ГлавнаяАпгрейд компьютераМатеринская плата
 

Материнская плата

Материнская плата

Материнская плата является главной составной частью ПК. Это его основной элемент, управляющий внутренними связями компьютера и всеми его компонентами. От ее качества, функциональности и быстродействия напрямую зависят стабильность и скорость работы всей системы.

Материнская плата

Материнская плата

От материнской платы зависит очень многое, в частности поддерживаемые процессоры, тип оперативной памяти, тип графического адаптера и т. д.

Важный параметр материнской платы – ее форм-фактор. Именно от него зависит количество слотов расширения, слотов оперативной памяти, интегрированных контроллеров и т. п.

Размер и функциональные особенности построения материнской платы определяет ее спецификация.

Существуют различные форм-факторы материнских плат, отвечающие определенным спецификациям. На сегодняшний день преобладает несколько типов: ATX, LPX, NLX, BTX. Кроме того, есть их уменьшенные варианты: mini-ATX, micro-ATX, flex-ATX, micro-NLX, micro-BTX, pico-BTX и т. д.

Нет никакой надобности знать, чем они различаются и какие имеют преимущества друг перед другом. Главное, что они самодостаточны и на них можно установить все необходимые платы расширения. Если же вы хотите приобрести материнскую плату, например, специально оптимизированную под разгон, это все-таки потребует от вас предварительно познакомиться с возможностями платы.

Как уже упоминалось выше, форм-фактор материнской платы задает не только ее геометрические размеры, но и количество слотов расширения. Например, один PCI Express и шесть PCI-слотов могут быть размещены только на платах формата ATX или Extended ATX. На платах меньшего размера количество слотов будет другим (четыре у micro-ATX и три у flex-ATX). Часто один-два PCI-слота заменяются одним или двумя слотами PCI Express.

Ниже дано описание некоторых компонентов, которые могут располагаться на материнской плате.

Процессорное гнездо

Процессорное гнездо (2), или, как его еще называют, слот (сокет), служит для установки на материнскую плату центрального процессора и механического соединения его с группой проводников.

3.1. Общие сведения

2. Процессорные слоты для разных процессоров


В зависимости от типа процессора сокет может иметь разные интерфейсы. Еще совсем недавно его стандартная конструкция представляла собой пластиковую площадку со множеством отверстий: в нее вставлялся процессор, который крепился с помощью небольшого сдвига верхней пластины.

Сейчас в моду начинают входить процессоры от Intel, которые не имеют металлических выводов, а содержат лишь множество металлических площадок, а в них уже упираются выводы процессорного слота (более детально об этом можно прочитать в гл. 4).

Когда дело касается модернизации материнской платы, то прежде всего необходимо подумать о ее дальнейшей «судьбе». Раньше таких вопросов не возникало, поскольку практически все процессоры устанавливались в материнскую плату, благодаря чему компьютер модернизировался достаточно легко. Сегодня же, когда процессоры появляются как грибы после дождя и каждая их новая серия влечет за собой новый интерфейс процессорного слота, неудачный выбор материнской платы может привести к тому, что при модернизации процессора может потребоваться модернизация и материнской платы. Именно поэтому прежде чем модернизировать старую или приобрести новую материнскую плату, желательно предварительно ознакомиться с тем, какие процессоры можно установить в тот или иной процессорный сокет. Более подробно об этом вы можете узнать из гл. 4.

Системная логика

Системная логика (чипсет) – главный компонент платы, отвечающий за ее функционирование, а в конечном итоге и за работу всего компьютера. Он имеет небольшие размеры и обычно состоит из нескольких микросхем (3).

3.1. Общие сведения

3. Микросхема системной логики


Как правило, чипсет представляет собой «мостовую» архитектуру, то есть состоит из двух мостов – северного и южного, за каждый из которых отвечает своя отдельная микросхема (или несколько микросхем).

В северном мосте реализованы контроллеры памяти, графического порта AGP и шины PCI.

В южном мосте – контроллер ATA (IDE) для жестких дисков и IDE-устройств, порты ввода/вывода и некоторые другие контроллеры.

Южный мост соединяется с северным с помощью PCI-шины.

Функции южного моста постоянно расширяются. В настоящее время в него входят:

• контроллер АТА и IDE;

• контроллеры USB;

• звуковой контроллер AC’97 (с шестиканальным цифровым выходом SPDIF);

• сетевой Ethernet-контроллер;

• контроллер IEEE1394 (FireWire);

• контроллер WLAN;

• контроллер Bluetooth.

От модели чипсета зависят все основные характеристики платы: поддерживаемые процессоры и память, тип системной шины, порты для подключения внешних и внутренних устройств, различные дополнительные возможности (например, интегрированный звук или графическое ядро). Современные чипсеты включают в себя множество различных встроенных контроллеров (для подключения жесткого диска, шины USB, портов ввода/вывода и др.), что удешевляет компьютер и облегчает его сборку и использование. Иногда вообще можно обойтись без каких-либо плат расширения, так как все необходимое уже есть в микросхемах системной логики, что, кстати, часто случается с офисными компьютерами.

Все группы чипсетов развиваются практически параллельно и в целом обеспечивают для своих процессоров примерно равные возможности по функциональности. Наибольшую популярность приобрели чипсеты, имеющие поддержку процессоров с интерфейсом Socket АМ2 (процессоры AMD) и LGA775 (процессоры Intel), хотя до сих пор можно встретить чипсеты с поддержкой предыдущих интерфейсов.

Как и в случае с процессорным слотом, при обновлении или покупке новой материнской платы обязательно нужно узнать технические характеристики чипсета, чтобы быть уверенным, что при модернизации процессора связка «материнская плата – процессор – оперативная память» будет работать на полную катушку. Кроме того, необходимо проследить за тем, чтобы чипсет был оборудован системой охлаждения, например, на основе тепловых труб, что, во-первых, уменьшит уровень шума, а во-вторых, позволит производить разгон системных компонентов.

Микросхема BIOS

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода) – первое программное обеспечение компьютера, которое начинает выполняться сразу после его включения. Кроме того, в BIOS содержатся параметры конфигурации и настройки компонентов материнской платы и практически всех установленных и подключенных к ней устройств.

BIOS хранится, как правило, в одной микросхеме, хотя достаточно часто на продвинутых материнских платах находятся две микросхемы BIOS (4).

3.1. Общие сведения

4. Микросхема BIOS в дублирующем исполнении


Такое сочетание микросхем позволяет загрузить компьютер, если одна из них будет повреждена, а также скопировать содержимое одной микросхемы на другую (например, после неудачной «перепрошивки» можно восстановить главную BIOS из резервной копии).

Большого значения при модернизации компьютера микросхема BIOS не имеет, поскольку ее содержимое всегда можно «перепрошить» более новой версией, увеличив тем самым функциональность материнской платы. Тем не менее вы можете выбрать материнскую плату с BIOS определенного производителя, например AMI BIOS.

Слоты оперативной памяти

Они предназначены для установки модулей оперативной памяти и снабжены специальными защелками, которые эти модули удерживают.

Производители материнских плат делают разное количество слотов для памяти – как правило, не менее двух. У более серьезных материнских плат их может быть четыре (5) или шесть. Это связано в первую очередь с форм-фактором материнской платы, да и погоня за дешевизной также вносит свои коррективы.

3.1. Общие сведения

5. Слоты для оперативной памяти


Слоты оперативной памяти, как и в случае с процессорным слотом, также могут иметь разный интерфейс, что зависит от типа поддерживаемой оперативной памяти. На сегодняшний день существует и активно используется несколько типов памяти, однако наибольшую популярность получил стандарт DDR2. При покупке «оперативки» обязательно нужно обращать внимание на то, что материнская плата практически не способна работать с разными типами памяти. Кроме того, конструкция слотов такова, что неподходящие модули памяти попросту в них не войдут.

Слоты плат расширений

Слоты плат расширений, или просто слоты шин, используются для установки в них разных плат расширения, например видеокарты, звуковой карты, SCSI-контроллера, модема и т. п.

На сегодняшний день повсеместно используются AGP– и PCI-шины, и их слоты можно найти на материнской плате. В последнее время все чаще можно встретить чисто «графический» слот – PCI Express (6).

3.1. Общие сведения

6. Слоты PCI Express: спецификация 16х (вверху и внизу) и 1х (в центре)


Эта шина, на сегодняшний день наиболее быстродействующая и функциональная, позволяет устанавливать, например, вместо одной две видеокарты и выводить изображение сразу на четыре монитора. Конечно, обычному пользователю пока нет смысла, да и невыгодно использовать две видеокарты, а вот заядлому геймеру они, да еще в паре с двухъядерным или четырехъядерным процессором, позволят «развернуться» на все сто процентов.

В любом случае, существуют разные версии этой шины, последняя из которых – PCI Express 16x – передает данные со скоростью до 4 Гбайт/с (по 250 Мбайт/с на каждую линию).

Хотя AGP-слот (7), спецификаций шины которого также существует достаточно много, постепенно вытесняется слотом PCIE, тем не менее продается много материнских плат, которые его содержат. Этот слот используется для установки видеокарты.

3.1. Общие сведения

7. Слот AGP


В PCI-слот (8) устанавливается любое устройство, включая и старые модели видеокарт, хотя найти таковые в продаже уже не получится.

3.1. Общие сведения

8. Слоты PCI


Количество слотов расширения может быть разным, что в первую очередь зависит от форм-фактора материнской платы и ее предназначения.

Если оценивать слоты с точки зрения модернизации материнской платы, то лучше приобретать плату со всеми возможными слотами, что обеспечит ее большую долговечность. И обязательно проследите, чтобы спецификация слотов была последней, что позволит в случае их использования добиться максимальной скорости работы установленных в них плат расширения.

Разъемы

Они служат для подключения шлейфов данных и проводов питания устройств, например вентиляторов.

В зависимости от типа и предназначения разъемы имеют разную форму. На материнской плате изначально присутствуют разъемы для вентиляторов, для подключения питания материнской платы, IDE– или SCSI-устройств, FDD-коннектор (9).

3.1. Общие сведения

9. Снизу вверх: FDD-разъем и IDE-разъемы


Кроме того, присутствуют SATA-разъемы, разъем для подключения сетевого кабеля, для присоединения выхода звуковой карты, дополнительных портов, средств индикации и т. п.

Количество разъемов может быть разным, что зависит от типа материнской платы и ее применения. Например, серверные материнские платы (и вообще дорогие материнские платы) содержат большее количество IDE-, SATA-, SCSI– или USB-разъемов, нежели материнские платы для офисных компьютеров.

Локальные порты

Они используются для подключения разнообразной периферии, например модема, принтера, сканера и т. п. На материнской плате изначально присутствует несколько локальных портов.

LPT. Этот тип порта, часто называемый параллельным (10), представляет собой полнодуплексный порт, через который сигнал передается в двух направлениях по восьми параллельным линиям. Скорость передачи данных через него составляет от 800 Кбит/с до 16 Мбит/с (зависит от выбранного режима работы порта). Как правило, параллельные порты обозначают индексами LPT1, LPT2 и т. д. Обычно к ним подключается принтер, сканер или модем.

3.1. Общие сведения

10. LPT-порт


Он уже практически не используется, поскольку на смену пришел более скоростной и функциональный USB-порт. Многие материнские платы уже даже не выводят данный порт на ATX-панель и снабжают материнскую плату лишь соответствующим разъемом для подключения дополнительной планки.

COM. Его еще называют последовательным портом. Это полудуплексный порт, через который данные передаются последовательно или сериями только в одном направлении в каждый момент времени (сначала в одну, потом в другую сторону). Максимальная скорость передачи данных – 115 Кбит/с. Как правило, последовательные порты обозначаются индексами COM1, COM2 и т. д.

К последовательному порту подключаются устройства, которые не требуют высокой скорости передачи (например, мышь, модем, джойстик и т. п.).

Материнские платы раннего выпуска имеют два COM-порта, которые отличаются количеством контактов. Современные платы содержат лишь один (или два одинаковых) 9-контактный COM-порт (11).

3.1. Общие сведения

11. 9-контактный COM-порт


Этот порт, как и LPT, все реже используется на практике в силу своей функциональной и, самое главное, скоростной ограниченности. Как и в случае с LPT-портом, часто на ATX-панели отсутствует COM-разъем, однако присутствует разъем на материнской плате.

USB. Наиболее универсальный и используемый на практике порт (12), о чем говорит даже перевод его аббревиатуры с английского – универсальная последовательная магистраль. Это один из современных интерфейсов для подключения внешних устройств. Данные могут передаваться как в асинхронном, так и в синхронном режиме. При этом теоретическая скорость передачи составляет 12–480 Мбит/с (в зависимости от спецификации порта).

3.1. Общие сведения

12. USB-порт (вверху) и USB-коннекторы (внизу)


К USB-порту можно подключать разнообразные устройства, начиная с мыши и заканчивая цифровой видеокамерой. Теоретически к одному компьютеру можно подсоединить до 127 USB-устройств через цепочку концентраторов (которые используют топологию «звезда»), причем они могут быть самыми разными. На практике же подключение большого количества оборудования требует достаточного запаса мощности блока питания, поскольку USB-устройства получают питание прямо через USB-коннектор. Как правило, подсоединяются 1–2 устройства, например принтер и сканер.

Важная особенность USB-портов – они поддерживают технологию Plug and Play: все присоединенные к USB-порту устройства конфигурируются автоматически, то есть пользователю не нужно устанавливать для них драйверы, компьютер сделает это сам.

Примечание

Автоматическая установка драйверов возможна для устройств, данные о которых имеются в базе данных драйверов операционной системы. Если в системе нет нужного драйвера, то можно использовать драйвер с диска, идущего в комплект с устройством, либо скачать драйвер из Интернета.

Кроме того, USB-порты поддерживают возможность «горячего» подключения: оборудование может подсоединяться при работающем компьютере.

Обычно на материнской плате не менее двух USB-портов. На хороших материнских платах их может быть шесть-восемь.

Не стоит забывать о том, что устройство, подключенное к USB-порту компьютера, «ворует» у блока питания мощность. Поэтому злоупотреблять с подключениями к USB-порту не стоит.

PS/2. Это параллельный порт, используемый в основном для подключения мыши и клавиатуры. По функциональности он практически идентичен COM-порту, однако более быстрый и компактный (13).

3.1. Общие сведения

13. PS/2-порт (слева) и PS/2-коннектор (справа)


Таких портов на материнской плате ни много ни мало – два. Их больше и не нужно, поскольку подключение нескольких клавиатур и мышей в принципе не предполагается, да и невозможно на аппаратном уровне.

IEE1394. Его еще часто называют FireWire. Это последовательный порт, способный передавать данные со скоростью от 400 Мбит/с и более. Он используется в основном для цифровых видеоустройств, которые требуют максимально быстрой передачи большого объема информации. Часто также к такому порту подсоединяют беспроводные сетевые адаптеры (сетевые карты, мосты, маршрутизаторы, точки доступа и т. п.), подключение которых к обычной сетевой карте приводит к уменьшению скорости передачи данных.

Порты FireWire бывают двух типов. В большинстве настольных компьютеров используются 6-контактные порты, в ноутбуках – 4-контактные (14).

3.1. Общие сведения

14. Порт FireWire: 6-контактный (слева вверху), 4-контактный (справа вверху), контроллер с двумя портами FireWire (внизу)


На материнских платах обычно два, иногда четыре таких порта. Если таковых портов на материнской плате нет, используется плата расширения с FireWire-контроллером.

Ethernet-порт. Это порт для подсоединения компьютера к локальной сети. Он присутствует на всех современных материнских платах. Стандартно в материнскую плату интегрирован сетевой контроллер, рассчитанный на подключение сетевого кабеля с разъемом RJ-45. При этом контроллер способен обеспечивать функционирование сети со скоростью 10/100/1000 Мбит/с сетевого стандарта Ethernet 802.3. Некоторые материнские платы имеют два интегрированных сетевых контроллера (15).

3.1. Общие сведения

15. Интегрированный сетевой контроллер (два правых верхних гнезда)


В последнее время все чаще в материнскую плату интегрируется контроллер стандарта Ethernet 802.11 (Wi-Fi), что является безусловным плюсом и добавляет ей универсальности использования.

Аккумуляторная батарея

Она предназначена для питания CMOS-памяти, в которой хранятся все настройки пользователя, сделанные с помощью BIOS Setup.

Батарея имеет плоскую форму и похожа на большую таблетку (16). Для ее установки используется специальное гнездо с защелкой.

3.1. Общие сведения

16. Аккумуляторная батарея


На рынке присутствует просто огромное количество разнообразных материнских плат для процессоров с разным интерфейсом. Выбор материнской платы, как вы уже поняли, – дело ответственное, поскольку от этого зависит ее «долголетие». В первую очередь, естественно, нужно определиться с процессорным слотом, поскольку не за горами то время, когда вам захочется модернизировать процессор. Не стоит отдавать предпочтение тем, у которых нет будущего, даже если они удовлетворяют сегодняшним потребностям. Когда вам захочется установить другой процессор, вы просто физически не сможете сделать этого. Поэтому рекомендуется выбирать материнские платы только с перспективными процессорными слотами, например Socket 775 для процессоров Intel и Socket АМ2 для процессоров от AMD. Кроме этого, не забудьте о чипсете, поскольку именно от него зависит функциональность материнской платы, в частности поддерживаемые частоты, тип оперативной памяти, качество аудиоконтроллера и т. п.