Материнская плата — нервная система компьютера

Для чего нужна материнская плата?

Что ж, начнем с самого понятного, о котором, в общем, уже все знают.

Назначение материнской платы — предоставить как можно больше возможностей для соединения между собой различных компонентов компьютера.

То есть разные производители согласовывают стандарты обмена данными и питания, реализации физической связи, а производители материнских плат размещают эти разъемы и обеспечивают питание плат. В результате одни компании производят компьютерные устройства, а другие позволяют им подключаться и работать. Фактическое подключение и работу должны обеспечивать материнские платы.

Нервная система человека, и чем она похоже на компьютеры?

Теперь предлагаю рассмотреть нервную систему человека. Однако предупреждаю, что я не врач и в целом рассказ будет таким, что было бы проще проводить параллели.

Центральная нервная система включает в себя все, что находится внутри черепа, а также спинной мозг, периферические органы и все остальное.

То есть нервные окончания, отвечающие за сенсорное восприятие и активацию мышц, а также за передачу сигналов к спинному мозгу и от него. На самом деле, совпадения с компьютерами по названиям уже есть, потому что вместо периферийной нервной системы у нас будут так называемые периферийные устройства, то есть клавиатуры, мыши, принтеры и другие вещи для компьютеров.

И есть некоторые функциональные особенности разных зон.

Функциональное деление нервной системы человека

Начнем с того, что внутри черепа. Ну, во-первых, мы думаем, что это большая часть коры головного мозга.

здесь сложно проводить параллели с компьютерами, так как в компьютерах вычисления и хранение данных выполняются отдельно, а в голове привязка данных формирует как память, так и сам мыслительный процесс, то есть это не нейроны, которые ответственны за это этого, но набор каскадов их взаимных связей, и все вычисления происходят в памяти. В настоящее время существуют экспериментальные вычислительные архитектуры, в которых вычисления выполняются в памяти. Такие вещи иногда называют PIM (процессор в памяти), а иногда — C-RAM (вычислительная RAM).

Это потенциально очень интересная технология, она позволяет уйти от сложной шины данных, больших задержек доступа к памяти, длинных конвейеров обработки данных, но пока это в основном научные эксперименты. Но в мозгу это уже работает в коре. Помимо коры головного мозга он также содержит системы функциональной поддержки.

Например, гипоталамус, который отвечает за функции поддержания всего организма, отвечает за ряд чувств и регулирует работу тех органов, которые отвечают за поддержание гомеостаза.

И все это великолепие должно управлять внешними устройствами, такими как внутренние мышцы и органы, а также получать сигналы от внешних устройств, например, сенсорных клеток под кожей.

Это делается не напрямую, а через дополнительный блок, отвечающий за подключение всех внешних устройств. Все компьютерные, сенсорные и передающие части внешних устройств нервной системы называются соматической нервной системой. Он делится на две категории.

Внутри головы находятся всевозможные контроллеры и внешние устройства, которым требуется слишком большая шина данных для основных мозговых блоков, и поэтому они расположены ближе к вычислительным центрам. Это черепные нервы соматической нервной системы. Например, глаза и все уплотнения, обеспечивающие работу глаз, даже обоняние, слух и т.д., эти блоки тянуть к центральной нервной системе будет очень сложно, поэтому в процессе эволюции включение их непосредственно в общий объем с расчетными зонами оказалось более успешной стратегией. Остальные устройства соматической нервной системы расположены вдали от головы и связаны через специальный блок контроллера, задача которого — передавать сигналы от этих внешних устройств и передавать сигналы этим внешним устройствам. И блокировка этих контроллеров называется спинным мозгом.

он отвечает за интерпретацию определенных сигналов и передачу их в мозг, а также через него сигналы передаются в мышцы.

Следовательно, если нервные волокна повреждены около спинного мозга, некоторые устройства тела могут выпасть. Например, при межпозвонковой грыже отводятся все ступни или ноги, либо при защемлении в шейном отделе позвоночника может исчезнуть сенсорная функция пальцев, то есть возникает онемение части конечностей.

Всего в спинном мозге человека имеется 31 пара линий связи с внешними устройствами.

В этом случае спинной мозг подключается к компьютерной части тоже не напрямую, а через мост Вароли, то есть шину данных между головкой центральной нервной системы и спинным мозгом.

Обобщая все сказанное, кратко рассмотрим схему.

У нас есть компьютер, совмещенный с подсистемой данных, блоки, отвечающие за переключение с внешними датчиками внутри головы, блоки, отвечающие за функциональную производительность, блок, отвечающий за работу с внешними устройствами и данными, а также шины, отвечающие за соединение этих блоков.

В общем, этот рассказ в таком виде был сделан в основном для тех, кто уже знает, из чего состоит материнская плата, чтобы не было так скучно смотреть на то, что уже известно и эти люди уже исходят из описаний функциональных блоков системы нервной системы скорей всего разобрались где процессор PCI-e, где чипсет, где чип Super I / O и тд

Где все эти части в компьютерах?

Что ж, и удивительно — с развитием технологий функциональные зоны в компьютерах начинают все точнее повторять функциональные зоны нервной системы.

Но по сравнению с нервной системой человека у компьютеров есть отличия.

Как я сказал ранее, у нас нет разделения между памятью и расчетами. Этот подход чрезвычайно эффективен, но очень сложен с точки зрения архитектуры.

Однако современные технологии стремятся объединить центральный процессор и оперативную память наиболее эффективным и наилучшим образом. На материнских платах была такая штука под названием Northbridge.

Это контроллер, который находится между центральным процессором и слотами оперативной памяти.

При работе с ним данные сначала поступали на этот контроллер и только от него к процессору, и обе шины, соединяющие три элемента, должны были быть очень большими, то есть обеспечивать высокую пропускную способность. Но со временем возникшие задержки и сложность организации шины вынудили интегрировать северный мост в процессор.

То есть в нашей стране, как в мозгу, пока работа не происходит внутри массива данных, но необходимость интеграции данных с процессором — одна из основных. На материнских платах северный мост ранее был распаян, то есть чип был несъемным, а процессор, как сейчас, обычно можно было менять. Место для установки процессора называется сокетом. То есть розетка — это непосредственно разъем и его характеристики: распиновка, размер и конструкция. Что ж, в розетку вставлен процессор, который производит вычисления.

При этом данные о работе процессора хранятся в оперативной памяти. Оперативная память вставляется в специальные слоты на материнской плате.

А между этими слотами можно увидеть множество дорожек к контроллеру памяти процессора, по сути, это шина, соединяющая их между собой (на фото выше — дорожки нарисованы белой маской, на самом деле вы можете видеть их, они намного тоньше и их намного больше).

В мозгу, как я уже сказал, все одна система.

Но внешние устройства являются внешними как для мозгового компьютера, так и для процессора с памятью. Они должны быть как-то связаны. На самом деле, как и в случае с нервной системой, существуют важные и сложные внешние устройства, которые сложно провести через посредников и которые будут подключены к процессору.

И есть менее важные, которые можно связать через посредников.

Спинной мозг компьютера — это южный мост.

Поскольку в настоящее время серверной комнаты нет, поскольку она интегрирована в процессор, южный мост называется чипсетом.

Нервная система имеет мост, соединяющий спинной мозг. Ее аналог в компьютерах Intel — шина DMI. В современных процессорах Intel по скорости он аналогичен 4-полосному PCI-e третьей версии. Вероятно, в двенадцатом поколении это будет аналог 4-х полосного PCI-e пятой версии.

AMD не называет эту шину каким-либо особым образом, просто говорит, что это 4-полосный PCI-e.

В общем — как ни назови суть — все лишнее в мозгу нужно выбросить куда-то еще. Чипсет собирает большую часть этого излишка. И так же, как и спинной мозг, в чипсете много линий для подключения к внешним устройствам. Они называются High Speed ​​i / o или, если по-русски, «fast speed input output». Допустим, в наборе микросхем Intel Z590 есть 30 таких линий, 6 из которых строго зарезервированы для определенных функций, а 24 могут использоваться для любых внешних устройств. Что ж, в контексте компьютеров вам все еще нужно объяснять, зачем вам нужен набор микросхем и почему бы не интегрировать все это в процессор.

Почему на один и тот же процессор существуют разные чипсеты?

Допустим, вам нужно подключить устройство к процессору через USB 3.1.

Для этого процессор должен понимать протокол данных, используемый USB 3.1. Или, например, вам нужно подключить диск SATA. Для этого необходимо научить процессор понимать протокол sata.

Им всем это нужно? Что ж, с этими двумя примерами, это может понадобиться каждому, но каждому нужен полный набор возможных устройств и поддержка большого их количества.

На самом деле все это было вынесено в отдельный блок набора микросхем, который объединяет все данные, передаваемые процессору, по единому протоколу. Есть наборы микросхем, которые поддерживают большее количество устройств, есть наборы микросхем, поддерживающие меньшее количество устройств. Что ж, большинство портов на материнской плате для подключения к устройствам ведут не к процессору, а к чипсету.

И уже чипсет обеспечивает процессор всем, что ему нужно на данный момент. Это позволяет изготавливать материнские платы разной ценовой категории и разной емкости. Проще говоря, мы можем изменить спинной мозг, который отвечает за состав внешних устройств. Предположим, что если бы нам нужно было 11 рук и 6 ног с 13 пальцами на каждой конечности, то нам понадобился бы другой спинной мозг, который обеспечил бы работу этих конечностей. Медицина до сих пор не позволяет производить такие метаморфозы с человеком, но в компьютерах, если нужно что-то экзотическое, есть чипсет, разработанный под разные нужды. Дверей может быть больше, и это будет дороже, или меньше дверей, и это будет дешевле. Кроме того, чипсет — это не просто хаб для подключения внешних устройств. В набор микросхем входят самые распространенные контроллеры. То есть накопитель SATA не должен иметь возможность переводить данные в протоколы, понятные процессору. Это то, что делает чипсет. Но даже чипсет не все умеет. Кроме того, технология быстро меняется, и набор микросхем можно было просто вывести из употребления. Например, для процессоров с разъемом LGA 775, выпущенных с 2004 по 2009 год, чипсет никогда не поддерживал USB 3.0.

Но материнские платы с USB 3.0 в итоге появились после выпуска этого порта.

И это просто работает. Как я уже сказал, не все линейки чипсетов зарезервированы для определенных функций. Большинство линий свободны, и на этих линиях можно разместить внешние контроллеры, которые будут управлять внешними устройствами и переводить все протоколы в форму, необходимую чипсету для дальнейших операций с центральным процессором.

Поэтому, если чипсет не поддерживает USB 3.0, производитель материнской платы может распаять контроллер USB 3.0, который будет использовать одну из линий ввода-вывода HS. Таким же образом вы можете работать с другими специальными мероприятиями. Допустим, на плате не нужна сетевая карта, а штук 10.

Один контроллер работает, как правило, через чипсет, а еще 9 можно припаять к плате, занимая 9 линий чипсета HS i / o.

Что ж, как правило, производители материнских плат не имеют строгой специализации, так как одни требуют много сетевых карт, другие должны куда-то вставлять карту видеозахвата или звуковую карту, а третьи должны подключать к компьютеру 30 накопителей. Вы не можете производить оплату за каждый список желаний. Поэтому был разработан стандарт универсального подключения. Вначале это был стандарт ISA, в 1990-х его заменил PCI.

А в 2000-х годах PCI сменили на PCI-e. Ну и, соответственно, для чипсета: одна линия PCI-e занимает одну полосу ввода-вывода HS.

В общем, набор микросхем — это набор микросхем, который имеет определенное количество линий данных, которые производители материнских плат могут использовать по своему усмотрению, и производители могут оставить эти линии данных свободными, просто назначив их портам PCI-e, в которые можно вставить больше расширения, которые будут иметь свои собственные контроллеры на борту, которые переводят что-либо в протоколы, совместимые с PCI-e.

Но, как и в случае с нервной системой, есть ряд устройств, к которым необходимо обращаться без посредников.

Напомню, что для мозга, например, это глаза.

Точно так же в компьютерах для видеокарты 16 отдельных линий выделяются непосредственно процессору. А это довольно большая шина, для сравнения, как я уже говорил ранее, всего 4 линии для подключения к чипсету.

Кроме того, будущие процессоры AMD и Intel по-прежнему будут иметь 4 линии PCI-e для подключения диска m.2. В целом это снижает нагрузку на шину чипсета.

Кроме того, к процессору подключаются другие внешние контроллеры. Например, контроллер вывода видео, если в процессор встроена графика.

Кто управляет материнской платой?

Возвращаясь к нервной системе, это гипоталамус.

На компьютерах фоновые задачи управления ресурсами разделены на несколько взаимосвязанных систем.

Их можно разделить на три составляющих. BIOS, микросхема Super I / O и контроллер питания.

BIOS — это в первую очередь программный уровень, в нем также есть оборудование, но не обработка, а обработка — это сам центральный процессор, а также микросхема Super I / O до включения процессора.

На самом деле Super I / O взаимодействует с программным уровнем BIOS при инициализации. Вместе они заняты настройкой системы перед обычным запуском. Что касается самого Super I / O, то раньше его функции были более значимыми. Он содержал контроллеры для мыши и клавиатуры, для аудиоустройств, заботился о питании компьютера в режиме пониженного энергопотребления и, в целом, для управления питанием, кроме того, Super I / o включает контроллер для COM-порта и порта LPT, USB-контроллер и сетевой контроллер. Теперь этот чип подключен через чипсет по шине LPC. Из старых функций некоторые сейчас просто не требуются, а некоторые утеряны, например, процессоры сами отвечают за многие режимы питания, но сам процессор не может отвечать за включение процессора, так как он обесточен. Вы должны понимать, что при выключении компьютера, если бы он был выключен полностью и полностью, он бы включался фиксированным переключателем, а не просто кнопкой, и чтобы не держать процессор под напряжением, держат super i / o, который, нажав кнопку включения, тестирует основную систему, получает данные из раздела SPD оперативной памяти, который содержит конфигурации, опрашивает процессор и набор микросхем, опрашивает память BIOS, получает конфигурации и определяет аппаратное обеспечение компьютера и конец позволяет ему загрузиться. Кроме того, Super I / o имеет возможность работать с датчиками. Думаю, многие знают такую ​​платформу, как Arduino.

Он имеет множество цифровых и аналоговых входов и выходов, и вы можете подключать к нему различные датчики для создания определенных устройств. В компьютере, если вам нужно подключить что-то подобное, скажем, термодатчик или вольтметр, это делается через микросхему Super I / O. Также он поддерживает протокол i2C для работы с более сложными контроллерами. Эта микросхема генерирует сигнал ШИМ для управления вентиляторами, а также получает импульсный сигнал от тахометров вентиляторов. Также именно на этом чипе работают системные часы.

Но, скажем, сетевые контроллеры теперь выделены на набор микросхем, основная часть USB, за исключением клавиатуры и мыши, также является просто набором микросхем USB, и есть платы, на которых порты USB клавиатуры и мыши не отображается, но отображаются порты набора микросхем. COM-порт, порт джойстика, MIDI-разъем, разъем для гибких дисков и LPT на платах, как правило, просто не выпаивают. Да вообще я не нашел информации о том, что все эти порты есть в современных микросхемах Super I / o, потому что эти анахронизмы уже могут быть вырезаны за ненадобностью.

И вообще, этот чип еще не включен в набор микросхем просто из-за необходимости его питания при выключенном компьютере, иначе пришлось бы оставить весь набор микросхем под напряжением.

Также есть разница между Intel и AMD. AMD LPT имеет порт подключения Super I / O, встроенный в процессор, соответственно, а звуковой контроллер, также удаленный из Super I / O, был перемещен в экстра-ядерную часть процессора. У Intel то же самое, но все это связано с чипсетом.

Кроме того, поскольку Super I / O — это средство взаимодействия с датчиками и контроллерами, именно этот чип передает команды контроллеру питания процессора. И уже контроллер питания следит за выполнением команд, проверяя МОП-транзисторы зоны VRM процессора. На канале YouTube было отдельное видео про VRM материнских плат, также было про линии питания и фазы питания и чем они отличаются друг от друга, все сказано, это тоже интересная тема, рекомендую посмотреть VRM.

На сайте также есть текстовая версия видео по VRM: нажмите здесь.

И еще есть небольшие дополнения к этому видео в другом видео:

На плате есть и другие системы питания. Обычно под предусилителем для звука он же усилитель для наушников, выводится отдельный стабилизатор мощности. Иногда делают отдельные стабилизаторы питания и для USB-портов. Например, если у вас есть звуковая карта USB или микрофон USB, лучше использовать материнские платы с выделенным питанием для определенного порта USB, обычно эти USB на задней панели выделяются другим цветом.

В будущем может быть принят новый стандарт для блоков питания: ATX12VO, поэтому материнские платы также будут иметь преобразователи питания с 12 вольт на 5 вольт и 3,3 вольта, которые сейчас есть в блоке питания.

Что ж, если контроллеру требуется напряжение, недоступное от источника питания, то его штанги припаяны, чтобы преобразовать его в необходимое напряжение.

И кратко подведем итоги, из чего состоит материнская плата.

Нажмите, чтобы увеличить

Он состоит из разъема, в который установлен процессор, в который встроен северный мост, то есть контроллер RAM, из слотов RAM и шины, соединяющей память и процессор, также на плате есть разъемы, которые подключаются к процессору. Это 16 линий PCI-e для видеокарты и 4 полосы для диска m.2. Но большая часть разъемов подключается через чипсет, который подключается к процессору шиной, равной 4 линиям PCi-e. Оба устройства подключаются к чипсету напрямую и через внешние контроллеры, а некоторые линии чипсета остаются свободными в слотах PCI-e на материнской плате. А микросхема Super I / O отвечает за управление всей платой и питание устройств на ней. Кроме того, на плате разводят питание компонентов и, при необходимости, силовых преобразователей.

Основные характеристики материнской платы

Форм-фактор

При выборе материнской платы в первую очередь обращайте внимание на ее форм-фактор: E-ATX, Standard ATX или просто ATX, micro-ATX, mini-ITX и mini-STX. Материнская плата элементарно должна поместиться в ваш системный блок. Для лучшей совместимости корпус должен строго соответствовать форм-фактору материнской платы.

Сокет

Следующее, на что следует обратить внимание, — это сокет процессора. Сокет является важным параметром и должен соответствовать сокету процессора. Осторожно! Выбор подходящего сокета зависит не только от компании-производителя — Intel или AMD, но и от линейки, к которой принадлежит тот или иной процессор.

Оперативная память

Учитывайте такие особенности, как количество слотов для установки планок RAM. От этого параметра зависит, сможете ли вы в будущем увеличить объем оперативной памяти на своем «безболезненном» ПК. При необходимости просто добавьте планку памяти в свободный слот, и вам не придется полностью менять оперативную память, что очень дорого. Что касается максимальной частоты, с которой работает оперативная память, то она должна поддерживаться не только контроллером памяти материнской платы, но и процессором. В настоящее время стандарт памяти DDR4 имеет актуальные скоростные характеристики.

Слоты шины PCI-Express и PCI

Если вы планируете установить две видеокарты, убедитесь, что у вас есть как минимум два слота PCI-Express x16. Остальные карты, как правило, выпускаются для формата PCI-Express x1. К ним относятся: звуковые карты, модули Wi-Fi, карты DVB-S2 (для работы со спутниковым сигналом) и т.д. Наличие или отсутствие слотов шины PCI не столь критично. Стандарт считается устаревшим, и разъем может понадобиться только в том случае, если у вас есть карта расширения, которая использует этот слот.

Интерфейс SATA

Материнская плата должна поддерживать интерфейс SATA-III (6 Гбит / с) для подключения HDD и / или SSD на высокой скорости. Чем больше разъемов SATA установлено на материнской плате, тем больше жестких дисков вы сможете использовать.

Интерфейсные разъемы на задней панели

Чем больше интерфейсных разъемов и их разнообразие, тем лучше.

Разъемы и слоты на материнской плате

• Разъем процессора.
• Слоты оперативной памяти (RAM), которые принимают модули оперативной памяти правильного типа.
• Разъем Serial Advanced Technology Attachment (SATA) — требуется для подключения устройств хранения (оптических дисков или жестких дисков). Скорость передачи данных через разъем зависит от версии SATA: современная версия SATA 3 — позволяет передавать данные со скоростью до 6 Гбит / с.
• Разъем PATA (Parallel ATA) является предшественником SATA. Наиболее распространенное имя для IDE. PATA используется для подключения к материнской плате старых носителей, практически не встречающихся на современных материнских платах.
• PCI (Peripheral Component Interconnect) — это шина с низкой пропускной способностью. В основном используется для подключения звуковых и сетевых карт, модемов, модулей Wi-Fi, ТВ-тюнеров и так далее).
• PCI-Express — очень быстрая шина, которая используется для подключения видеокарты. На материнской плате таких шин может быть несколько (зависит от чипсета), что позволяет использовать одновременно несколько видеокарт.
• USB — это разъем, используемый для подключения периферийных устройств. Пользователи обычно знают его как разъем, к которому подключаются флэш-накопитель USB, телефон, цифровая камера и т.д. Есть несколько спецификаций: USB 1.0 — все еще можно найти на старых компьютерах и имеет большую пропускную способность до 12 Мбит / с; последняя версия USB 2.0 — самая распространенная спецификация, скорость передачи данных может достигать 480 Мбит / с; но USB 3.0 — это современный разъем со скоростью передачи данных до 4800 Мбит / с.
• Floppy — разъем для подключения дисковода гибких дисков. В настоящее время такие накопители практически не используются, поэтому на материнских платах этот разъем встречается все реже.
• Разъем, к которому подключено питание. Этот разъем имеет 24 контакта.
• Разъем питания процессора имеет 4 или 8 контактов (это зависит от мощности процессора, совместимого с данной материнской платой).
• Игольчатые гребни, необходимые для подключения охлаждающих устройств, передней панели корпуса (манометры, наушники, микрофон, кнопки сброса и включения, USB) и т.д.
• Выходы звуковой карты (для подключения аудиосистемы и наушников с микрофоном), сетевого адаптера, а на моделях со встроенным графическим процессором — разъемы для подключения монитора (VGA, DVI, HDMI), разъемы для одной клавиатуры и мыши и другие разъемы.

ASUS PRIME B360-PLUS

• Поддерживаемые наборы микросхем: Intel B360;
• ОЗУ DDR4: 64 ГБ до 2666 МГц;
• Встроенная звуковая карта: 7.1CH, HDA, на базе Realtek ALC887;
• Количество портов USB — 14;
• Для форм-факторов: ATX.

В чем эта модель явно хороша, так это в ее низких значениях прогрева, даже когда система находится под полной нагрузкой. Это обеспечивается двумя мощными радиаторными устройствами.

можно подключить два диска M.2. Также есть два слота расширения PCI-E x16. Предоставляется поддержка Cross Fire.

Количество портов USB — 14, этого достаточно для подключения практически всей периферии, доступной пользователю.

Эта модель также может считаться лучшей по соотношению цены и качества.

Интерфейсы IDE и SATA

Следующая часть посвящена интерфейсам запоминающих устройств и считывателей данных.

Большинство домашних и офисных компьютеров используют два интерфейса: IDE и SATA.

Интерфейс Integrated Drive Electronics (IDE) содержит 40-контактный разъем и подключается к жесткому диску или дисководу CD / DVD с помощью гибкого ленточного кабеля. В настоящее время он постепенно выходит из употребления. Но даже на новых материнских платах он по-прежнему присутствует для совместимости со старыми жесткими дисками и дисками.

И разъем IDE, и разъем SATA (Serial Advanced Technology Attachment) содержат ключи для правильного подключения. Старые материнские платы имеют два разъема (канала) IDE: первичный (первичный) и вторичный (вторичный). Обычно жесткие диски рекомендуется подключать к первичному каналу, а диски — к вторичному каналу. Разъем первичного канала часто выделяется синим или красным цветом.

Каждый канал IDE может быть подключен к двум устройствам: ведущему (ведущему) и ведомому (ведомому).

Выбор осуществляется перемычками на устройствах. Если на одном канале оба устройства настроены как ведущие или оба как ведомые, ни одно из них не будет работать. Следовательно, одно из устройств должно быть настроено как ведущее, а другое как ведомое.

Каждое устройство SATA подключается к собственному разъему.

В отличие от IDE, SATA — это последовательный интерфейс, который, однако, обеспечивает более высокую скорость обмена данными. Теперь он почти вытеснил IDE. В настоящее время реализуется третья спецификация: SATA3.

На разных материнских платах может быть разное количество разъемов SATA. Обычно их как минимум 4 (на старых материнских платах их может быть 2).

В старых компьютерах использовались дисководы гибких дисков (FDD). Данные хранились на 5,25-дюймовых дискетах емкостью 360, 720 Кб и 1,2 Мб и 3,5-дюймовых гибких дисках емкостью 720 Кб и 1,44 Мб.

Жесткий диск был подключен к материнской плате 34-контактным гибким ленточным кабелем. FDD отличался низкой скоростью обмена данными и низкой надежностью. К настоящему времени он практически вышел из употребления. А как могло быть иначе, если бы появились жесткие диски объемом в терабайты и компактные флешки с сотнями гигабайт данных?

Что же такое BIOS и в чём его необходимость

BIOS (от англ. Basic Input Output System) считается одной из важнейших микросхем материнской платы, поскольку содержит важные программы непосредственно с завода производителя, необходимые для первоначального запуска компьютера. После включения компьютера и подачи питания на процессор он в первую очередь переключается на микросхему BIOS и не перестает с ней работать, пока компьютер не будет выключен.
Чтобы увидеть работу BIOS, при запуске компьютера обратите внимание на белые надписи на черном фоне — это будет BIOS в работе.

Что делает BIOS? Эта программа нужна для управления основными системами компьютера сразу после включения, а также обеспечивает взаимодействие с клавиатурой и мышью, а также с монитором, в случае ноутбука, с его дисплеем.

Для восстановления настроек БИОСа по умолчанию нужно извлечь отдельный аккумулятор или использовать специальную перемычку, правда перемычка и аккумулятор на разных платах могут находиться в разных местах, но скорее всего они находятся в центре или в правом нижнем углу.

Интерфейс PS/2

На материнской плате также расположены интерфейсы для внешних устройств.

Интерфейсы клавиатуры и мыши имеют шестиконтактные круглые разъемы PS / 2 с клавишами, окрашенными в разные цвета.

Это также надежно, чтобы не перепутать разъемы. Разъем мыши часто бывает зеленого цвета, разъем клавиатуры сиреневого цвета.

Не подключайте и не отключайте клавиатуры и мыши PS / 2, когда они включены, так как это может привести к их повреждению. И хорошо, если только эти устройства сгорят. Будет хуже, если выйдет из строя контроллер этого интерфейса на материнской плате. В некоторых случаях от этой боли можно помочь — подключив блок питания к соответствующей микросхеме через предохранители.

Предохранитель микросхемы (небольшой «кирпичик», припаянный к плате) имеет очень маленький номинал и легко может перегореть при «манипуляциях с переключением.

Вы можете вызвать это с помощью цифрового измерителя. При выходе из строя нужно аккуратно заменить его таким же (или, в крайнем случае, перемычкой из очень тонкой проволоки). Но лучше не рисковать и не менять «на ходу».

Учтите, что предохранитель микросхемы может быть не на всех платах.

Вспомогательные микросхемы

Процессоры и наборы микросхем имеют ограниченные возможности подключения или поддерживаемые устройства, поэтому большинство производителей материнских плат предлагают продукты с дополнительными функциями за счет использования других интегральных схем. Например, это могут быть дополнительные порты SATA или разъемы для подключения старых устройств.

Наша материнская плата Asus не исключение. Например, чип Nuvoton NCT6791D обрабатывает все небольшие разъемы, ведущие к вентиляторам, а также датчики температуры на плате. Расположенный рядом процессор Asmedia ASM1083 обеспечивает поддержку двух устаревших слотов PCI, в отличие от чипа Intel Z97.

Хотя набор микросхем Intel включает сетевой адаптер, Asus сочла целесообразным добавить к карте независимый сетевой контроллер Intel (I218V), чтобы разгрузить ценные высокоскоростные соединения набора микросхем. Этот небольшой квадрат (6 мм) управляет красным разъемом Ethernet, который мы видели в блоке ввода-вывода.

Металлический овал рядом с ним — кварцевый генератор частоты. Сгенерируйте низкочастотные тактовые сигналы для сетевого контроллера.

По тем же причинам на плату был добавлен независимый аудиоконтроллер, в обход имеющегося в чипсете Intel. Как и в случае, когда пользователь предпочитает дискретную видеокарту встроенному видеоконтроллеру в ЦП, причина также в том, что независимый контроллер просто лучше, чем интегрированный набор микросхем.

Но не все дополнительные микросхемы на материнской плате предназначены для замены некоторых функций основных процессоров. Многие из них предназначены для обеспечения общей производительности карты.

Эти небольшие ИС представляют собой переключатели PCI Express, которые помогают процессору и южному мосту управлять 16-полосными слотами PCIe, распределяя полосы между устройствами.

Материнские платы с возможностью разгона процессоров, наборов микросхем и памяти стали обычным явлением, и многие теперь оснащены дополнительными чипами для разгона. В нашем примере карты красный прямоугольник указывает на фирменный чип Asus TPU («TurboV Processor»), который регулирует тактовую частоту и напряжение как можно лучше.

Рядом с этой микросхемой находится небольшая микросхема флеш-памяти Pm25LD512, выделенная синим цветом. Сохраните все настройки разгона при выключении компьютера.

Каждая материнская плата имеет как минимум одну микросхему флэш-памяти и предназначена для хранения BIOS (базовой системы ввода-вывода), операционной системы инициализации оборудования, которая загружает все до Windows, Linux, macOS и т.д.).

Объем памяти этого чипа Winbond составляет всего 8 МБ, но этого более чем достаточно для размещения всего необходимого программного обеспечения. Этот тип флэш-памяти потребляет очень мало энергии и надежно хранит данные в течение десятилетий.

Когда компьютер включен, для максимальной производительности содержимое флэш-памяти копируется непосредственно в кэш ЦП или системную память, а затем загружается оттуда. Однако единственное, с чем этот трюк не сработает, — это время.

Эта материнская плата, как и любая другая, использует батарею CR2032 для питания простой схемы часов. Конечно, аккумулятор не вечный и однажды он придет в негодность, поэтому материнская плата установит дату / время по умолчанию во флеш-памяти.

А раз уж мы говорим о питании, то тут тоже есть о чем рассказать!

Чипсет — основа возможностей материнской платы

Чипсет — это набор микропроцессоров для взаимодействия центрального процессора с остальными электронными компонентами компьютера. Все возможности и дальнейшая работа материнской платы зависят от чипсета.

Сегодняшние чипсеты состоят из двух микросхем, которые называются Южный мост и Северный мост, их легко найти, это самые большие микросхемы после процессора, обычно скрытые под радиаторами охлаждения. Сам чипсет должен быть сопряжен с процессором, что может означать, что не все материнские платы смогут раскрыть потенциал процессора, и наоборот.

От одного и того же знания марки и модели чипсета во многом зависит будущая производительность компьютерной системы, поэтому при выборе материнской платы неплохо знать ее возможности. Чистота, на которой будет работать система, также зависит от набора микросхем материнской платы, а также от объема памяти, емкости установки и количества дополнительных устройств.

Подключение мозга к компьютеру

В центральной части схемы мы видим компонент с маркировкой LGA1150. Так называется сокет, предназначенный для подключения многих процессоров Intel. Буквы LGA обозначают Land Grid Array, популярную технологию упаковки процессоров и других микросхем.

Системы LGA имеют множество маленьких контактов на материнской плате или гнезде для подачи питания на процессор и поддержания его контакта с другими частями компьютера. На фото ниже хорошо виден этот набор контактных штифтов (штырей).

Металлическая рамка служит для равномерного прижатия процессора, но теперь не позволяет нам смотреть на контакты, поэтому мы собираемся ее пока снять.

Желающие могут посчитать количество выводов и убедиться, что их 1150. Цифровое значение в маркировке гнезда LGA1150 означает именно количество выводов. В другой статье мы более подробно рассмотрим разъемы процессоров, но пока имейте в виду, что материнские платы имеют разные разъемы с разным количеством контактов для разных корпусов процессоров.

В целом, чем эффективнее процессор (с точки зрения количества ядер, объема кэш-памяти и т.д.), Тем больше потребуется контактов. Большинство этих контактов используются для связи со следующей важной частью материнской платы.

Импульсный стабилизатор

Электронику материнской платы условно можно разделить на несколько частей.

Один из них — импульсный стабилизатор напряжения ядра процессора. Дело в том, что блок питания компьютера выдает напряжения + 3,3В, + 5В, + 12В, -12В, а это строго установлено стандартами. А для питания ядра (ядра) процессора используется напряжение чуть выше 1 В.

Процессор может потреблять десятки ватт, например через стабилизатор проходят токи в десятки ампер! Стабилизатор выполнен на полевых транзисторах (FET) и обычно располагается в непосредственной близости от процессора. Это, пожалуй, самая нагруженная деталь, и вероятность ее выхода из строя повышается.

Чаще всего выходят из строя конденсаторы фильтра, реже выходят из строя полевые транзисторы. В фильтре используются специальные электролитические конденсаторы с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением). Несмотря на низкие значения этого значения (сотые доли Ом), конденсаторы все же работают в тяжелых условиях.

желание снизить общее значение ESR вызвано использованием нескольких конденсаторов, соединенных параллельно (а не одного или двух большей емкости). Их эквивалентные резисторы также подключены параллельно, поэтому общее ESR уменьшается. Чем ниже эквивалентное значение сопротивления, тем меньше будет нагреваться конденсатор.

GIGABYTE H310M S2H 2.0

• Поддерживаемые наборы микросхем: Intel H310;
• ОЗУ DDR4: 32 ГБ до 2666 МГц;
• Встроенная звуковая карта: 7.1CH, HDA, на базе Realtek ALC887;
• Количество портов USB — 10;
• Для форм-факторов:

Еще одна материнская плата от того же производителя. Адаптирован для процессоров Intel. По мощности, даже по разгону, это аналог AMD серии A 320 для процессоров.

Пользователь получает два слота RAM с двухканальным режимом работы. Благодаря этому вы можете значительно «повысить» производительность ПК. Поскольку процессоры Intel не сильно зависят от значений частоты памяти, максимальное значение также составляет 2 555 мегагерц. При этом можно установить до 32гб ОЗУ, чего, как говорится, «за глаза».

Есть разъём для привода M.2. 10 портов USB — хоть и не так много, как в предыдущей модели, но для большинства пользователей этого более чем достаточно. При желании можно будет подключить всю имеющуюся периферию.

Благодаря поддержке форм-фактора MicroATX эту карту можно установить практически в любой корпус.