Материнская плата

Безусловно, самым важным компонентом компьютера, можно считать материнскую плату, которая выступает в роли функционального запуска всех съемных комплектующих, которые в нее вставляются и выполняют свои конкретные функции. Неправильно подобранная материнская плата может сильно повлиять на производительность всего компьютера, несмотря на то, что остальные компоненты сами по себе являются лучшими в своей ценовой категории. Материнская плата ПК ремонту практически НЕ подлежит.
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.

Размеры плат

Размеры плат различных форм-факторов:

  • EE-ATX: 347 мм × 330 мм (13.7" × 13")
  • XL-ATX: 345 мм × 262 мм (13,5″ × 10,3″)
  • ATX-EXtended: 308 мм × 340 мм (Server Board Format)
  • E-ATX: 305 мм × 330 мм (12″ × 13″)
  • ATX: 305 мм × 244 мм (12″ × 9,6″)
  • Mini-ATX: 284 мм × 208 мм (11,2″ × 8,2″)
  • Micro-ATX: 244 мм × 244 мм (9,6″ × 9,6″)
  • Flex-ATX: 229 мм × 191 мм (9″ × 7,5″),
  • Mini-ITX: 170 мм × 170 мм (6,7″ × 6,7″)
  • Nano-ITX: 120 мм × 120 мм (4,7″ × 4,7″)
  • Pico-ITX: 100 мм × 72 мм (4″ × 2,8″)
  • Mobile-ITX: 75 мм × 45 мм (2.9" × 1.8")

Подробно о форм-факторе материнских плат можно узнать из таблицы.
Итак, что такое материнская плата? Давайте по порядку.

материнская плата изнутри

Материнская плата (еще ее называют системная, главная плата, от англ. - motherboard , mainboard или сокращенно MB, разг. - мать, мамка, материнка) – сложная многослойная печатная плата (МПП), состоящая из электронных компонентов разбитые по блокам:

Элементы материнской платы

Микросхема BIOS

BIOS (basic input/output system) — базовая система ввода-вывода представляет собой микросхему FLASH ROM, которая замкнута на южный мост, с тестовой и загрузочной программой для ЦП и многими функциями регулирования и управления портами и напряжением питания узлов, ведь на начальном этапе процессор еще не знает, как работать со всеми устройствами, расположенными на ПП и эта микросхема выполняет первые инструкции логики запуска CPU.

Dual Bios, биос, две микросхемы
На фото технология «Dual Bios»

  • Первоначальное тестирование происходит без участия процессора. Только после проверки электронных элементов компьютера на предмет отсутствия короткого замыкания, и соответствия токов в БП, BIOS «разрешает» подавать блоку питания необходимый ток на плату и процессор.
  • После, ЦП считывает с БИОС определенный алгоритм логики, благодаря которым происходит тестирование работоспособности всех элементов платы. Если все в порядке, то производится запуск операционной системы, которая уже установлена на «винчестере». После этого, все управление ПК передается исключительно операционной системе.

Благодаря своей работе, BIOS позволяет запустить компьютер без операционной системы и таким образом можно выполнять ряд функций.

Иными словами, 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, настроить ACPI, скорость USB, загрузку и выключение компьютера по LAN-сети в некоторых платах BIOS умеет регулировать частоту северного моста и многое другое.

Батарейка CMOS

Служит для хранения настроек BIOS. Обычно используется батарейка типа CR2032 или CR2025. 20 - это диаметр в мм., а 25 или 32 - это высота 2,5мм и 3,2мм соответственно. Номинальное напряжение 3 вольта. Первый признак того, что батарейка села это сброшенные настройки БИОС. Батарейка диагностируется вольтметром , ее ЭДС должно быть не меньше 2,4 вольт.

Clock-generator

Генератор тактовых частот (clock generator, клокер, clocker) — формирует основные тактовые частоты, используемые материнской платой, а так же процессором. Источником опорной частоты для него служит, кварцевый резонатор (кварц) частотой 14,3 МГц.
Современные материнские платы позволяют управлять клокером, что позволяет изменять основные частоты системы. За счет этого пользователи получают возможность разгона компонентов системы (ЦП,PCI-E, RAM). Современные системные платы позволяют производить такие манипуляции с помощью специальных программ, непосредственно из операционной системы.

Микросхема Multi I/O, Super I/O, MIO/SIO, Мультик отвечает за термодатчики, мониторинг простых портов по питанию и управление режимами типа «включить/отключить».


Микросхема «аудиокодек»

Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерное аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.

Сетевой контроллер (Onboard LAN)

Представляет собой отдельную микросхему, выполняющую функцию вывода/ввода данных в организованную сеть или интернет.

Организация цепей питания


Состоит из ШИМ-контроллеров, транзисторных ключей и твердотельных конденсаторов, а так же выполняются в качестве гибридных сборок.

цепи питания процессора

Чипсет

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.

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

  • "северный" мост (англ. North bridge) 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. Зачастую северный мост содержит в себе интегрированный (встроенный) графический процессор.
  • "южный" мост (англ. South bridge) 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.

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".

Разъемы и слоты на материнской плате

Разъем процессора(сокет)

сокет интелсокет амд

Разъем для процессоров Intel (слева) и AMD (справа)

Разъемы для подключения модулей оперативной памяти

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

слоты памяти DDR


Разъемы SATA2 и SATA3

  • Гнезда SATA (Serial Advanced Technology Attachment) - необходимы для подключения нескольких 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.

гнезда SATA

 

 

Разъем PCI - E

  • Разъем PCI Express x1
  • Разъем PCI Express x4
  • Разъем PCI Express x8
  • Разъем PCI Express x16

РСI-Express x16 – 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.

слот PCI-E

Используются и остальные версии РСI-Express, в основном, для видеокарт, звуковых карт, плат расширения.

Разъемы USB

  • 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.

Так же выведены разъемы для вывода USB на переднюю панель или на дополнительные планки на заднюю панель.Подключается посредством специального шлейфа.
 

USB штырьки, фронтальныйUSB3.0 фронтальный, штырьки
 

Разъем питания материнской платы

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

разъем питания материнской платы 24

Разъем питания CPU

разъем питания процессора

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

Разъемы FAN

Игольчатые разъемы, необходимые для подключения кулеров, могут иметь 3 или 4 контакта(pin). 3 – если без автоматической регулировки оборотов, а 4 – если кулер может регулировать обороты.

разъем fan, штырьки для кулера

Разъемы передней панели (Front Panel)

f_panel, hdd led, power, reset, power led

К Front Panel  подключают то, что выводится на переднюю панель корпуса: индикация питания - Power LED, кнопка включение питания - Power Switch, индикация работы жесткого диска - HDD LED, кнопка перезагрузки - RESET.
А так же подключают для звуковых сигналов Speaker.
диннамик компьютера, спикер, Speaker

 

SPDIF и CD

spdif, cd in

PCI

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

слот PCI

Устаревшие разъемы

Разъем PATA (IDE)

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. Устарело.

pata, ide на материнской плате

Разъем Floppy FFD (Вымер, как динозавр)

разъем ffd, для флоппи

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

На задней панели бывают

Выходы звуковой карты (для подключения аудиосистемы и наушников с микрофоном). Могут иметься выходы сетевого адаптера(LAN), а на моделях со встроенным графическим процессором есть разъемы для подключения монитора (VGA, DVI, HDMI, Display Port), разъемы для подключения клавиатуры и мыши PS/2, COM, LPT, Gameport/MIDI-port, E-SATA и другие разъемы.

задняя панель метеринской платы

 

Диаграмма элементов материнской платы

диаграмма элементов материнской платы