какие компоненты содержит материнская плата в чем их назначение

Основные компоненты материнской платы компьютера

Основная печатная плата компьютера называется материнской платой. Она еще называется системной платой или основная плата. Все основные компоненты компьютера размещены на материнской плате, это слоты процессора, памяти и порты расширений. Материнская плата прямо или косвенно связана с каждым компонентом компьютера.

В этой статье мы рассмотрим основные компоненты материнской платы пк, которые играют самую значительную роль в его работе, а также основные порты материнской платы.

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)

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

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

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:

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

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные компоненты материнской платы компьютера. Все они необходимы для нормальной работы вашей машины и если выйдет из строя хоть что-то, то компьютер не сможет нормально функционировать. Надеюсь, эта информация была для вас полезной.

Источник

Компоненты материнской платы компьютера

Материнская плата (с англ. Motherboard) представляет собой один из важнейших компонентов компьютера, поскольку соединяет практически все устройства, входящие в его состав.

Любая современная материнская плата является многослойной и изготавливается из стеклотекстолита. Обычно, для ее изготовления используются специальные слои медной фольги (количество которых может изменяться от 2 до 10), соединенных между собой с помощью изоляционного материала — стекловолокна, пропитанного синтетической смолой. Слои меди не сплошные, а представляют собой токопроводящие дорожки, соединяющие элементы электронной схемы, смонтированной на такой плате. Во внутренних слоях печатной платы обычно располагаются линии электропитания и экранирование от наводок и помех, а на внешних — основные соединения элементов схемы.

На материнской плате находятся:

На материнской плате, как правило, имеются уже встроенные (интегрированные) сетевая и звуковая карты, находятся USB и FireWire разъемы для подключения внешних устройств к системному блоку. Если посмотреть на плату с боковой стороны, то увидим разъемы, которые находятся на обратной стороне системного блока для подключения дополнительных внешних устройств — монитора, клавиатуры и мыши, сетевых, аудио и USB (1.1 / 2.0, 3.0) — устройств и т.п.

В зависимости от размера материнской платы, различают следующие форм-факторы материнских плат. Форм-фактор — это физические параметры платы, которые определяют размеры корпуса компьютера и влияют на количество и тип оборудования, которое может быть к ней подключено. Форм-фактор определяет не только размеры материнской платы, но и места ее крепления к корпусу, расположение интерфейсов шин, портов ввода-вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Таблица 1 — Форм-факторы материнских плат

Сравнение форм-факторов материнских плат, которые получили широкое распространение

Материнские платы с форм-фактором ATX (Advanced Technology Extended) устанавливаются в настольные компьютеры с корпусами Full-tower и Mini-tower. Данная плата подходит как для любого пользователя ПК так и для серверов, благодаря чему массово выпускается начиная с 2001 года. На плате можно расположить до 7 разъемов для установки карт расширения.

Рассмотрим основные компоненты материнской платы, каждую из данных позиций рассмотрим более подробно далее.

Внешний вид материнской платы: 1 — процессорное гнездо; 2, 3 — чипсет МП; 4 — разъем для подключения модулей оперативной памяти (RAM); 5 — разъем для подключения жестких дисков, CD и DVD-приводов по параллельному интерфейсу; 6 — два разъема PCI Express (PCIe) 16x (один из разъем работает в режиме 4х) 7 — разъем PCIe 1x; 8 — разъем для подключения жестких дисков SATA. 9 — три разъема PCI; 10 — микросхема BIOS с аккумулятором; 11 — разъем для подключения блока питания; 12 — разъемы задней стенки МП (LPT; USB; S / PDIF-Out, COM и др.).

Основные фирмы, изготавливающие материнские платы: Asus, GigaByte, Micro-Star International (MSI), Foxconn, Asrock, ElitGroup, Palit.

Чипсет. Северный и южный мосты

Чипсет (ChipSet — набор микросхем) — основа материнской платы, представляет собой одну или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения взаимодействия центрального процессора (CPU — Central Processing Unit) со всеми другими компонентами компьютера. Чипсет определяет, какой процессор может работать на данной материнской плате, тип, организацию и максимальный объем используемой оперативной памяти (некоторые современные модели процессоров имеют встроенные контроллеры памяти), сколько и какие внешние устройства можно подключить к компьютеру.

Разработкой чипсетов для материнских плат занимаются компании: Intel, NVIDIА, AMD, VIА и SIS.

Характерной особенностью северного моста является высокая (по сравнению с южным мостом) скорость обработки данных и обеспечения выполнения большинства вычислений самим процессором. Поэтому на нем смонтировано дополнительное охлаждение: пассивный радиатор или радиатор с активным охлаждением в виде небольшого вентилятора.

Южный мост контролирует работу более медленных устройств, подключение которых происходит с использованием интерфейсов IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio, PCI, PCIe, обеспечивая возможность передачи из них информации к северному мосту. Южный мост также обеспечивает нормальную работу микросхемы BIOS.

Ранее связь северного и южного мостов выполнялся путем интерфейса PCI на смену которой пришла шина Direct Media Interface (DMI) — последовательная шина, разработанная фирмой Intel для соединения южного моста с северным. Впервые DMI использована в чипсетах семейства Intel 915 с южным мостом ICH6 в 2004 году. Пропускная способность шины DMI первого поколения составляет 2 ГБ/сек, что значительно выше, чем пропускная способность шины Hub Link (266 МБ/сек) (пришла на смену PCI), которая используется для связи между северным и южным мостами в чипсетах Intel 815/845/848/850/865/875. Вместе с этим, полоса пропускания 2 ГБ/сек (по 1 ГБ/сек в каждом направлении) делится с другими устройствами (например, PCI Express x1, PCI, HD Audio, жесткие диски).

В материнских платах для процессоров с разъемом LGA 1155 (то есть для Core i3, Core i5 и некоторых серий Core i7 и Xeon) и со встроенным контроллером памяти, DMI используется для подключения чипсета (PCH) непосредственно к процессору. (Серверные процессоры серии Core i7 для LGA 1366 подсоединяются к чипсета через шину QPI).

Процессоры и их характеристики

Сокеты

Для закрепления процессора на материнской плате существует специальный разъем центрального процессора (форм-фактор) — сокет (Socket) — гнездовой разъем с различным количеством и типом контактов, предназначенный для установки в него центрального процессора.

Сокет для центрального процессора LGA1150

В зависимости от модели материнской платы разъемы сокетов могут отличаться, из-за чего не каждый тип процессора к ним подойдет. Старые разъемы для процессоров x86 нумерованных в порядке выпуска, обычно одной цифрой (Socket 1-8). Более поздние разъемы обычно обозначались номерами с соответствующим количеством пинов (ножек) процессора (Socket 370-479). Сокеты различаются по размеру, количеству ножек, их виду, например, у производителя процессоров AMD ножки находятся в самом процессоре, а у того же Intel с сокетом 775, ножек на процессоре нет, а находятся они в самом сокете. Еще стоит заметить, что до определенного сокета подходит только определенный вид процессоров, как по производителю, так и по модели процессора. Но бывают исключения. Например, в сокет LGA775 подходит, как процессор Intel Core 2 Duo так и Intel Core Quad. В более новых типах процессоров Intel i5, i6, i7 совсем другой сокет LGA1150, который подойдет только к новейшей серии процессоров Haswell и ее преемника Broadwell. Сокет от фирмы AMD не будет совместим с процессорами от Intel и наоборот.

Современные процессоры используют следующие разъемы:

Серверные сокеты Intel:

К основным параметрам, которые влияют на производительность процессору относят:

Тактовая частота — тактом мы можем условно назвать одну операцию. Единица измерения МГц и ГГц (мегагерц (10 6 ) и гигагерц (10 9 )). 1 МГц — означает, что процессор может выполнить 10 6 операций в секунду. Если у вас на домашнем компьютере процессор 4 ГГц, то это значит, что он может выполнить 4×10 9 операций за 1 секунду (1Гц = 1 / сек).

Частота системной шины — пропускная способность шины, которая связывает процессор с чипсетом. Системная шина — это определенная совокупность сигнальных линий, которые связывают процессор с другими компонентами системного блока. У процессоров Intel, ранее была распространена шина FSB, но в новых моделях процессоров она была заменена на шину QPI, которая работает на частотах свыше 1333 МГц. В процессорах AMD системной шиной служит шина Hyper Transport. Частота этой шины более 1600 МГц. Важным является тот факт, что чем выше частота системной шины, тем выше производительность процессора. Поскольку частота процессора — это частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину «коэффициент умножения».

Кэш — это сверхбыстрая память, которая позволяет процессору быстро получить доступ к определенным данным, которые часто используются, загружаемых из оперативной памяти. Кэш современных процессоров значительно повышает их производительность.

Различают кэш 1, 2, 3-го уровней:

Ограниченность объема кэш-памяти объясняется ее высокой себестоимостью из-за сложного процесса производства.

Количество ядер

Многоядерный процессор состоит из двух и более «вычислительных ядер» на одном кристалле. Он имеет один корпус и устанавливается в один разъем на системной плате компьютера, но операционная система воспринимает каждое его вычислительное ядро как отдельный процессор с полным набором вычислительных ресурсов.

На сегодня основными производителями процессоров — Intel и AMD признано, что дальнейшее увеличение числа ядер процессоров является одним из приоритетных направлений увеличения их производительности. Еще в 2011 году ими было освоено производство 8-ядерных процессоров для домашних компьютеров, и 16-ядерных для серверных систем.

Разрядность процессора — это величина, которая определяет размер машинного слова, то есть количество информации, которой процессор обменивается с оперативной памятью. Существуют x86 архитектура 32-битной и x64 — 64-битной разрядности.

Технологический процесс

Сегодня уже не совсем выполняется закон Мура, который в 1965г. отметил, что каждые два года количество транзисторов на кристалле будет увеличиваться вдвое. Проблемы при создании нового техпроцесса связанные с методами получения миниатюрных компонент, сохранением свойств материала (мешает проявление «размерных эффектов» — когда материал вследствие своих малых геометрических размеров меняет физические свойства), поиском новых наноматериалов, отводом тепла, дополнительными наводкам, шумами.

В 2012 компания Intel объявила о выходе первой волны процессоров нового поколения под названием Ivy Bridge. В первую партию вошли 13 четырехъядерных чипов, выполненных по нормам 22-нм технологического процесса с трехмерными транзисторами Tri-Gate. Новинки распределились между линейками Core i5 и i7. В дальнейшем (2015 г.) эти линейки процессоров были переведены на более современный 14 нм техпроцесс. По планам производителей, следующий, 10-нм техпроцесс планируется к внедрению уже в 2018 году.

Похожая ситуация и в семействе процессоров AMD. Для дорогих настольных компьютеров Phenom, Athlon, а для недорогих домашних ПК — Sempron. В пределах одного поколения и модификации все ясно: чем больше тактовая частота, тем быстрее процессор.

Компьютерные шины

Все компоненты, которые размещаются на материнской плате соединяются специальными шлейфами (шинами). 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 (последовательный или параллельный, синхронный или асинхронный), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная).

Шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемых данных:

Основные характеристики шины:

Системная шина (FSB-Front Sиde Bus) — шина, соединяющая CPU с другими устройствами через северный мост.

Шина Quad-Pumped Bus (QPB) — это 64-битная процессорная шина, обеспечивает связь процессором Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (из двух блоков адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4х200 МГц).

Шина HyperTransport (HT) — последовательная двунаправленная шина, разработанная 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 чипсетов используют НТ для связи между мостами.

Данная шина НТ нашла место и в высокопроизводительных сетевых устройствах — маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной чертой шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), что обеспечивает высокую скорость обмена данными при низкой латентности.

Разъемы материнских плат

По всему периметру платы находится большое количество специальных разъемов в виде слотов. Они предназначены для подключения плат расширения.

Разъема PCI — долгое время были стандартом для подключения аудио-, звуковых- и сетевых карт, TV-тюнера, Wi-Fi-адаптера. Однако впоследствии появились новые и более быстрые шины PCIе. На сегодняшний день некоторые материнские платы поддерживают оба этих интерфейса, но поддержка PCI встречается все реже.

Внешний вид разъемов PCI и PCIe

Для жестких дисков и DVD / CD приводов предназначены разъемы SATA и PATA (ATA (IDE)). Их легко отличить по внешнему виду (SATA — маленький, РATA — широкий, многоконтактный), как на самом устройстве, так и на материнской плате. Несмотря на новый стандарт (SATA), некоторые материнские платы все еще оснащаются старым интерфейсом ATA (IDE). Но вероятно со временем его поддержка прекратится полностью учитывая неактуальность.

Оперативная память используется процессором для кратковременного хранения информации во время выполнения им различных операций. Чем больше программ одновременно открыто и обрабатывается процессором, тем больше оперативной памяти для этого используется.

Для оперативной памяти существуют отдельные разъемы. В результате ее развития и усовершенствований существует несколько типов памяти: DDR1, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше цифра-окончание, тем более продуктивной является память.

Каждая из них имеет свой разъем для подключения, а соответственно каждая материнская плата рассчитана на поддержку только одного ее типа. То есть каждый тип памяти не являются взаимозаменяемыми. На рисунке приведены различия в расположении зазоров в разъемах различных типов оперативной памяти.

Сравнение различных типов оперативной памяти

И последний рассмотренный нами разъем используется для подключения блока питания к материнской плате. Этот разъем практически не изменился со времен появления первой ATX материнской платы. К нему лишь добавили несколько контактов для подачи дополнительного питания к современным мощным процессорам.

Внешний вид нового разъема для подключения питания к материнской плате Внешний вид старого разъема для подключения питания к материнской плате

Источник

Назначение, основные элементы и устройство материнской платы

Материнская плата–это главная монтажная деталь, к которой подключаются внутренние компоненты и внешние, периферийные устройства. Она является базовым элементом любого настольного, переносного, планшетного или карманного компьютера. В этой публикации будет рассмотрено устройство материнской платы, а также назначение ее основных компонентов.

Материнская плата обеспечивает взаимодействие различных устройств ПК. Обязательными ее элементами являются разъем или socket процессора (ЦП), чип-сет, коннекторы для модулей памяти. Кроме этого, обязательными элементами ПК являются: микросхема BIOS, контролеры, различные разъемы для подачи питания, коннекторы подключения элементов и устройств компьютера.

Микросхема BIOS

BIOS представляет собой микросхему, с определенными тестовыми и загрузочными программами для ЦП, ведь на начальном этапе процессор еще не знает, как работать со всеми устройствами, расположенными в ПК. Находится эта микросхема в непосредственной близости от ЦП и запитана от отдельной батарейки — «таблетки», расположенной на плате, рядом со слотами расширения.

Благодаря своей работе, BIOS незаметно для пользователя выполняет одну из важнейших функций в компьютере.

Разъем центрального процессора

Разъем или socket процессора, на материнской плате самый большой. Модели разъемов ЦП различаются по внешнему виду, расположению и числу контактов. В зависимости от модели процессора, они бывают двух типов:

Назначение и конструктивные особенности чипсета

Чипсет материнской платы обычно представляет собой две разные микросхемы, именуемые «северным» и «южным» мостом. Свои названия они получили исключительно из расположения: северный мост находится возле ЦП, а южный – ниже, возле разъема видеокарты и слотов расширения. Они являются важнейшим связующим звеном между аппаратной частью и процессором ПК. В некоторых современных моделях системных плат может использоваться чипсет, состоящий из одной микросхемы. Это связано с конструктивными особенностями процессора, взявшего на себя функции южного моста.

Северный мост осуществляет связь ЦП с наиболее быстрыми компонентами ПК и с южным мостом. Из-за высокой нагрузки, мост достаточно сильно нагревается, поэтому, чаще всего, его оснащают радиатором для лучшего охлаждения.

Южная часть чипсета, согласовывает работу более медленных компонентов ПК, а также обеспечивает передачу данных с этих компонентов на северный чип.

Южный мост состоит из контроллеров: для связи с северной частью чипсета, платами расширения, периферийными устройствами и компонентами, жесткими дисками и другими медленными устройствами

Наиболее распространенными интерфейсами, в современных ПК считаются: USB 2.0 — 3.0; WI-FI и Ethernet. Для связи южного моста с жесткими дисками используются шины PCI, а также более современные шины с SATA и SCSI и SAS. Для согласования работы моста с BIOS чаще всего используется шина LPС с тактовой частотой 33,3 МГц.

Коннекторы модулей памяти и других плат расширения

В любом компьютере существует временное хранилище информации, именуемое оперативной памятью. Она представляет собой модуль с несколькими микросхемами на борту, который монтируется в специальные разъемы, так называемые слоты. Как правило, они расположены рядом с процессором и северной частью чипсета. Слоты модулей памяти оснащены замками, которые изготовлены с защитой от неправильного монтажа. Количество их варьируется от 2-х до 6,в зависимости от стоимости «материнки» и ее форм-фактора.

Важными компонентом материнской платы является слот PCI-Express, для подключения дискретного видеоадаптера, без которого невозможен вывод изображения на монитор (если только в компьютере нет интегрированной видеокарты).

Кроме вышеперечисленных слотов, на плате расположены штыревые разъемы для подключения шин передачи данных жестких дисков. Раньше, для этого использовался интерфейс IDE. На современных ПК, чаще всего используется интерфейс SATA.

На любой «материнке» в обязательном порядке есть порты, для подключения дополнительных периферийных устройств. Как правило, основной набор включает в себя: разъемы питания вентиляторов и кнопок, расположенных на панели системного блока; светодиодов, сигнализирующих о работе «винчестера» и наличии питания. Кроме того, на задней части платы находится: несколько портов USB; разъем LAN для подключения кабеля к сетевой карте; коннекторы аудиовхода и выхода; разъем HDMI и пр. В большинстве моделей можно встретить разъемы PS/2для подключения клавиатуры и манипулятора.

Для питания материнской платы, а также всех электронных и механических компонентов, на ней установлен 20 или 24 контактный разъем, на который приходит напряжение от блока питания, расположенного в корпусе ПК.

Не уверенны в выборе модели МП — довертесь нашей компании! Подберем оптимальную модель.

Типы системной платы

Форм фактор материнской платы – это определенный стандарт, благодаря которому определяется размер системной платы, ее способ крепления в корпусе ПК, наличие и расположение портов и интерфейсов шин, а также разъемов ЦП и оперативной памяти.

В настоящее время существует несколько форм-факторов системных плат:

Если вы решили собрать ПК, то мы рекомендуем использовать для этого материнскую плату, форм-фактора АТХ. Много свободного пространства и возможностей для изменения конфигурации, позволит в полной мере получить удовольствие от сборки и использования домашнего ПК.

Источник