Материнская плата

Материнская плата — это основная печатная плата компьютера, на которой находятся шины, или электрические проводники.

Эти шины обеспечивают передачу данных между различными компонентами компьютера. На рисунке 1 показаны различные материнские платы. Материнская плата также называется системной, или основной платой.

На материнскую плату с токопроводящими линиями, соединяющими компоненты платы, напаяны разъемы расширения, микросхема базовой системы ввода-вывода (BIOS), чипсет (набор микросхем сопровождения) и с помощью специальных приспособлений устанавливаются центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), радиатор и вентилятор. Гнезда, внешние и внутренние разъемы и различные порты также расположены на материнской плате.

Форм-фактор материнских плат — их размер и форма. Он также характеризует физическое расположение компонентов и устройств на плате. Форм-фактор определяет форму корпуса компьютера и способ присоединения отдельных компонентов к ней. На рисунке 2 показаны различные существующие форм-факторы для материнских плат.

Наиболее распространенным форм-фактором настольных ПК был AT, основанный на материнской плате IBM AT. Ширина материнской платы AT может достигать приблизительно 26 см. Этот неудобный размер привел к разработке меньших форм-факторов. Местоположение радиаторов и вентиляторов часто мешает использованию гнезд расширения в форм-факторах меньшего размера.

Более новый форм-фактор для материнских плат, ATX, стал улучшением конструкции AT. В корпусе стандарта ATX размещаются интегрированные порты ввода-вывода материнской платы ATX. Блок питания ATX подключается к материнской плате через один 20-штырьковый разъем, а не через одинаковые разъемы P8 и P9, которые использовались в более ранних форм-факторах. Блок питания ATX можно включать и выключать не тумблером, а с помощью сигналов с материнской платы.

Micro-ATX — это форм-фактор меньшего размера, обратно совместимый с ATX. Поскольку точки монтажа материнской платы Micro-ATX являются модификацией тех, что использовались на плате ATX, а панель ввода-вывода идентична на обеих платах, материнскую плату Micro-ATX можно устанавливать в полноразмерные корпуса стандарта ATX.

Поскольку для материнских плат Micro-ATX часто используются те же наборы микросхем (контроллер-концентратор памяти, или «северный мост», и контроллер-концентратор ввода-вывода, или «южный мост») и те же разъемы питания, что и для плат стандарта ATX, для них также можно использовать множество общих компонентов. Тем не менее, корпуса Micro-ATX, как правило, меньше по размеру, чем корпуса ATX, и имеют меньше гнезд расширения.

Некоторые изготовители оборудования имеют собственные форм-факторы, основанные на схеме ATX. По этой причине некоторые материнские платы, блоки питания и другие компоненты бывают несовместимыми со стандартными корпусами ATX.

Форм-фактор ITX получил широкое распространение благодаря своему очень компактному размеру. Существует множество типов материнских плат форм-фактора ITX. Наиболее популярным типом является Mini-ITX. Форм-фактор Mini-ITX использует очень малую мощность, поэтому для его охлаждения не нужны вентиляторы. Материнская плата типа Mini-ITX имеет только одно гнездо PCI для плат расширения. Компьютер на основе форм-фактора Mini-ITX можно использовать в тех случаях, когда громоздкий или шумный компьютер вызывает неудобства.

Важным набором компонентов материнской платы является чипсет (набор микросхем сопровождения). Чипсет состоит из разнообразных интегральных микросхем, напаянных на материнскую плату. Они управляют взаимодействием системного оборудования с ЦП и материнской платой. ЦП устанавливается в разъем или гнездо на материнской плате. Тип устанавливаемого ЦП определяется разъемом на материнской плате.

Чипсет позволяет ЦП связываться и взаимодействовать с другими компонентами компьютера, а также обмениваться данными с системной памятью (ОЗУ), жесткими дисками, видеокартами и другими устройствами вывода. Объем памяти, которую можно добавить к материнской плате, зависит от чипсета. Кроме того, от чипсета также зависит тип разъемов на материнской плате.

Большинство чипсетов разделяются на два различных компонента: контроллер-концентратор памяти, или северный мост, и контроллер-концентратор ввода-вывода, или южный мост. Функции каждого из этих компонентов могут различаться в зависимости от производителя. Северный мост управляет доступом к ОЗУ, видеокарте, а также скоростью их связи с ЦП. В ряде случае видеокарта бывает встроена в северный мост. AMD и Intel производят микросхемы с контроллером памяти, интегрированным в кристалл ЦП. Это улучшает производительность системы и оптимизирует энергопотребление. Южный мост в большинстве случаев отвечает за взаимодействие ЦП с жестким диском, звуковой картой, портами USB и другими портами ввода-вывода.