Основные элементы и технические характеристики материнских плат

Содержание:

Введение

Материнская плата – главный элемент компьютерной системы, от ее качества и быстродействия зависит быстродействие всей системы. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Это большая коллекция разъемов, предназначенных для установки тех или иных комплектующих.

Материнская плата – основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой. Путем травления фольги получают тонкие медные проводники, соединяющие электронные компоненты.

Основные элементы материнских плат

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР (CPU)

Центральный процессор также известен как микропроцессор, процессор или мозг компьютера. Он отвечает за обработку данных, выполнение команд пользователя и программ, а также за выполнение логических и математических вычислений.

Микросхема процессора идентифицируется типом процессора и производителем. Эта информация, как правило, обозначается на самом чипе. Например, Intel 386, AMD 386, Cyrix 486, Pentium MMX, Intel Core 2Duo или iCore 7. Если процессор не подключен, вы можете рассмотреть сокет процессора. Он может быть версии от 1 до 8. Определенные процессоры могут работать только с определенным типом сокетов.

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (RAM)

Слоты оперативной памяти - это самые основные части материнской платы. Оперативная память, Random Access Memory или RAM - это чип памяти, в котором временно хранятся определенные данные. Оперативная память работает намного быстрее, чем другие устройства хранения.

Другими словами, это рабочее место вашего компьютера, сюда загружаются все данные и активные программы, а процессор может в любое время получить их и не нужно загружать их с жесткого диска.

Оперативная память энергозависимая, а это значит, что она теряет свое содержимое когда питание отключается. Она отличается от энергозависимой памяти, такой, как жесткие диски, флеш память и не требует источника питания.

Когда компьютер выключается правильно, все данные, находящиеся в оперативной памяти сохраняются на жесткий диск. При следующей загрузке содержимое памяти восстанавливается.

BASIC INPUT / OUTPUT SYSTEM (BIOS)

BIOS расшифровывается как Basic Input Output System. Это часть энергонезависимой памяти, доступной только для чтения, в которой содержится программное обеспечение низкого уровня, которое контролирует все аппаратное обеспечение и выступает связующим звеном между ним и операционной системой.

Все материнские платы включают в себя небольшой блок памяти, которая используется для инициализации оборудования во время загрузки и управления оборудованием во время работы операционной системы. BIOS содержит весь необходимый код для управления клавиатурой, экраном, дисками, портами передачи данных. Все программы BIOS хранятся на энергонезависимой памяти.

ПАМЯТЬ CMOS RAM

CMOS RAM или Complimentary Metal Oxide Semiconductor Random Access Memory - это небольшой блок энергозависимой памяти, который питается от аккумулятора. Это необходимо, чтобы данные, содержащиеся в этой памяти, не стирались при перезагрузке, но в то же время их можно было обнулить.

CMOS память используется для хранения базовых настроек BIOS, например: первое загрузочное устройство, частоты компонентов компьютера, время и дата, настройки энергопотребления. BIOS и CMOS - это основные части материнской платы, без которых компьютер не запуститься.

КЭШ-ПАМЯТЬ

Кэш память представляет собой небольшой блок высокоскоростной энергозависимой памяти, которая ускоряет работу компьютера путем предварительного кэширования данных из более медленной оперативной памяти. Затем данные очень быстро отдаются процессору при необходимости.

Обычно процессоры имеют встроенный чип кэш памяти, который именуется кэш первого уровня или L1, но он также может быть дополнен кэшем второго уровня L2. В современных процессорах кэши L1 и L2 встраиваются в процессор, а кэш третьего уровня реализован в виде внешнего кэша.

ШИНА РАСШИРЕНИЙ

Шина расширений это путь связи между процессором и периферийными устройствами, которые подключены через порты материнской платы. Она состоит из серии слотов на материнской плате. Платы расширений подключаются к шине. Наиболее распространенная шина расширений - это PCI, они используется в персональных компьютерах и других устройствах. Шины способны передавать данные, сигналы, адреса памяти и управляющие сигналы от одного устройства к другому.

Кроме PCI, существуют такие шины расширений, как ISA и EISA. Шины расширений очень важны, поскольку они позволяют пользователям добавлять недостающие функции.

ЧИПСЕТЫ

Чипсет представляет собой группу небольших микросхем, которые координируют поток данных от ключевых компонентов компьютера. Это процессор, оперативная память, вторичный кэш. и все остальные устройства, размещенные на шинах. Чипсет также контролирует передачу данных от жесткого диска и других устройств, подключенных по IDE.

У каждого компьютера есть два чипсета, это очень нужные части материнской платы компьютера:

Северный мост - также называется контроллер памяти, отвечает за контроль передачи данных между процессором и оперативной памятью. Физически, он находится посередине между ними. Еще иногда можно найти название GMCH (Graphic and Memory Controller Hub);

Южный мост - еще известен как контроллер расширений, управляет связью между медленными расширениями. Как правило, с помощью него соединяются несколько шин.

ТАЙМЕР ПРОЦЕССОРА

Таймер процессора синхронизирует работу всех компонентов компьютера и обеспечивает основной сигнал синхронизации для процессора. Таймер процессора вдыхает жизнь в кусок кварца постоянно передавая в него поток импульсов. Например, частота 200 МГц процессора означает 200 млн импульсов в секунду от таймера. 2 ГГц, это уже два миллиарда импульсов. Точно так же для любого устройства данных используется таймер для синхронизации импульсов между отправителем и получателем.

А таймер реального времени или системный таймер отслеживает время суток и делает эти данные доступными для программ. Таймер распределения времени переключает процессор с одной программы на другую, позволяя операционной системе разделить свое время между программами.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ И ПЕРЕМЫЧКИ

Переключатели и перемычки - это не такие важные компоненты материнской платы, но у них тоже есть своя функция. С помощью них можно менять различные параметры подключения компонентов.

Перемычки - это небольшие штырьки на материнской плате. Они используются для короткого замыкания нескольких контактов чтобы реализовать определенную конфигурацию, например, с помощью перемычек можно очистить CMOS, изменить режим питания, и многое другое.

Функциональность каждой перемычки описана в документации определенной материнской платы.

Переключатели - металлические мосты, которые позволяют замыкать электрическую цепь. Как правило, переключатель состоит из двух штырьков и пластиковой заглушки, размещая переключатель по другому, вы можете изменить конфигурацию платы.

сновные характеристики материнской платы: тип сокета, чипсет, частота шины, тип и максимальная частота поддерживаемой оперативной памяти, а также количество слотов для нее, наличие и количество основных слотов и разъемов (PCI, PCI Express, SATA, IDE, USB), интегрированные карты (сетевая, звуковая, и видеокарты), форм-фактор.

Основные компоненты материнской платы

Процессорный сокет (разъем для установки процессора) - одна из ключевых характеристик материнской платы, поскольку именно он налагает ограничения на устанавливаемый процессор для будущей системы. Удостоверьтесь, что выбранный вами процессор можно установить в сокет, размещенный на материнской плате.

Упрощенная схема материнской платы

Основные компоненты материнской платы, объединяет чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций.

Практически всегда чипсет является комбинацией двух микросхем — северного и южного мостов.

Северный мост (Northbridge) работает напрямую с процессором, осуществляет его соединение с оперативной памятью, а также с графическим контроллером.

Южный мост (Southbridge) контролирует винчестеры, карты расширения, интерфейсы SATA, USB и другие разъемы. Как правило, южный мост не имеет прямого контакта с процессором (чем объясняется его расположение как отдельной микросхемы).

Следует отметить, что поддержка чипсетом технологии RAID позволяет в разы увеличить скорость обмена данными с жесткими дисками.

Следующее, на что необходимо обратить внимание - частота и пропускная способность шины (FSB) , так как это может понизить производительность других комплектующих компьютера, а в итоге и всей системы: мощный процессор будет ограничен скоростью обмена данными с материнской платой и не сможет использовать весь свой потенциал.

Оперативная память (ОЗУ) устанавливается на материнскую плату в специальные слоты для оперативной памяти. Стоит удостовериться, что слоты поддерживают установку ОЗУ типа DDR3, так как остальные типы ОЗУ уже устарели. Желательно, чтобы материнская плата поддерживала память DDR3-1333 или выше. Максимальный поддерживаемый объем оперативной памяти у современных материнских плат, как правило, составляет 16 Гб.

Не рекомендуется ставить материнские платы, с количеством слотов ОЗУ менее 4-х (из рассуждений о простой дальнейшей модернизации). Обратить внимание следует на поддержку режима Dual-Channel (двухканальный режим) – данный режим ускорит роботу оперативной памяти, при условии использования парного количества модулей памяти. Мощные платы имеют 6 слотов ОЗУ и поддерживают режим Triple-Channel (трехканальный режим), ускоряющий работу оперативной памяти при условии использования модулей памяти в числе, кратном трем. Материнские платы без поддержки одного из вышеупомянутых режимов (либо их аналога) ставить также не рекомендуется.

Слоты PCI и PCI Express предназначены для установки плат расширения (звуковая, сетевая, видеокарта, модем, различные контроллеры). Для установки плат расширения используется слот PCI; PCI Express используется для установки видеокарт. Однако все больше новых мощных плат расширения, делаются под слот PCI Express. Посему, рекомендуется ставить материнские платы, укомплектованные, как минимум, одним слотом PCI и двумя слотами PCI Express.

Порт SATA используется для подключения винчестеров (жестких дисков), SSD (более быстрый аналог винчестера), а также оптических и других приводов. Современными модификациями данного порта являются порты SATA2 и SATA3, имеющие более высокую скорость обмена данными. Более древним портом для подключения вышеупомянутых устройств является порт IDE, имеющий в разы меньшую скорость обмена данными. Однако бывают случаи, когда его наличие приносит пользу (в основном, когда необходимо подключить к вашему компьютеру винчестер вашего знакомого или товарища, имеющего старый компьютер). Исходя из этого, рекомендуется ставить плату, имеющую, как минимум, четыре порта SATA (SATA2, SATA3) и хотя-бы один порт IDE.

Все современные материнские платы имеют интегрированную сетевую и звуковую карту, некоторые - видеокарту.

Современная сетевая карта имеет скорость обмена данными с сетью 1 Гб\с, однако, на большинство материнских плат ставятся сетевые карты имеющие скорость обмена данными с сетью 100Мб\с. В любом случае, не стоит выбирать материнскую плату, сетевая карта которой не преодолевает данного порога скорости. Это существенно может повлиять на скорость работы вашего компьютера с другими устройствами в локальной сети, либо сети Интернет.

Стандартная звуковая карта на материнской плате представлена тремя гнездами на задней панели (передние динамики, линейный вход, микрофон) и двумя разъемами для подключения к корпусу (наушники и микрофон). Однако на некоторые материнские платы устанавливают более мощные звуковые карты, вплоть до карт с поддержкой High Definition Audio 7.1.

Видеокарты, интегрированные в материнскую плату малопроизводительны. Их используют, в основном, в двух ситуачиях: если комп’ютер покупается поетапно, и как запасные, на случай выхода из строя основной видеокарты.

Форм-фактор - мировой стандарт, определяющий размеры материнской платы, расположение основных компонентов на ней. Данную характеристику следует учитывать при выборе корпуса системного блока. Наиболее популярными форм-факторами материнских плат являются АТХ и microATX. АТХ больше по размеру, однако, вмещает больше слотов и компонентом, microATX более компактный, но и слотов расширения вместе с другими портами и разъемами на нем меньше. Из рассуждений простой модернизации компьютера рекомендуется ставить материнскую плату форм-фактора АТХ.

Вывод

Таким образом, мы узнали о том, какие основные элементы устанавливаются на материнские платы, какие характеристики материнские платы имеют, а также, мы узнали про виды разъемов, имеющихся в материнских платах.