Системная или как ее еще называют материнская плата является важнейшим

Обновлено: 05.07.2024

Вопрос: Что такое системная плата?
Ответ: Системная (иначе - материнская) плата является главным элементом любого современного компьютера и объединяет практически все устройства, входящие в его состав. Основой материнской платы является набор ключевых микросхем, также называемый набором системной логики или чипсетом (подробнее о нем - ниже). Тип чипсета, на котором построена материнская плата, целиком и полностью определяет тип и количество комплектующих, из которых состоит компьютер, а также его потенциальные возможности. И в первую очередь - тип процессора. Это могут быть "десктопные" процессоры (от Desktop - процессоры для настольных ПК) - Intel Pentium/Celeron/Core, установленные в разъемы Socket 370/478/LGA 775, AMD Athlon/Duron/Sempron - в Socket 462/754/939/AM2. Кроме того, в корпоративном секторе можно встретить двух-, четырех- и даже восьмипроцессорные высокопроизводительные решения.

слоты DIMM для установки модулей памяти типа SDRAM/DDR/DDR2 (разные для каждого типа памяти). Чаще всего их 3-4, хотя на компактных платах можно встретить только 2 таких слота;
специализированный разъем типа AGP или PCI-Express х16 для установки видеокарты. Впрочем, в последнее время, с повальным переходом на видеоинтерфейс последнего типа, сплошь и рядом встречаются платы с двумя, а то и с тремя видеоразъемами. Также встречаются и системные платы (из самых дешевых) без видеоразъемов вообще - их чипсеты имеют встроенное графическое ядро, и внешняя графическая карта для них необязательна;
рядом со слотами для видеокарт обычно находятся слоты для подключения дополнительных карт расширения стандартов PCI или PCI-Express х1 (раньше встречались еще и слоты ISA, но сейчас такие платы - музейная редкость);
следующая достаточно важная группа разъемов - интерфейсы (IDE и/или более современный Serial ATA) для подключения дисковых накопителей - жестких дисков и оптических приводов. Также там до сих пор находится разъем для floppy-дисковода (3,5" дискеты), хотя все идет к тому, что от него в скором времени окончательно откажутся. Все дисковые накопители подключаются к системной плате с помощью специальных кабелей, в разговорной речи также называемых "шлейфами";
недалеко от процессора располагаются разъемы для подключения питания (чаще всего двух типов - 24-контактный ATX и 4-контактный ATX12V для дополнительной линии +12 В) и двух-, трех- или четырехфазный модуль регулирования напряжения VRM (Voltage Regulation Module), состоящий из силовых транзисторов, дросселей и конденсаторов. Этот модуль преобразует, стабилизирует и фильтрует напряжения, подаваемыее от блока питания;
заднюю часть системной платы занимает панель с разъемами для подключения дополнительных внешних устройств - монитора, клавиатуры и мыши, сетевых-, аудио и USB-устройств и т.п.
кроме вышеперечисленных слотов и разъемов, на любой системной плате имеется большое количество вспомогательных джамперов (перемычек) и разъемов. Это могут быть и контакты для подключения системного динамика и кнопок и индикаторов на передней панели корпуса, и разъемы для подключения вентиляторов, и контактные колодки для подключения дополнительных аудиоразъемов и разъемов USB и FireWire.

На каждой системной плате в обязательном порядке имеется специальная микросхема памяти, чаще всего установленная в специальную панельку (на жаргоне 0 "кроватку"); впрочем, отдельные производители, с целью экономии впаивают ее в плату. Микросхема содержит прошивку BIOS, плюс батарейку, которая обеспечивает питание при пропадании внешнего напряжения. Таким образом, с помощью всех этих слотов и разъемов, а также дополнительных контроллеров, системная плата объединяет все устройства, входящие в состав компьютера в единую систему. Вопрос: Каких размеров бывают системные платы?
Ответ: Материнские платы, помимо функциональности, отличаются друг от друга еще и размерами. Эти размеры стандартизированы и называются форм-факторами (табл.1):

двухъядерный CPU Intel семейства Pentium D, Pentium Extreme Edition, или Intel Core 2 Duo;
материнскую плату на базе чипсета Intel 975, 965 или 945, поддерживающего вышеперечисленные процессоры, с соответствующей версией южного моста ICH7DH или ICH8DH (специальные версии для Digital Home);
сетевой контроллер Ethernet производства Intel (Pro/1000 PM или Pro/100 VE/VM, наличие модуля беспроводной связи не обязательно);
кодек стандарта Intel High Definition Audio и набор соответствующих аудиовыходов - 6 RCA-разъемов или один цифровой SPD/F;
жесткие диски SATA с поддержкой NCQ;
драйвер Intel Quick Resume Technology, обеспечивающие практически мгновенное включение/выключение ПК (как обычного бытового устройства);
операционная система Windows XP Media Center Edition с Update Rollup 2;
набор ПО Intel Viiv Media Server, позволяющего осуществлять поиск и каталогизацию медиафайлов в Сети, которое, по задумке самой Intel, способно заметно облегчить жизнь обычному пользователю.

Пульт дистанционного управления, хотя и не является обязательным атрибутом платформы Viiv, тем не менее, достаточно давно используется в мультимедийных системах и, без сомнения, будет востребован и в новой платформе Intel. Вопрос: Платформа AMD Quad FX - что это?
Ответ: Платформа Quad FX (старое название - 4x4) является своеобразным ответом компании AMD на появление четырехъядерных процессоров Intel Kentsfield и позиционируется производителем как решение для пользователей-энтузиастов, стремящихся к достижению максимальной производительности своих систем не взирая на цену. AMD Quad FX, основанная на архитектуре DSDC (Dual Socket Direct Connect) представляет собой двухпроцессорную материнскую плату, предназначенную для установки в одну систему пары двухъядерных процессоров семейства Athlon 64 FX-7х (90 нм ядро Windsor) в исполнении Socket F, что дает возможность одновременного исполнения четырех вычислительных потоков. В платформе Quad FX используется специализированный чипсет NVIDIA nForce 680a SLI, поддерживающий две графические шины PCI Express x16 и две шины PCI Express x8. Таким образом, в системе может быть установлено до 4 видеокарт NVIDIA в конфигурациях Quad SLI или SLI (в последнем случае свободные слоты могут быть использованы для ускорителей физики). Дальнейшее развитие идей, заложенных в платформе Quad FX, компания AMD связывает с платформой нового поколения, известной под условным названием FASN8 (от слова "fascinate", что в переводе с английского означает "очаровывать"). В ней, в отличие от Quad FX, будут использоваться компоненты только собственного производства AMD - четырехъядерные процессоры Phenom FX, видеокарты семейства Radeon HD 2ххх и соответствующие чипсеты. Поскольку в такой "очаровательной" системе будет работать сразу два четырехъядерных процессора, то общее число задействованных ядер достигнет восьми.

Чипсеты

Вопрос: Что такое чипсет?
Ответ: Чипсет (ChipSet - набор чипов), или набор системной логики, представляет собой одну или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения взаимодействия CPU со всеми остальными компонентами компьютера. Чипсет определяет, какой процессор может работать на данной материнской плате, тип, организацию и максимальный объем используемой оперативной памяти (разве что современные модели процессоров AMD имеют встроенные контроллеры памяти), сколько и какие внешние устройства можно подключить к компьютеру. Разработкой чипсетов для десктопов занимаются 5 компаний: Intel, NVIDIA, AMD, VIA и SIS. Чаще всего чипсет состоит из 2 интегральных микросхем, называемых северным и южным мостами. Северный мост (Northbridge или, у Intel, MCH - Memory Controller Hub) обеспечивает взаимосвязь между процессором (по шине FSB - Front Side Bus), оперативной памятью (SDRAM, DDR, DDR2 и, в ближайшей перспективе, DDR3), видеокартой (интерфейсы AGP или PCI Express) и, посредством специальной шины, с южным мостом (Southbridge, или ICH - I/O Controller Hub), в котором расположены большинство контроллеров интерфейсов ввода-вывода. Некоторые северные мосты включают графическое ядро, использующее внутренний интерфейс AGP или PCI Express - такие чипсеты называются интегрированными.

К числу устройств, встроенных в южный мост, относятся контроллеры шин PCI (Peripheral Components Interconnect) и/или PCI Express, дисковых накопителей (IDE и SATA-жестких дисков и оптических приводов), встроенные звуковые, сетевые, USB- и RAID-контроллеры. Южный мост также обеспечивает нормальную работу системных часов (RTC - Real Time Clock) и микросхемы BIOS. Иногда встречаются чипсеты, состоящие только из одной микросхемы (однокомпонентные чипсеты), объединяющим функциональность обоих мостов. Вопрос: Какие чипсеты выпускает Intel для своих процессоров?
Ответ: В настоящее время господствующие позиции в данном сегменте рынка занимает семейство чипсетов Intel 965 Express, официально поддерживающее процессоры Core 2 Duo/Extreme. Подробную информацию об этих чипсетах можно получить в статье "Чипсеты Intel 96x: варианты оправы для бриллианта Core 2 Duo".

На смену (или в дополнение?) чипсетам Intel 965 Express грядет семейство чипсетов Intel 3x (известное под кодовым обозначением Bearlake). Достаточно полная информация о них содержится в статье "Все о чипсетах Intel 3 Series (Bearlake)".

Память

Home Basic - 8 Гб;
Home Premium - 16 Гб;
Ultimate - Более 128 Гб;
Business - Более 128 Гб;
Enterprise - Более 128 Гб.

Компьютерные шины

Вопрос: Что такое компьютерная шина?
Ответ: Компьютерная шина служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные, синхронные или асинхронные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная). Вопрос: Что такое QPB?
Ответ: 64-битная процессорная шина QPB (Quad-Pumped Bus) обеспечивает связь процессоров Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (и двух адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4 х 200 МГц). Вопрос: Что такое HyperTransport?
Ответ: Последовательная двунаправленная шина HyperTransport (НТ) разработана консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсеты используют НТ для связи между мостами, нашла она место и в высокопроизводительных сетевых устройствах - маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной особенностью шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными при низкой латентности, а также широкие возможности масштабирования - поддерживаются шины шириной от 2 до 32 бит в каждом направлении (каждая линия - из двух проводников), причем "ширина" направлений, в отличие от PCI Express, не обязана быть одинаковой. К примеру, возможно использование двух линии НТ на прием и 32 - на передачу. "Базовая" тактовая частота шины HT - 200 МГц, все последующие тактовые частоты определяются как кратные данной - 400МГц, 600МГц, 800МГц и 1000 МГц. Тактовые частоты и скорость передачи данных шины HyperTransport версии 1.1 приведены в табл.2:

На данный момент консорциумом HyperTransport разработана уже третья версия спецификации НТ, согласно которой шина HyperTransport 3.0 допускает возможность "горячего" подключения и отключения устройств; может работать на частотах вплоть до 2,6 ГГц, что позволяет довести скорость передачи данных до 20800 Мб/с (в случае 32-битной шины) в каждую сторону, являясь на сегодняшний день самой быстрой шиной среди себе подобных. Вопрос: Что такое PCI?
Ответ: Шина PCI (Peripheral Component Interconnect), несмотря на свой более чем солидный (по компьютерным меркам) возраст, до сих пор является основной шиной для подключения самых разнообразных периферийных устройств к системной плате компьютера. 32-битная шина PCI обеспечивает возможность динамического конфигурирования подключенных устройств, она работает на частоте 33,3 МГц (пиковая пропускная способность 133 Мбит/с). В серверах используется ее расширенные варианты PCI66 и PCI64 (32 бит/66 МГц и 64 бит/33 МГц соответственно), а также PCI-X - 64-битная шина, ускоренная до 133 МГц. Другими вариантами шины PCI являются популярная в недавнем прошлом графическая шина AGP и пара интерфейсов для мобильных компьютеров: внутренняя шина mini-PCI и PCMCIA/Card Bus (16/32-разрядные варианты интерфейса внешних устройств, допускающие "горячее" подключение периферии). Несмотря на широкое распространение, время шины PCI (и ее производных) заканчивается - на смену им идет (пусть и не так быстро, как хотелось бы ее разработчикам) современная высокопроизводительная шина PCI-Express. Вопрос: Что такое PCI-Express?
Ответ: PCI-Express - это последовательный интерфейс, разработанный организацией PCI-SIG во главе Intel и предназначенный для использования в качестве локальной шины вместо PCI. Характерной особенностью PCI-Express является его организация по принципу "точка-точка", что исключает арбитраж шины и, тем самым, перетасовку ресурсов. Соединение между устройствами PCI-Express называется линками (link) и состоят из одной (называемой 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x или 32x) двунаправленных последовательных линий (lane). Пропускная способность современной шины PCI-Express версии 1.1 с разным количеством линий приведена в табл.3:

Однако в текущем году получит распространение новая спецификация PCI-Express 2.0, в которой пропускная способность каждого линка увеличилась до 0,5 Гб/с в каждую сторону (при сохранении совместимости с PCI-Express 1.1). Кроме того, в PCI-Express 2.0 вдвое увеличена подводимая по шине мощность питания - 150 Вт против 75 в первой версии стандарта; а также, как и HT 3.0, обеспечивается потенциальная возможность "горячей" замены интерфейсных карт (провозглашенная, но не реализованная в версии 1.1).

Вопрос: Почему у меня неправильно определяется реальный объем HDD?
Ответ: Несоответствие объема жесткого диска, заявленного производителем, и объема, который показывается в BIOS или в тестовых/информационных утилитах Windows, связано с тем, что практически все производители жестких дисков указывают их объем в "десятичных" гигабайтах, посчитанных в виде степени числа "10": 1 Гб = 1000 Mб = 1000000 Кб. Большинство же тестовых утилит (да и сама Windows) оперирует "двоичными" (в виде степени числа "2") гигабайтами: 1 Гб = 1024 Мб =

О сновным элементом для компьютера, ноутбука и даже планшета является системная плата, к которой уже следом подсоединены все остальные компоненты системы. Она можно так сказать координирует управление и дает возможность подключать дополнительное оборудование. Предназначена для управления и поддержания стабильной работы всех подключенных к ней элементов компьютера: процессор, оперативная память, жесткий диск, видео карта, управление охлаждением и питанием.

Из этой статьи вы узнаете о предназначении материнской платы, её компонентах и устройстве системной логики.

1. Для чего предназначена системная плата компьютера

Системная или, как ее еще именуют, материнская плата является основным аппаратным компонентом, снабженным магистралью обмена данными, разъемами посредствам которых устанавливается процессор и оперативная память, а также слотами для установки периферийных устройств.

Чипсет представляет собой набор микросхем, необходимый для того, чтобы системная плата осуществляла контроль над каждым процессом, происходящим внутри системного блока. Чипсет оказывает непосредственное влияние на наиболее важные показатели материнской платы, к числу которых относится скорость передачи данных, поддерживаемые модели процессоров и т. д.

Главными составляющими любого чипсета являются так называемые «мосты», представляющие собой специальные микросхемы. Оба «моста» снабжены своим четко очерченным кругом задач, так, например, «северный мост» обеспечивает связь между процессором, оперативной памятью и системной шиной AGP, тогда как «южный мост» взаимодействует с шиной ввода-вывода PCI и с множеством подключенных к компьютеру периферийных устройств.

2. Форм-факторы и размеры системных плат

Форм-фактор системной платы является неким стандартом, определяющим её размеры, место крепежа к корпусу компьютера, разъем для монтажа блока питания, расположение на плате шинных интерфейсов, различных портов и слотов, необходимых для установки оперативной памяти, а также сокет ЦП. Последние версии форм-фактора определяют и требования, предъявляемые к системе охлаждения ПК. Выбирая тот или иной элемент компьютера, следует помнить о том, что его корпус должен соответствовать форм-фактору системной платы.

На данный момент преобладающими являются четыре типоразмера системных плат: AT, ATX, LPX, NLX. Помимо вышеуказанных типоразмеров существуют и уменьшенные их варианты: Baby-AT, Mini-ATX, microATX, microNLX. Кроме того, относительно недавно спецификация microATX была пополнена новым форм-фактором — FlexATX. Каждая из названных спецификаций, определяет форму и габариты материнской платы, а также особенности корпуса и размещение компонентов на ней.

3. Форм-фактор ATX

Форм-фактор ATX является наиболее востребованным большинством современных ПК, используемых в офисах и в домашних условиях.

Данный стандарт является разработкой компании Intel, которая в 1995 году вытеснила популярный на тот момент стандарт АТ, окончательно сложивший свои «полномочия» лишь в 2000 году.

Такие же стандарты, как microATX, flexATX, mini-ITX не лишены основных характеристик форм-фактора ATX, изменениям подвергаются только размеры самой платы.

Форм-фактору АТХ удалось пережить неудачную попытку компании Intel в 2003 году «запустить» форм-фактор BTX, который был разработан для повышения КПД во время охлаждения системного блока. Но по причине тотального стремления уменьшить выделение тепла компонентами компьютеров, компании пришлось отказаться от дальнейшей поддержки BTX.

• геометрическими размерами системных плат;

• общими требованиями относительно положения разъёмов на корпусе;

• электрическими характеристиками блока питания;

• положением блока питания;

• геометрическими размерами блока питания;

• формой и положением ряда разъёмов.

4. Форм-фактор microATX

Стандарт microATX представляет собой ответвление форм-фактора АТХ, которое было разработано корпорацией Intel в 1997 году. Независимо от того, что у форм-фактора microATX довольно солидный возраст, он находит широкое применение и сегодня.

Появление вышеуказанного стандарта связано с необходимостью уменьшить стоимость получаемых на выходе компьютеров. Добиться снижения стоимости удалось благодаря уменьшению габаритов системной платы, что оказало непосредственное влияние на размеры системного блока. Поскольку уменьшенный корпус является причиной пониженной вентиляции, зачастую форм-фактор microATX рассчитан лишь на использование в нетребовательной к производительности персонального компьютера среде.

5. Гнезда для процессора на материнской плате

Материнская плата предполагает подключение всех внутренних компонентов, независимо от того процессор это, оперативная память с контроллерами или же всевозможные периферийные устройства.

Чтобы вышеуказанные компоненты были объединены в единое целое, системная плата снабжена специальными гнездами, именуемыми слотами, сокетами, коннекторами. Все имеющиеся на плате гнезда различны по форме.

Сокет процессора является самым крупным на материнской плате разъемом, а потому обнаружить его не составляет труда, при этом форма слота варьируется в зависимости от разновидности процессора. Исходя из этого, становится ясно, что в гнездо можно устанавливать лишь совместимую с ним модель процессора. Иначе раньше штырьки, посредствам которых процессор устанавливается в слот погнутся или того хуже – сломаются. Хоть и в нынешнее время штырки находятся непосредственно в сокете материнской платы, а не на процессоре нужно быть осторожным при установке процессора в гнездо.

Процессоры, выпускаемые различными торговыми марками, отличаются стандартом гнезда, более того, даже выпущенные в разное время процессоры одного производителя могут быть различны по формату сокета.

6. Наборы микросхем системной логики (Intel / AMD)

Микросхемы системной логики предназначены для стабилизации работы всех остальных компонентов системы, по этой причине производителями чипсетов должны предлагаться лишь те решения, которые поддерживаются самыми распространенными технологиями.

Intel

Еще в 80-х годах компания Intel считалась разработчиком отдельных компонентов для системных плат и лишь в 1992 году, компании удалось собрать микросхемы системной логики, внедренные в 486 процессор, кодовое название которого 420TX– Saturn. Годом позднее, к моменту выхода одного из первых процессоров из семейства Pentium, компания владела уже полностью готовой для него системной логикой 430LX – Mercury. Огромного успеха Intel добился после выпуска чипсета 430FX, более известного как Triton.

AMD

Как известно, первые процессоры, выпускаемые AMD, являлись точными копиями процессоров компании Intel. Перейти к производству собственных разработок они решили только в 1999 году, представив публике образцы под названием Athlon и Duron, устанавливаемые лишь в новый разъем Socket A.

7. Архитектура материнской платы (северный/южный мост)

Основной составляющей материнской платы являются микросхемы системной логики, задача которых сводится к обеспечению стабильного взаимодействия ЦПУ с ОЗУ и контроллерами периферийных устройств. Составляет набор системной логики два чипсета, именуемых как «северный» и «южный мост».

Задачи «северного моста» сводятся к обмену данными посредствам оперативной памяти и видеосистемы. К задачам «южного моста» можно отнести обеспечение нормального функционирования иного рода устройств (жестких дисков, оптических накопителей), устройств, интегрированных в материнскую плату (аудиосистема, сетевое устройство) и устройств ввода/вывода.

8. Интегрированные устройства (Ethernet, audio, video)

В настоящий момент состав материнских плат стал пополняться устройствами, которые до недавнего времени являлись отдельными платами. Данное решение было принято лишь для удобства пользователя, поскольку приобретая одну системную плату, покупатель обзаводится и несколькими интегрированными в неё устройствами.

Большинство описываемых устройств являются контроллерами и кодеками (небольшими специализированными микросхемами чипсета), расположенными на системной плате.

Примером служат некоторые из них:

• Звуковая карта . С недавних пор этот компонент является обязательной составляющей каждой материнской платы. В основном за обработку звука отвечает небольшая микросхема-кодек.

• Сетевая плата . Данный компонент является встроенным контроллером, который давно заменил модем. Зачастую материнская плата снабжена контроллером, частота которого - 10/100 Мбит, есть варианты и с 1000 Мбит.

• Графическая карта . Некоторые материнские платы наделены встроенной видеокартой, по мощности порой не уступающей отдельным видеокартам низшей ценовой категории.

9. Слоты расширения и шины (pci, agp, pci-express и т.д.)

Чаще всего на материнских платах имеются слоты расширения одного или нескольких типов, которые различны по таким параметрам, как пропускная способность, параметры электропитания и т.д., а потому не каждая из них подойдет для установки видеокарты. При покупке видеокарты необходимо удостовериться соответствует ли она имеющимся в системе разъемам.

За последнее время безнадежно устарели такие слоты расширения, как ISA и VESA Local Bus, а также утратили свою актуальность совместимые со слотами PCI и AGP видеокарты. Современные графические процессоры перешли на использование лишь одной разновидности интерфейса, именуемой PCI Express.

Небольшое количество производимых сегодня системных плат все же лишено слотов PCI Express, а потому если используемая вами система снабжена AGP видеокартой, модифицировать её посредствам замены некоторых элементов не получится, придется менять всю систему.

10. Технические характеристики материнской платы

Для того чтобы материнская плата была подобрана верно, необходимо брать в расчет конфигурацию компьютера и характеристики самой платы, такие как например:

• Чипсет (северный и южный мост), который отвечает за работу процессора с оперативной памятью, видеокартой и т.д. Особого внимания требуют следующие параметры чипсета: фирма-производитель, модель, список поддерживаемых процессоров и частота шины.

• Сокет. Данный параметр представляет собой разъем, необходимый для установки процессора на материнскую плату. Процессоры, выпущенные различными фирмами-производителями, нуждаются в разных видах сокетов.

• Форм-фактор – стандарт, который определяет точные габариты системной платы, место крепежа ее к корпусу, а также то, каким образом на ней расположены порты, слоты и сокет процессора.

• Слоты для ОЗУ, видеокарты и иного рода устройств. Покупая материнскую плату необходимо учитывать поддерживаемую ею частоту памяти, способ размещения и количество слотов, USB-выходов и плат расширения.

• Интегрированная сетевая, звуковая и видеокарта.

11. Поддержка оперативной памяти

Прежде чем выбрать оперативную память, необходимо определить какой её тип поддерживается имеющейся у вас материнской платой, поскольку модулям одного типа памяти не удастся воспользоваться разъемами другого типа. Так на сегодняшний день наиболее известными являются следующие типы памяти:

DDR - На данный момент этот тип памяти считается устаревшим, а потому он практически не востребован.

DDR2 - довольно распространенный сегодня тип памяти, отличительной чертой его является выборка сразу 4-х бит данных за такт.

DDR3 - Несмотря на тот факт, что в настоящее время этот тип памяти является относительно новым, он позволяет производить выборку 8 бит информации за такт, затрачивая при этом на 40% меньше энергии, нежели DDR2.

12. Разъемы системной платы

Разъемы на материнской плате нужны не только для первичной сборки компьютера, но и для последующего апгрейда (улучшения) системы. Например, замена процессора на более производительный, увеличение объема оперативной памяти, улучшение видео адаптера или установка дополнительных плат расширений в виде каких-либо контроллеров. Все это можно поменять, просто вытащив из слота устаревший элемент и вставив в него новый.

Конструкция выпускаемых сегодня стандартных системных плат состоит следующих компонентов:

• Сокет процессора. Данный компонент является специальным гнездом, предназначенным для установки центрального процессора.

• Разъем, необходимый для установки блока питания. Данный компонент представляет собой разъем, посредствам которого подается электрический ток на каждый компонент ПК.

• IDE-интерфейс, позволяющий подключить внутренний жесткий диск и оптический привод.

• Чипсет. Благодаря этому компоненту обеспечивается взаимодействие центрального процессора с ОЗУ и устройствами ввода-вывода.

• Интерфейсы типа SATA, выполняющие тот же перечень функций, что и IDE.

• Разъемы для установки разнообразных периферийных устройств, таких как клавиатура и мышка, звуковые устройства, монитор, USB-устройства и сетевой кабель.

• Слоты расширения PCI, посредствам которых подключаются звуковая и сетевая карта ПК.

• Слоты PCI-Express x16, необходимые для подключения графических плат.

• Слоты PCI-Express x1, предназначенные для установки Wi-Fi-карт, GSM-модемов и различных контроллеров.

• Разъем для батарейки, хранящей настройки BIOS.

13. Шина процессора

Основой любого ПК является материнская плата и встроенный в неё процессор. Именно от этих двух компонентов зависит производительность всего компьютера. Для каждого устройства, такого как клавиатура, дисковод и т. д., на системной плате имеется специальная управляющая схема, именуемая адаптером или контроллером.

Каждый контроллер взаимодействует с процессором и ОЗУ посредствам системной магистрали передачи данных, именуемой также системной шиной. Также современные материнские платы, помимо системной шины, снабжены:

• шиной памяти, необходимой для обмена данными между процессором и ОЗУ;

• шиной кэш-памяти, используемой для обмена данными между процессором и кэш-памятью;

• шиной AGP, предназначенной для установки видеоадаптера;

• шиной ввода-вывода (интерфейсными шинами), служащими для подключения всевозможных периферийных устройств.

14. Шина памяти

Шина памяти используется в качестве средства передачи данных между процессором и ОЗУ. Данная шина взаимодействует с «северным мостом» или как его еще именуют - микросхема Memory Controller Hub. На скорость работы шины памяти непосредственное влияние оказывают: тип памяти и используемый набор микросхем. Желательно чтобы такие параметры, как частота шины памяти и скорость шины процессора совпадали.

Память, которая работает с частотой аналогичной частоте шины процессора, позволяет не размещать внешнюю кэш-память на материнской плате. По этой причине кэш-память II-го и III-го уровня была встроена в процессор. У многих довольно мощных процессоров, таких как, например Intel Pentium Extreme Edition, имеется встроенная кэш-память III-го уровня с объемом до 4 Мбайт, которая, в свою очередь, работает на полной частоте процессора. Однако более распространенные сегодня процессоры, которыми являются Core Duo и Core 2 Quad, i5, i7 пользуются кэш-памятью I-го и II-го уровня, III-го, из чего следует, что вскоре кэш III-го уровня станет более распространенным типом вторичной кэш-памяти.

15. Прерывание

Нередко во время работы компьютера возникают ситуации, которые требуют от процессора немедленного приостановления основной программы с целью последующей обработки событий, возникших в одном из устройств ПК. Для решения подобного рода проблем предусмотрен, так называемый, механизм прерываний.

Прерывание представляет собой приостановку выполнения приоритетной задачи ЦП для обработки события, поступившего от некоторого устройства.

Механизм прерываний включает в себя следующие действия:

• Устройство, требующее вмешательства центрального процессора, посылает особый запрос на прерывание;

• Данный запрос впоследствии проходит обработку посредствам контроллера прерываний;

• Сигнал, подвергшийся обработке контроллером, снова поступает в распоряжение процессора, приостановившего выполнение первоначальной программы и обработавшего возникшее прерывание. После того, как необходимость в обработке прерывания исчезает, процессор принимается за выполнение основной программы;

• В случае возникновения нескольких прерывании, предпочтение будет отдаваться прерыванию с высшим приоритетом.

Контроллер прерываний является микросхемой, выполняющей обработку сигналов на прерывание, поступающих от всевозможных устройств.

Персональный компьютер (ПК) состоит из множества узлов, передающих друг другу информацию, обрабатывающих её и обменивающихся ею с пользователем. Каждый узел выполняет свою узкоспециализированную функцию. Большинство этих узлов расположены в одном конструктивно законченном элементе – материнской плате. Постараемся разобраться, зачем нужна материнская плата.

Что такое материнская плата в компьютере

Эта плата, также называемая системной, «материнкой» и т.д. является основой любого ПК. Её иногда называют MB – английской аббревиатурой, произошедшей от слова «motherboard», материнская плата.

Другая расшифровка аббревиатуры MB – «mainboard», главная плата. И она действительно главная, поскольку все элементы ПК подключены к ней либо непосредственно, либо через стандартные кабели.

В большинстве системных блоков плата располагается вертикально. Её прикручивают к одной из его стенок.

Понятие материнской платы ее функции

С точки зрения обычного пользователя материнская плата представляет собой прямоугольное изделие из стеклотекстолита. На ней размещаются множество деталей и разъёмов, соединённых проводящими элементами.

Основных функций у материнской платы несколько:

передача управляющих сигналов от центрального процессора (ЦП) к различным устройствам;
обмен данными между процессором и памятью (постоянной и оперативной);
организация устройств долгосрочного хранения информации (жестких дисков и других внешних носителей) и обеспечение доступа к ним;
подключение внешних устройств (видеокарт, средств обработки звука, внешней памяти, сетевых адаптеров, принтеров и т.д.);
обеспечение ввода информации от пользователя или другого компьютера.

Важно! Отдельно следует отметить ещё одну важную функцию, не касающуюся обработки информацией напрямую, но обеспечивающую функционирование процессора и некоторых внешних устройств: обеспечение их дополнительным электропитанием.

Для чего нужна системная плата

Ответ на вопрос, что такое материнская плата компьютера, следует из описания её функций. Системная плата является тем самым связующим звеном (точнее, целым комплексом связующих звеньев), без которого работа ПК в целом будет невозможной.

Непосредственно в разъёмы на материнской плате вставляются следующие устройства:

процессор;
модули памяти;
видеокарта;
звуковая карта;
любые другие устройства со стандартными интерфейсами материнки (сетевые адаптеры, устройства обработки видео и т.д.)

Устройства хранения информации (жёсткие диски, BlueRay и прочие) подключаются к материнке не непосредственно, а при помощи стандартных кабелей. В настоящее время для таких устройств используется интерфейс SATA. Кроме того, существуют такие же разъёмы для подключения резервных хранилищ информации, располагающихся вне системного блока.

Различные периферийные устройства (клавиатура, мышь, принтер, флешки и пр.) могут быть подключены к плате при помощи интерфейса USB. Разъёмы USB могут находиться как непосредственно на плате, так и подключены к ней при помощи кабелей.

Иногда на материнках для обеспечения совместимости с некоторыми моделями клавиатур и мышей может использоваться интерфейс PS/2, разъём которого также расположен на ней.

Платы со встроенными видеоадаптерами имеют разъём видеоадаптера, предназначенный для подключения к монитору.

Составляющие компоненты

Все компоненты, входящие в состав материнки жестко закреплены на ней при помощи пайки, клея или какого-либо другого способа соединения, а иногда и их комбинации. Теоретически для обычного пользователя материнка является неразборной.

К её главным составляющим относят:

разъём для подключения ЦП, т.н. «сокет»;
специальные крепёжные элементы для подключения системы охлаждения ЦП;
несколько разъёмов для подключения оперативной памяти;
микросхемы постоянной памяти;
микросхемы чипсета;
формирователи стандартных интерфейсов т.н. «шин» для работы с внешними устройствами;
разъёмы для подключения внешних устройств к шинам (т.н. слоты расширения);
контроллеры и разъёмы для подключения периферийных устройств;
разъёмы для подключения основного и дополнительного электропитания;
формирователи питающих напряжений для процессора, памяти и шин;
простые звуковые адаптеры (на большинстве современных материнок);
разъёмы для подключения кнопки включения и сброса ПК и индикаторов передней панели;
другие устройства индикации и отладки (опционально);

Обычно, компоненты на плате группируются по своим функциям. Например, чипсет, модули памяти и систему электропитания располагают поближе к ЦП. Под слоты расширения отводят большую часть свободной поверхности материнки, чтобы крупногабаритные устройства (например, видеокарты) разместились там без проблем.

Разъёмы для подключения периферии располагаются по периметру материнской платы, считается, что такое расположение упрощает подключение устройств к ним.

Часть разъёмов специально располагается в отдельном месте материнской платы, на так называемой задней панели разъёмов. Под заднюю панель в любом системном блоке сделано отверстие размерами 6,25 на 1,75 дюйма с допусками 0,08 дюйма (в среднем 159 на 45 мм).

Внимание! Все стандарты на размеры материнских плат, и вообще, всех комплектующих идут в дюймах. Поэтому не стоит удивляться «некруглым» цифрам в размерах тех или иных деталей, выраженных в миллиметрах.

На задней панели обязательно есть такие разъёмы:

PS/2 для подключения мыши и клавиатуры;
4-8 разъёмов интерфейса USB;
3-6 разъёмов mini-jack для подключения звуковых устройств;
RJ45 для подключения локальной сети.

Перечисленный набор присутствует практически у всех плат, но иногда к нему добавляются дополнительные разъёмы.

Разъёмы электропитания

Подключать материнскую плату к источнику питания можно через стандартный 24-контактный разъём питания. Иногда к нему добавляется один или несколько 4, 8 или 12 контактных разъёмов дополнительного питания +12В.

Импульсные стабилизаторы напряжения

Блок питания выдаёт напряжение +3.3 В, а также напряжения 5 В и 12 В обеих полярностей. Их использует большинство устройств внутри ПК. Однако ЦП требует других напряжений питания – от 1 до 2 В. Связано это с оптимизацией распределения потребляемой мощности.

Для того чтобы обеспечить питание процессора, на системной плате размещают преобразователи напряжения. Они представляют собой небольшие микросхемы, расположенные в непосредственной близости от ЦП. Помимо функций преобразования напряжения, эти микросхемы обеспечивают его стабилизацию – то есть постоянство во времени, в не зависимости от степени загруженности процессора. Каждый стабилизатор является миниатюрным импульсным источником питания, для работы которого нужны конденсаторы. Эти элементы устанавливаются рядом со стабилизаторами.

Внимание! Импульсные стабилизаторы потребляют столько же мощности, сколько и процессор. Поэтому радом с ними не должно быть никаких препятствий, мешающих циркуляции воздуха, обеспечивающего их охлаждение.

Чипсет

Главная деталь любой системной платы. Именно благодаря ему ЦП может выполнять программы и обрабатывать данные. В настоящее время со всеми устройствами, кроме оперативной памяти и основных шин, процессор «общается» только через чипсет.

До 2011 года чипсет физически разделялся на две микросхемы – северный и южный мосты. Северный мост использовался для связи с быстрыми устройствами, сопоставимых по быстродействию с процессором. Южный мост – с более медленными, быстродействие которых было в десятки, а то и в тысячи раз меньше, чем быстродействие процессора.

Но впоследствии, практически все составляющие компоненты северного моста были перенесены с материнской платы в процессор, что позволило примерно на треть увеличить общее быстродействие системы. Поэтому в настоящее время чипсет используется для обмена данными с медленными шинами и другими периферийными устройствами.

BIOS и CMOS

На каждой материнской плате располагается микросхема постоянной памяти, содержащая набор процедур, обеспечивающих запуск компьютера и подготовку его к загрузке операционной системы. Набор этих процедур называется BIOS. Это также аббревиатура от английского «basic input/output system» — базовая система ввода/вывода.

Кроме этих функций BIOS позволяет проводить более тонкую настройку параметров как материнской платы, так всего ПК. С её помощью можно ускорить/замедлить процессор, выбрать способ загрузки операционной системы, поменять системное время и так далее.

Хранение этих настроек частично возложено на устройство CMOS – небольшой объём энергонезависимой памяти, питающейся от сменной батарейки. При выключении питания ПК эти настройки сохраняются и используются при следующем включении. Срок службы батарейки составляет от 3 до 10 лет.

На всех без исключения материнках предусмотрено «обнуление» CMOS. Делается это для тех случаев, когда выбранные настройки приводят к неработоспособности компьютера. Обнуление может быть сделано при помощи специальной кнопки или джампера.

Разновидности плат

Материнские платы, подходящие для одних и тех же процессоров и имеющие одинаковые чипсеты могут быть произведены в различных конструктивных вариантах исполнения. В первую очередь это касается их размеров. Существует понятие форм-фактора или типоразмера материнской платы; разберемся, что это такое.

Геометрические размеры платы имеют стандартные значения для унификации используемых системных блоков и различных периферийных устройств. Рассмотрим их подробнее:

EATX

Размер: 12 на 13 дюймов (305 на 300 мм).

Преимущественно применяется для серверного, т.н. «стоечного» исполнения. Однако, могут применяться и для ПК, в случае, если необходимо подключить несколько крупных устройств, например, видеокарт. Обладают максимальным набором периферийных устройств, однако их стоимость может на порядок превышать стоимость обычных материнок. Число больших слотов расширения, поддерживающих шину PCIE-16 – до 4.

Standard ATX

Размер: 12 на 9,6 дюймов (305 на 244 мм).

Обычные платы, использующиеся в большинстве современных ПК. Подходят для любых корпусов типа Tower. Число слотов расширения – до 3.

microATX

Размер: 9,6 на 9,6 дюймов (244 на 244 мм).

Урезанная версия ATX. Используют один слот расширения, имеют ограничение на количество портов USB. При этом они дешевле стандартных и потребляют меньше электроэнергии.

Mini-ITX

Размер: 6,7 на 6,7 дюймов (170 на 170 мм).

Специализированные платы для небольших системных блоков, преимущественно используемых для офисных решений. Слот расширения либо отсутствует, либо имеется его урезанная версия. Процессор встроен в материнку и не подлежит замене. Обладают очень низким энергопотреблением. Блок питания ограничивается мощностью в 100 Вт. Для сравнения, питание самой «лёгкой» платы microATX требует источника питания минимум 300 Вт.

Mini-STX

Размер: 5,7 на 5,5 дюймов (147 на 140 мм).

Также специализированные платы для микрокомпьютеров. Слотов расширения нет, однако, процессор может быть заменен. Видеосистема встроенная. Применяется преимущественно для офисных и мобильных решений.

Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно назвать материнскую плату, которая выступает в роли связующего звена между всеми комплектующими ПК. Неправильно подобранная материнская плата может сильно повлиять на производительность всего компьютера, несмотря на то, что остальные компоненты сами по себе являются достаточно мощными. Итак, что такое материнская плата? Давайте разберемся.

Материнская плата (еще ее называют системная, главная плата, от англ. - mainboard, motherboard или сокращенно MB, разг. – материнка, «мать» и т.д.) – многослойная печатная плата, к ней подключаются все элементы компьютера: жесткий диск, процессор (CPU), оперативная память (ОЗУ), видеокарта, оптический привод и др.), устанавливается материнская плата внутри системного блока. Основная задача материнской платы - объединение и обеспечение совместной работы всех комплектующих компьютера.

Одной из важных характеристик «материнки» является её форм-фактор - стандарт, который определяет её размеры для компьютера, места крепления внутри системного блока, расположение на поверхности сокета CPU, портов ввода/вывода, слотов для оперативной памяти и др. При сборке нового компьютера (или выполняя ремонт компьютеров) обязательно нужно учитывать, что корпус должен поддерживать форм-фактор выбранной системной платы.

Элементы материнской платы

Чипсет (англ. chipset) – набор из нескольких микросхем, которые спроектированы для совместной работы и основная задача которых - выполнение набора определенных функций. В компьютерах чипсет, находящийся на материнской плате, является связующим компонентом. Он обеспечивает совместную работу процессора, подсистем памяти, ввода-вывода и др.

От чипсета зависит, какой тип оперативной памяти и процессор поддерживаются «материнкой». Кроме этого от него зависит, с какой скоростью будут передаваться данные по шине ко всем устройствам компьютера.

Как мы уже определили – одна из основных функций материнской платы заключается объединении устройств между собой или, говоря образно, в "наведении мостов" между ними, поэтому главные составляющие чипсета называются "мостами".

Чипсет состоит из двух "мостов", каждый из которых является отдельной микросхемой и выполняет свою определенную задачу:

"северный" мост (англ. Northbridge) нужен для соединения между собой процессора и устройств, которые используют высокопроизводительные шины - оперативная память и видеокарта. От северного моста зависит частота системной шины, максимальный объем оперативной памяти и ее тип. Иногда северный мост содержит в себе интегрированный (встроенный) графический процессор.
"южный" мост (англ. Southbridge) необходим для подключения менее скоростных устройств, которые не требуют высокой пропускной способности – сетевые платы, жёсткий диск, шины USB, PCI и др., к которым подключаются дополнительные устройства.

Наличие двух мостов - классическая схема построения чипсета практически всех материнских плат. Однако есть схемы, которые отличаются от традиционных. Это относится к компьютерам построенным на базе современных процессоров, имеющих в своем составе встроенные элементы, которые в определенной степени выполняют функции северного моста (как правило, контроллер оперативной памяти). В этом случае северный мост на материнской плате отсутствует.

Разъемы и слоты на материнской плате

Слоты оперативной памяти (ОЗУ), к которым подключаются модули оперативной памяти подходящего типа.

Разъемы для подключения модулей оперативной памяти

Разъем SATA (Serial Advanced Technology Attachment) - необходим для подключения накопителей информации (оптических приводов или жестких дисков). Скорость передачи данных через разъем зависит от версии SATA: современная версия SATA 3 – позволяет передавать данные на скорости до 6 Гбит/с.

Разъем PATA (Parallel ATA) – предшественник SATA. Более распространенное название IDE. PATA используется для подключения к материнской плате старых носителей информации На современных материнских платах практически не встречается.

PCI (Peripheral component interconnect) – шина, которая имеет небольшую пропускную способность. В основном используется для подключения звуковых и сетевых карт, модемов, Wi-Fi-модулей, TV-тюнеров, и т.д.).

РСI-Express – очень быстрая шина, которая используется для подключения видеокарты. На материнской плате может находиться несколько таких шин (это зависит от чипсета), что позволяет использовать одновременно несколько видеокарт.

USB – разъем, который используется при подключении периферийных устройств. Обычно пользователям он знаком как разъем, к которому подключается флешку, телефон, цифровой фотоаппарат и др. Существует нескольких спецификаций: USB 1.0 – все еще можно встретить на старых компьютерах и имеет очень низкую пропускную способность до 12 Мбит/с; более новая версия USB 2.0 – на сегодняшний день наиболее распространенная спецификация, скорость передачи данных может достигать 480 Мбит/с; а вот USB 3.0 – современный разъем со скоростью передачи данных до 4800 Мбит/с.

Floppy – разъем, предназначенный для подключения привода дискеты. В настоящее время такие приводы практически не используются, поэтому данный разъем все реже можно встретить на материнских платах.

Разъем, к которому подключается блок питания. Этот разъем имеет 24 контакта.

Разъем для питания процессора имеет 4 или 8 контактов (это зависит от мощности процессора, который совместим с данной материнской платой).

Игольчатые гребенки, необходимые для подключения куллеров, передней панели корпуса (индикаторы, наушники, микрофон, кнопки Reset и Power, USB) и др.

Выходы звуковой карты (для подключения аудиосистемы и наушников с микрофоном), сетевого адаптера, а на моделях со встроенным графическим процессором есть разъемы для подключения монитора (VGA, DVI, HDMI), разъемы для подключения клавиатуры и мыши, другие разъемы.

Одна из самых важных частей материнской платы - микросхема ПЗУ, которая замкнута на южный мост. Эта микросхема хранит в себе базовую программу управления компьютером, которая называется базовой системой ввода-вывода или, как ее чаще называют, BIOS (basic input-output system). BIOS отличается от операционной системы и другого ПО тем, что доступен компьютеру без подключения жесткого диска.

БИОС обеспечивает порядок взаимодействия составных элементов компьютера между собой, определенными настройками можно выбрать источник загрузки компьютера (например, когда производится установка виндовс на ноутбук), увеличить или уменьшить частоту работы шины процессора, изменить тайминги оперативной памяти, отключить отдельные элементы ПК и многое другое.

Любой компьютер во время запуска и работы учитывает настройки BIOS. Если микросхему повреждена или в БИОС внесены настройки, которые не совместимы с работоспособностью системы, то компьютер вообще не запустится. В случае неправильных настроек для устранения неисправности достаточно просто сбросить настройки до стандартных (как их ещё называют "заводских") параметров.

Современные микросхемы ПЗУ устроены таким образом, что позволяют при необходимости заменить имеющийся BIOS на другие версии – это называется перепрошивкой. Данная процедура довольно сложная и опасная, т.к. в случает даже небольшой ошибки может привести к непоправимым последствиям: вплоть до выхода из строя материнской платы. Поэтому не рекомендуется перепрошивать BIOS без крайней необходимости.

Материнская плата - довольно сложный "организм", от стабильной и правильной работы которого очень сильно зависит и быстродействие компьютера, и стабильная работа всех устройств.

Читайте также: