять как работает интегрированный звук. Центральный процессор полностью кодирует сигнал, а южный мост обеспечивает обмен данными.

Схема встроенной звуковой карты

В современных платах для уменьшения помех и наводок, аудиотракт изолируют от остальной части платы, а левый и правый канал размещают на разных слоях текстолита.

Аудиотракт

Так же в левой части платы находится панель с разъёмами для подключения внешних устройств – клавиатуры, мыши, флешек и многого другого.

Блок ввода/вывода (I/O set)

Сбоку панели находятся микросхемы, которые обеспечивают работу этих портов, обычно устанавливают Ethernet и usb Контроллеры.

Контроллеры панели ввода/вывода (I/O set)

Помимо этих микросхем, есть много дополнительных элементов обеспечивающие работу платы. Например, ре-драйверы — это усилители сигнала шины. Есть свитчи PCI Express, помогающие процессору и Южному мосту управлять слотами PCIe, распределяя линии по устройствам.

Редрайвер и свитч PCIe

Есть несколько кварцевых резонаторов, задающие базовые частоты. Так же есть внешние генераторы частот и специальные контроллеры, которые задают и управляют частотами шин.

Клокер и кварц

В самой нижней части платы, размещают разъёмы для подключения помп СЖО, термодатчиков, аудиокабеля, есть колодка для кнопок и индикаторов передней панели корпуса, есть кнопки или перемычки для сброса настроек BIOS и переключения режимов работы.

Колодки

Устройство материнской платы показано на примере форм фактора EATX, существует множество стандартов плат с разным размером из-за чего их устройство может показаться разным, но отличаются они лишь плотностью компонентов, расположением и количеством разъёмов.

Форм-факторы материнских плат

Ниже оставлю видео версию статьи. На этом всё

Устройство материнской платы и характеристика ее основных устройств

Что такое материнская плата компьютера — зачем она нужна

В состав персонального компьютера входит множество компонентов, которые обмениваются данными, обрабатывают их и передают пользователю. Каждый узел наделен определенным узкоспециализированным функционалом. Большая часть таких элементов располагается в одной конструктивно законченной системе – материнской плате (материнке).

Примечание

Такая плата носит название системной, представляет собой основу любого компьютера. Можно встретить обозначение МВ – английская аббревиатура от слова «motherboard».

Все компоненты персонального компьютера подключаются к главной плате напрямую, либо с помощью стандартных кабелей. В большинстве моделей системных блоков плата размещена в вертикальном положении. Конструкцию фиксируют к одной из стенок блока.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Материнская плата

Определение

Материнская плата является прямоугольным изделием из стеклотекстолита с множеством деталей и разъемов, соединенных с помощью проводящих элементов.

К основным функциям материнской платы относят:

  • транспортировка сигналов управления от центрального процессора к различным узлам;
  • информационный обмен между процессором и памятью, включая постоянную и оперативную;
  • организация устройств долгосрочного хранения данных, включая жесткие диски и другие внешние носители, обеспечение их доступности;
  • взаимодействие с внешними устройствами (видеокарты, средства обработки звука, внешняя память, сетевые адаптеры, принтеры);
  • обеспечение ввода данных со стороны пользователя или другого ПК;
  • функционирование процессора и некоторых внешних устройств за счет обеспечения дополнительного электропитания.

Системная плата представляет собой связующее звено, точнее комплекс из таких звеньев, без которого персональный компьютер не может функционировать. Конструкция включает разъемы для подключения:

  • процессора;
  • модулей памяти;
  • видеокарты;
  • звуковой карты;
  • любых других устройств, обладающих стандартными интерфейсами материнской платы, включая сетевые адаптеры, устройства обработки видео.

Устройства, с помощью которых осуществляется хранение информации (жесткие диски, BlueRay и др.), подключают к главной плате не напрямую, а с помощью стандартных кабелей. В данное время такие устройства применяют в комплексе с интерфейсом SATA. Также есть подобные разъемы, которые позволяют подключить резервные хранилища информации, находящиеся вне системного блока.

Разные периферийные устройства, включая клавиатуру, мышь, принтер, флешки, подключают к материнке с помощью интерфейса USB. Разъемы такого типа могут располагаться на плате, либо соединяться с ней кабелями. Допускается применение интерфейса PS/2, чтобы обеспечить совместимость материнской платы с определенными модификациями клавиатур и мышей.

Такой разъем расположен на конструкции. Материнки с видеоадаптерами встроенного типа обладают разъемом для подключения к монитору.

Материнская плата компьютера

Из чего состоит материнская плата, основные компоненты

Компоненты материнской платы надежно фиксируют на конструкции, используя пайку, клей или какой-то другой способ соединения. Нередко материалы комбинируют. В теории для простого пользователя материнка представляет собой неразборный узел. Все работы по сборке или ремонту выполняют квалифицированные специалисты. Главные составляющие основной платы:

  • разъем, в который подключают ЦП, или сокет;
  • специализированный крепеж для фиксации охлаждения центрального процессора;
  • некоторое количество разъемов, в которые подключают оперативную память;
  • микросхемы постоянной памяти;
  • микросхемы чипсета;
  • формирователи стандартных интерфейсов в виде шин, обеспечивающих работу с внешними устройствами;
  • разъемы, в которые подключают внешние устройства к шинам, то есть слоты расширения;
  • контроллеры и разъемы, с помощью которых подключают периферийные устройства;
  • разъемы под основное и дополнительное электропитание;
  • формирователи питающих напряжений, предназначенные для процессора, памяти и шин;
  • простые звуковые адаптеры, которые являются компонентами большинства современных материнских плат;
  • разъемы, предназначенные для кнопки включения и сброса персонального компьютера, а также индикаторов передней панели;
  • прочие опциональные устройства индикации и отладки.

Как правило, группировка компонентов на плате осуществляется в зависимости от их функционала. К примеру, чипсет, модули памяти и система электропитания обычно расположены на небольшом удалении от центрального процессора. Большая часть свободной поверхности может быть отведена для слотов расширения, что обеспечивает достаточно простое размещение крупногабаритных устройств, таких как видеокарта, на материнской плате.

Разъемы, предназначенные для подключения периферийных устройств, расположены по периметру материнки. Такой порядок существенно упрощает процесс подключения. Частично разъемы размещают в отдельном месте на задней панели разъемов. Под данное оборудование в системных блоках специально отведено отверстие с габаритами 6,25 на 1,75 дюйма с допусками 0,08 дюйма.

Примечание

Стандартные размеры на материнских платах обозначают в дюймах. Габариты тех или иных комплектующих указывают с помощью «некруглых» цифр.

Задняя панель материнской платы дополнена следующими разъемами:

Задняя панель

  • PS/2 под мышь и клавиатуру;
  • от 4 до 8 разъемов интерфейса USB;
  • от 3 до 6 разъемов mini-jack под звуковые устройства;
  • RJ45 под локальную сеть.

Подключение материнской платы к источнику питания можно выполнить с помощью стандартного 24-контактного разъема питания. Иногда его дополняют одним или несколькими 4-, 8- или 12-контактными разъемами дополнительного питания +12 Вольт.

Блок питания выдает напряжение +3,3 В при напряжении 5 В и 12 В обеих полярностей. Такие параметры характерны для большинства устройств внутри персонального компьютера. Но центральный процессор работает на напряжениях от 1 до 2 В, что позволяет оптимизировать распределение потребляемой мощности.

Питание процессора осуществляется с помощью преобразователей напряжения, размещенных на материнской плате. Данные устройства являются небольшими микросхемами, которые располагают близко к ЦП. Кроме того, что они преобразуют напряжение, микросхемы стабилизируют его. Таким образом, напряжение становится постоянным во времени, не зависит от степени загрузки процессора. Каждый стабилизатор представляет собой миниатюрный импульсный источник питания, функционирующий за счет конденсаторов. Данные компоненты размещают недалеко от стабилизатора.

Примечание

Особенность импульсных стабилизаторов заключается в потреблении такой же мощности, как и у процессора. По этой причине поблизости от них не допустимы какие-либо препятствия, затрудняющие циркуляцию воздуха для охлаждения.

Чипсет является главной деталью любой системной платы. С его помощью центральный процессор выполняет программы и обрабатывает информацию. Взаимодействие процессора со всеми устройствами, за исключением оперативной памяти и основных шин, осуществляется посредством чипсета.

Чипсет

Каждая материнская плата обладает микросхемой постоянной памяти, в которой содержится набор процедур для обеспечения запуска компьютера и подготовки к запуску операционной системы. Комплекс таких процедур называют BIOS или базовой системой ввода/вывода. Также BIOS необходима для более тонкой настройки параметров и главной платы, и всего персонального компьютера. Также базовая система позволяет:

  • ускорить или замедлить процессор;
  • определить метод загрузки операционной системы;
  • изменить системное время.

Данные настройки хранятся частично на устройстве CMOS, которое является небольшим объемом энергонезависимой памяти, питающейся с помощью сменной батарейки. Когда выключается питание персонального компьютера, заданные параметры не изменяются и используются во время следующего включения. Батарейка обладает эксплуатационным ресурсом от 3 до 10 лет.

Примечание

Когда ресурс службы батарейки подходит к концу, система оповещает пользователя. В этом случае требуется выполнить замену батарейки.

Все материнские платы дополнены опцией сброса параметров CMOS. Данная функция предназначена для использования при неработоспособности компьютера. Такое «обнуление» запускают с помощью специальной кнопки или джампера.

Виды материнских плат по форм-фактору

Так называемые, материнки с аналогичными чипсетами для одинаковых модификаций процессоров могут отличаться некоторыми характеристиками. К таким параметрам относят конструктивные варианты исполнения. Главным признаком является размер.

Существует понятие «форм-фактор» или типоразмер материнской платы, которое обозначает геометрические размеры платы для унификации используемых системных блоков и различных периферийных устройств.

EATX

Данная разновидность материнской платы характеризуется размерами 12 на 13 дюймов или 305 на 300 миллиметров. Подобная модель, как правило, предназначена для серверного оборудования. Также устройство применяют для оснащения персональных компьютеров.

Такое решение целесообразно при необходимости подключения нескольких крупных периферийных устройств. Стоимость данных материнских плат существенно выше, чем цена обычного оборудования. В комплекте имеется до четырех больших слотов расширения, которые поддерживают шину PCIE-16.

Standard ATX

Это стандартные материнские платы характеризуются размерами 12 на 9,6 дюймов, то есть 305 на 244 миллиметров. Устройства предназначены для подключения к большинству современных персональных компьютеров. Такие материнки совместимы с любыми корпусами типа Tower и обладают слотами расширения в количестве до трех штук.

MicroATX

Материнские платы данного типа имеют размеры 9,6 на 9,6 дюймов или 244 на 244 миллиметров. Такая модификация считается упрощенной версией АТХ. Конструкция дополнена одним слотом расширения. Следует учитывать определенные ограничения на число портов USB. Модели отличаются демократичной стоимостью и экономичным потреблением электроэнергии.

Mini-ITX

Специализированные модификации главных плат размером 6,7 на 6,7 дюймов или 170 на 170 миллиметров устанавливают на небольшие системные блоки, которые преимущественно используют для офисного оснащения. В данном случае используется урезанная версия слота расширения, либо он отсутствует.

Особенность конструкции заключается в наличии встроенного процессора, который в случае поломки не подлежит замене. Такие платы отличаются экономичным потреблением электроэнергии. Мощность блока питания составляет 100 Вт. Если сравнить данную модель с наиболее простой платой microATX, то во втором случае требуется источник питания мощностью от 300 Вт.

Mini-STX

Специализированная материнская плата размером 5,7 на 5,5 дюймов или 147 на 140 миллиметров предназначена для оснащения микрокомпьютеров. В данном случае отсутствуют слоты расширения, а процессор при необходимости можно заменить. Конструкция дополнена встроенной видеосистемой. Такая модель чаще всего устанавливается на офисные и мобильные ПК.

Mini-STX

В том случае, когда требуется определить тип установленной материнской платы, можно воспользоваться данными методами:

  • программы диагностики, включая CPU-Z, AIDA, PC Wizard;
  • с помощью DMI;
  • разбор системного блока и осмотр надписи на плате, которая находится между слотами расширения.

Первый способ является наиболее предпочтительным. Это связано с отсутствием необходимости разбирать оборудование, так как зачастую подобные действия выполнить невозможно из-за конструктивных особенностей или действующей гарантии.

Материнские платы мобильных компьютеров, чем отличаются

Ноутбук представляет собой уменьшенную копию обычного персонального компьютера. В действительности данные типы компьютерной техники обладают общим функционалом и похожи по внутреннему устройству. Однако материнские платы ноутбуков характеризуются рядом отличий от аналогов оборудования, устанавливаемого на стационарные ПК.

К примеру, главные платы обычных ПК обладают дополнительными слотами, что обеспечивает их мобильность. Пользователь может при необходимости заменить материнку, звуковую или видеокарту, а также видеоконтроллер и другие устройства.

Материнские платы для мобильных компьютеров миниатюрны и компактны. Устройства интегрируют в себе максимальное количество всех необходимых комплектующих для обеспечения полноценной работы техники. Следует отметить, что в случае выхода из строя какого-то компонента ноутбука, заменить его достаточно сложно.

Наряду с некоторыми недостатками, существует множество достоинств подобного решения. Системные карты ноутбука занимают минимальное пространство в конструкции. Материнка для мобильной техники отличается экономичным потреблением электроэнергии.

Стоимость ремонта материнской платы ноутбука несколько выше, чем восстановление аналогов оборудования в обычных ПК. Также подобные устройства проигрывают в качестве теплоотводов.

Характеристики материнских плат, на что обращать внимание при выборе

При сборке персонального компьютера следует соблюдать основные принципы и внимательно подойти к выбору материнской платы, обратить внимание на тип и число портов, включая SATA, USB, интерфейсы встроенного в процессор видеоадаптера (VGA, DVI, HDMI), количество разъемов для оперативной памяти.

Данные характеристики определяют структуру и возможность подключения жестких дисков в разъем SATA и их количество, наличие USB 3, планок оперативной памяти и их допустимое число.

Одним из ключевых критериев выбора является чипсет, который определяет скорость работ компьютера. Популярностью пользуются материнские платы компаний Intel или AMD. С их помощью удается существенно увеличить эффективность ПК.

Платы, которые обладают большими габаритными размерами, отличаются увеличенным функционалом. Исходя и сокета, определяют модель процессора, которая совместима с приобретенной материнской платой. Не рекомендуется выбирать сокеты для устаревших модификаций техники.

Мощность компьютера и возможности для улучшения его рабочих характеристик определяются наличием слотов под оперативную память. Чем больше их количество, тем более современные карты памяти они поддерживают, что положительно сказывается на быстродействии техники.

Большим спросом пользуются материнские платы с поддержкой DDR4. Также следует обратить внимание на описание разъемов под видеокарту. Для обычных компьютеров будет достаточно хотя бы одного дополнительного разъема. К таким устройствам можно подключить ТВ-тюнер, звуковую карту, модем.

Характеристики спецификации материнской платы в зависимости от назначения и особенностей компьютера:

  • если требуется сборка бюджетного персонального компьютера, то материнская плата может обладать рабочей частотой процессора 2600 МГц, чипсетом В150 для материнок Intel и А320 для плат АМD;
  • производительные компьютеры оснащают платами В350 от АМD или В250 от Intel, со слотами для оперативной памяти DDR4;
  • игровые ПК характеризуются большой мощностью и рабочей частотой процессора от 3000 МГц, оснащены материнскими платами не менее Х379 от AMD или Z270 от Intel.

Основные критерии выбора материнской платы:

  • совместимость с процессором;
  • поддержка имеющегося оборудования, включая определенные виды модулей памяти, видеокарт, жестких дисков, периферийных устройств;
  • совпадение форм-фактора с имеющимся корпусом;
  • соответствие энергопотребления блоку питания;
  • обеспечение нормальной вентиляции за счет отсутствия препятствий на конструкции материнской платы;
  • наличие двух микросхем BIOS основного и резервного типа;
  • универсальный разъем питания с минимальным количеством контактов 24+4 и дополнительным питанием процессора;
  • удобное расположение разъемов под жесткие диски.

Что такое материнская плата компьютера?

Что такое материнская плата

Для интересующихся устройством компьютера на сайте есть стати об оперативной памяти, процессоре, видеокарте, жестких дисках и SSD. Данная статья также будет продолжением этой серии. Сегодня мы ответим на часто задаваемые вопросы о материнской плате. Вы узнаете что такое материнка, для чего она нужна, из чего состоит, а также характеристики, на которые стоит обращать внимание при ее выборе. Давайте по порядку.

Или видео?

Возможно вам будет удобнее узнать об материнской плате из видео? В нем почти все то же, что и в тексте ниже, только не нужно читать.

Что такое материнская плата компьютера

Материнская плата (мать, материнка, системная плата, главная плата) – это основная плата компьютера. На ней расположены слоты и разъемы для подключения комплектующих ПК, таких как: видеокарты, оперативная память, процессор, накопители данных, а также периферии.

Откидывая компьютерную терминологию, системная плата – база всего компьютера.

Зачем компьютеру материнская плата

Какими бы быстрыми не были оперативная память, процессор, видеокарта и накопители данных, сами по себе они – кучка компьютерного железа. Чтобы превратить ее в рабочую машину необходима платформа, объединяющая все компоненты в работающий системный блок. Эту функцию и выполняет материнская плата.

Кроме внутренних слотов, для подключения основных комплектующих, на материках также распаяны разъемы для подключения внешних устройств и периферии. Поэтому материнская плата так же объединяет все устройства в полноценно работающий компьютер.

Наконец, с истемная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в нее встроена звуков ая карт а . А также за доступ в интернет, за счет встроенного сетевого адаптера.

Из чего состоит материнская плата

Устройство материнской платы

Разобравшись с предыдущими вопросами, время посмотреть из чего состоит материнка. И основными ее элементами можно назвать:

  • Сокет CPU. Это разъем для установки процессора. Физически воплощен в виде площадки с контактами, на которую устанавливается процессор, после чего прижимается специальным фиксатором. Тип сокета имеет важное значение при сборке компьютера, но об этом позже ;
  • Слоты PCI Express – р азъемы для подключения комплектующих к ПК . Это могут быть: видео , сетевые, звуковые карты, Wi-Fi модули , SSD накопители и т.п. ;
  • Слоты подОЗУ– сюда вы устанавливаете планки оперативной памяти;
  • SATAразъемы — служат для подключения жестких дисков, SSD накопителей или привода оптических дисков;
  • Чипсет — это микросхема или группа микросхем, обеспечивающ ая обмен данны ми между процессором, оперативной памятью, устройствами хранения данных , а также периферией и другим оборудованием. На материнской плате м ожет быть воплощён в виде северного и южного мостов , либо только южного моста ;
  • Микросхема BIOS и батарейка питания CMOS памяти. В этой микросхеме хранится прошивка BIOS (EFI) – набор микропрограмм, работающих с аппаратурой компьютера. В CMOS хранятся настройки BIOS, а для того чтобы они не сбивались когда вы выключаете компьютер (данная память энергозависима), используется специальная батарейка, которая ее питает;
  • Внешние разъемы — как правило это USB разъемы, VGA и HDMI выходы для вывода изображения на монитор, Ethernet разъем для подключения интернета, а также аудио входы/выходы для подключения колонок и микрофона ;
  • Разъемы питания. Собственно, как сама материнка – процессор и система охлаждения также требуют питания;
  • Гнезда подключения USB разъемов с корпуса ПК. Сюда же можно отнести контакты для подключения PC спикера, кнопки питания и индикатора работы ЖД, расположенных на одной из панелей системного блока.

В принципе это основной набор который можно встретить на типичной материнской плате, но также необходимо помнить, что у разных производителей и моделей он может отличаться , поэтому переходим к следующему пункту.

Виды материнских плат и их производители

Сегодня на рынке доступно просто огромное количество моделей материнских плат от ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock , Esonic и многих других компаний. Считаю, что деление комплектующих на виды по производителю, в некоторой степени справедливо, но только в плане качества. По характеристикам же у каждой компании есть свой модельный ряд сопоставимый с модельным радом конкурентов.

Материнские платы можно разделить на два вида в зависимости от поддерживаемой марки процессора: под Intel или AMD. Дело в том, что способ установки процессоров от первой компании отличается от второй. Ножки контактов у Intel расположены на сокете, а контактные площадки на процессоре. У AMD же – наоборот. Кроме этого, у них отличаются крепления системы охлаждения, а также размеры самого сокета.

Разница сокетов и процессоров

Но сокеты отличаются не только в зависимости от производителя процессора. У каждой компании есть несколько поколений процессоров. Например у Intel есть сокеты LGA 1151, LGA 1151-V2, LGA 1200. У AMD: AM1, AM3+, АM4, FM2, FM2+. Они также отличаются друг от друга, и не всегда процессор одного поколения станет в сокет от другого.

Самое же характерное разделение материнок по виду можно произвести по форм-фактору — параметр, определяющий площадь платы, а также количество разъемов под основные и периферийные устройства. Самые распространенные форм-факторы материнских плат в потребительском сегменте сегодня: ATX, Micro-ATX и Mini-ITX :

  • Standard-ATX или просто ATX — самый распространенный форм-фактор. Отлично подходит, как для игровых машин, так и для рабочей системы. Размеры материнских плат ATX формата — 305/244 миллиметра. Хорошо совместимы с большинством типов корпусов. Достаточно большая площадь снижает вероятность перегрева, поскольку места для комплектующих много и им не приходится быть зажатыми в ограниченном по размеру корпусе, что положительно сказывается на потоке воздуха между ними. Позволяет устанавливать в системный блок несколько видеокарт;
  • Micro-ATX уступают в размерах предыдущему типу (244/244 миллиметра) за счет чего позволяют собрать более компактный системный блок. Однако за уменьшение размеров приходится платить функциональностью. Так материнки формата Micro -ATX имеют, как правило меньший набор слотов PCI Express и разъемов под ОЗУ в сравнении с платами ATX. Пригодны больше для рабочих ПК, но также часто используются и в игровых сборках;
  • Mini-ITX — одни из наиболее компактных материнок с габаритами 170/170 миллиметров. При желании повозится с подбором оборудования и корпуса на Mini -ITX можно собрать мощный игровой ПК. Однако проще использовать такую компактность для рабочей машины.

Характеристики материнских плат

Характеристики материнских плат

Подытоживая, не забываем затронуть вопрос основных характеристик материнской платы:

  • Форм-фактор. Как было сказано, этот параметр, включает в себя размер, места крепления материнки, а также разъемы для дополнительных устройств;
  • Тип сокета. Поскольку конкретный вид процессоров требует определенный разъем, выбранная вами модель ЦП будет определять эту характеристику ;
  • Количество слотов и поддерживаемый тип ОЗУ. Первое указывает на возможности увеличения объема оперативной памяти, второе — на скорость ее работы;
  • Частота системной шины. Напрямую влияет на производительность компьютера. Чем больше – тем выше будет производительность ПК. Естественно, это не единственный фактор, влияющий на скорость работы компьютера, однако необходимо подбирать компоненты так, чтобы частота системной шины не была меньше, чем у других элементов;
  • Чипсет – один из важнейших пунктов при выборе материнской платы. По-большому счету, от него зависит тип процессора, который можно будет использовать на материнке . Кроме того , модель чипсета влияет на тип оперативной памяти и количество поддерживаемой периферии. Грубо говоря – чипсет определяет функциональность материнской платы ;
  • Количество слотов PCI Express. О т этого зависит количество и возможность подключения как видеокарт, так и других плат расширений, использующих данный интерфейс;
  • Число гнезд SATA – позволит понять сколько HDD, SDD, и приводов оптических дисков возможно подключить;
  • Наличие и характеристики интегрированных: сетевой, графической и звуковой карт – позволит понять на что будет способен ваш ПК без покупки их дискретных аналогов;
  • Наличие и количество внешних разъемов – как для стационарного компьютера, так и для ноутбука важно наличие хотя бы 3 USB портов, выхода на наушники и входа для микрофона. Кроме того зачастую также необходим Ethernet порт, VGA (уже довольно старый), HDMI. Хотя здесь больше необходимо отталкиваться от собственных потребностей.

Выводы

Материнская плата — сложное устройство, соединяющее между собой все компоненты компьютера, управляющее их работой, и определяющее количество подключаемого к ПК оборудования. Эта плата определяет характеристики вашего ПК и устанавливает ограничения по его апгрейду.

Очень надеюсь, что статья была для вас полезной. Всего хорошего, до новых интересных статей!

Попередній запис Что такое видеокарта компьютера?
Наступний запис Что такое жесткий диск компьютера?

5 коментарів

Alexander Zhevak :

Из разговора в маршрутке: — … когда у меня мать сдохла, я вообще не стал заморачиваться. Вынес её ночью на помойку. Только я её в контейнер не стал выкидывать. Положил рядом. Подумал, а в друг кому-нибудь захочется с неё что-нибудь снять. О других людях тоже ведь думать надо. Бабушки были в шоке!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *