Які основні елементи розміщені на материнській платі

Призначення, основні елементи та пристрій материнської плати

Материнська плата - це головна монтажна деталь, до якої підключаються внутрішні компоненти та зовнішні, периферійні пристрої. Вона є базовим елементом будь-якого настільного, переносного, планшетного чи кишенькового комп'ютера. У цій публікації буде розглянуто влаштування материнської плати, а також призначення її основних компонентів.

Материнська плата забезпечує взаємодію різних пристроїв ПК. Обов'язковими її елементами є роз'єм чи socket процесора (ЦП), чіп-сет, конектори для модулів пам'яті. Крім цього, обов'язковими елементами ПК є мікросхема BIOS, контролери, різні роз'єми для подачі живлення, конектори підключення елементів і пристроїв комп'ютера.

Мікросхема BIOS

BIOS є мікросхемою, з певними тестовими та завантажувальними програмами для ЦП, адже на початковому етапі процесор ще не знає, як працювати з усіма пристроями, розташованими в ПК. Знаходиться ця мікросхема в безпосередній близькості від ЦП і запитана від окремої батарейки - "таблетки", розташованої на платі, поряд зі слотами розширення.

Початкове тестування відбувається без участі процесора. Тільки після перевірки електронних елементів комп'ютера щодо відсутності короткого замикання, і відповідності струмів в БП, BIOS «дозволяє» подавати блоку живлення необхідний струм на плату і процесор.
Після цього ЦП зчитує з БІОС певний алгоритм дій, завдяки яким відбувається тестування працездатності всіх компонентів ПК. Якщо все гаразд, то провадиться запуск операційної системи, розташованої на «вінчестері».Після цього все управління ПК передається виключно операційній системі.

Завдяки своїй роботі, BIOS непомітно для користувача виконує одну з найважливіших функцій комп'ютера.

Роз'єм центрального процесора

Роз'єм або socket процесора, на материнській платі найбільший.

Він є прямокутним або квадратним конектором з безліччю отворів-контактів, розташованим по його периметру.
Слотовий роз'єм (від анг. «щілина») являє собою довгий ряд контактів, розташованих у пластмасовому корпусі. Він призначений для вертикального монтажу ЦП.

Призначення та конструктивні особливості чіпсету

Чіпсет материнської плати зазвичай являє собою дві різні мікросхеми, які називаються «північним» і «південним» мостом. ланкою між апаратною частиною та процесором ПК. чіпсет, що складається з однієї мікросхеми. Це пов'язано з конструктивними особливостями процесора, що взяв на себе функції південного моста.

Північний міст здійснює зв'язок ЦП з найбільш швидкими компонентами ПК і з південним мостом.

Північний міст пов'язаний із ЦП високошвидкісною шиною.Найбільш сучасною, на сьогоднішній день, вважається шина QPI від компанії Intel.
Для зв'язку моста з відеоадаптером може використовуватися шина AGP 3.0, або PCI Еxpress 3.0, масовий випуск якої розпочався з 2012 року.
Мікросхеми мостів по одному з представлених інтерфейсів: PCI, Hub Link, DMI або HyperTransport.

Південна частина чіпсету, погоджує роботу повільніших компонентів ПК, а також забезпечує передачу даних з цих компонентів на північний чіп.

Південний міст складається з контролерів: для зв'язку з північною частиною чіпсету, платами розширення, периферійними пристроями та компонентами, жорсткими дисками та іншими повільними пристроями

Найбільш поширеними інтерфейсами, у сучасних ПК вважаються: USB 2.0 - 3.0; WI-FI та Ethernet. Для зв'язку південного мосту із жорсткими дисками використовуються шини PCI, а також сучасніші шини з SATA та SCSI та SAS. Для узгодження роботи мосту з BIOS найчастіше використовується шина LPС із тактовою частотою 33,3 МГц.

Конектори модулів пам'яті та інших плат розширення

У кожному комп'ютері існує тимчасове сховище інформації, що називається оперативною пам'яттю. Вона є модуль з кількома мікросхемами на борту, який монтується в спеціальні роз'єми, так звані слоти. Як правило, вони розташовані поруч із процесором та північною частиною чіпсету. Слоти модулів пам'яті оснащені замками, які виготовлені із захистом від неправильного монтажу. Кількість їх варіюється від 2-х до 6, залежно від вартості «материнки» та її форм-фактора.

Важливим компонентом материнської плати є слот PCI-Express для підключення дискретного відеоадаптера, без якого неможливе виведення зображення на монітор (якщо тільки в комп'ютері немає інтегрованої відеокарти).

Крім перерахованих вище слотів, на платі розташовані штирьові роз'єми для підключення шин передачі даних жорстких дисків. Раніше для цього використовувався інтерфейс IDE. На сучасних ПК найчастіше використовується інтерфейс SATA.

На будь-якій «материнці» обов'язково є порти, для підключення додаткових периферійних пристроїв. Як правило, основний набір включає: роз'єми живлення вентиляторів і кнопок, розташованих на панелі системного блоку; світлодіодів, що сигналізують про роботу «вінчестера» та наявність живлення. Крім того, на задній частині плати знаходиться кілька портів USB; роз'єм LAN для підключення кабелю до мережі; конектори аудіовходу та виходу; роз'єм HDMI та ін. У більшості моделей можна зустріти роз'єми PS/2 для підключення клавіатури та маніпулятора.

Для живлення материнської плати, а також всіх електронних та механічних компонентів, на ній встановлений 20 або 24 контактний роз'єм, на який приходить напруга від блока живлення, розташованого в корпусі ПК.

Не впевнені у виборі моделі МП – довіртеся нашій компанії! Підберемо оптимальну модель.

Типи системної плати

Форм фактор материнської плати – це певний стандарт, завдяки якому визначається розмір системної плати, її спосіб кріплення в корпусі ПК, наявність та розташування портів та інтерфейсів шин, а також роз'ємів ЦП та оперативної пам'яті.

В даний час існує декілька форм-факторів системних плат:

ATX – найбільша за величиною материнська плата, яка має багато слотів та зручне розташування портів вода – виводу.
EATX – це системна плата, що нічим не відрізняється від АТХ, крім розмірів, які становлять 30,5 см. х33 см.
MicroATX – це зменшений варіант материнської плати АТХ.Вона була розроблена для ПК, яким не потрібна зміна конфігурації, тому вона має 4 слоти розширення. Як правило, такі плати оснащені 24 піновим роз'ємом живлення та мають розміри, 24, 5 см. х 24,5 см.
BTX – материнська плата, розроблена до створення невеликих системних блоків. Тим не менш, вона має 7 слотів розширення за розмірів 26.7 х 32.5 см.
Мікро BTX є зменшеною копією «материнки» ВТХ, яка має 4 слоти розширення та розміри 26.7 х 26.4 см.
MiniITX – найменша, із сучасних системних плат для комп'ютера. Її розміри становлять 17 див на 17 див.
SSIEEB та SSIСEB. Материнські плати цих форм-факторів використовуються для створення серверів. Розміри становлять: 30.5 x 33.0 см і відповідно 30.5 x 25.9 см.

Якщо ви вирішили зібрати ПК, ми рекомендуємо використовувати для цього материнську плату, форм-фактора АТХ. Багато вільного простору та можливостей для зміни конфігурації, дозволить повною мірою отримати задоволення від складання та використання домашнього ПК.

Наочний пристрій материнської плати комп'ютера

Сучасні материнські плати складаються з багатьох різних компонентів. Пристрій материнської плати комп'ютера такий, що вона містить у собі: транзистори (мосфети), клокери, резистори, електролітичні та керамічні конденсатори, діоди, котушки індуктивності, а також різні мікрочіпи, які припаюються безпосередньо до материнської плати.

Сама ж материнська плата (мати) є шматком багатошарового текстоліту, на якому найтоншим шаром нанесені доріжки (провідники). Шари в ньому розташовуються приблизно так, як поверхи в багатоповерхових будинках, а їх кількість може досягати від 10 до 15.

Мосфети необхідні посилення, генерації і перетворення електричних сигналів. Резистори потрібні створення в електричної ланцюга опору, забезпечуючи цим регулювання електричної енергії між елементами материнської плати. Клокери необхідні формування тактових частот, що використовуються на материнській платі та в процесорі. Конденсатори потрібні для вирівнювання напруги або блокування струму в ланцюзі.

Вони (конденсатори) мають властивість виходити з ладу і буквально надуватися. І, нарешті, котушка (дросель) - використовується для пом'якшення стрибків струму при запуску, дуже часто дроселя мають біля сокету процесора. Всі інші компоненти материнської плати умовно можна поділити на групи:

Різноманітні порти для підключення як внутрішніх пристроїв (сокет процесора, слоти ОЗУ, слоти відеокарти), так і зовнішніх жорстких дисків, оптичних приводів, USB накопичувачів.
Рознімання живлення: процесора, вентиляторів. На самій материнці є найголовніший 24-pin порт живлення, яким вона отримує харчування від БП.
Рознімання на задній «стінці» системного блоку, це аж цілий блок портів для підключення пристроїв «введення-виведення»: монітора, принтера, мишок, клавіатури, динаміків, мережевого кабелю та ін.
Радіатори та трубки охолодження.
Перемички (керуючі штирі), генератори тактових частот (клокери) та батарейка, чіпи (BIOS, аудіочип та ін.). До чіпів ще можна віднести північний та південний «мости», або по-іншому – чіпсет.

Отже, перед вами схема материнської плати. Почнемо, мабуть, із чіпсету. А складається він із двох компонентів: південного мосту та північного мосту. Цим специфічним терміном «міст» - позначається набір мікросхем, які відповідають за роботу всіх компонентів материнської плати та їхнього зв'язку з процесором.Чіпсет не випадково ділиться на дві складові: північну та південну, адже на них покладаються принципово різні завдання.

Наприклад, північний міст далеко не просто так називається, а саме через своє становище щодо центру материнської плати. Північний міст завжди знаходиться ближче до процесора (а в сучасних пк він взагалі вже вбудований в сам процесор, починаючи з процесорів на базі архітектур Intel Nehalem і AMD Sledgehammer) і забезпечує зв'язок між ним, оперативною пам'яттю та графічним прискорювачем (відеокартою).

Південний - відповідає за роботу всіх периферійних пристроїв, включаючи принтер, сканер, флеш-накопичувачі, зовнішні жорсткі диски і т.п.). А також уможливлює роботу: базової системи "введення-виведення" (BIOS), аудіочипу та інтернету. Між собою північний та південний мости також «спілкуються» за певним протоколом. А сам чіпсет зв'язується з процесором за такими інтерфейсами: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.
Докладніше про чіпсет я вже писав в одній зі своїх попередніх статей, а саме ось тут.

Ледве правіше чіпсету розташовується процесорний сокет, зверніть увагу на скупчення тих самих котушок (дросселів), які, як уже згадувалося вище, виробник намагається розташувати ближче до процесора. З чим конкретно це пов'язано стверджувати не беруся, але якщо хтось у коментарях напише свою версію — буду вдячний (неправильні відповіді теж приймаються).

А ще зверніть увагу на велику кількість радіаторів охолодження, один розташований прямо над процесорним сокетом, а два інших - на північному та південному мостах.Це дійсно необхідність, адже в процесі роботи деякі зони материнської плати нагріваються дуже відчутно, а без належного охолодження пайка, наприклад, на південному мосту може зруйнуватися і наш південний міст піде у вільне плавання, або, гірше, просто згорить. Крім того, на процесор зазвичай ставиться кулер, у якого теж є свій окремий радіатор, що ефективно відводить тепло.

Система охолодження материнської плати може бути представлена не тільки у вигляді звичайного радіатора, але і у вигляді рідинного охолодження з трубками + радіатори, що підводять, як на фото вище

Процесор живиться від материнської плати через спеціальний 4-х піновий роз'єм (на схемі він позначений як "P4"), а сама материнка - через 24-х піновий роз'єм, на фото він знаходиться в самому низу. Також, енергія потрібна і різним вентиляторам та кулерам, яких може бути більше 3. Процесорний кулер підключається через 4-х контактний роз'єм, який розташований найближче до сокету. Інші вентилятори запитуються від трьох контактних роз'ємів, які «натикані» по всій платі.

Якщо перевести погляд у лівий нижній кут, можна побачити невелику круглу батарейку, без якої всі налаштування BIOSу, у тому числі поточний час і дата, будуть видалені. Термін служби такої батарейки рідко перевищує поріг у 7 років, іншими словами, якщо ви на своєму комп'ютері виявили подібну проблему (щоразу при включенні збивається час і дата), насамперед поміняйте батарейку, благо коштує вона зовсім не дорого і знайти її можна практично в будь-який комп'ютерний магазин.

Також по всій материнській платі розміщені всілякі інтегральні мікросхеми, до них можна віднести:

Аудіо-чіп
Контролери портів (1394 та SATA)
Super I/O чіп
FirmWare Hub (FWH) чіп
Чіпсет для бездротових мереж

Для будь-яких портів має бути передбачений свій контролер, інакше вони не працюватимуть. Контролер USB-портів на схемі не видно, просто тому, що він вбудований в південний міст, як ви вже могли здогадатися. FWH відповідає за роботу BIOS. А ось із чіпом Super I/O не все так просто. Він виконує цілу низку функцій, в ньому знаходяться: контролер флоппі-дисків (які «конкретно» застаріли і нині не використовуються), датчик температури та швидкості обертання вентилятора (кулера), а ще він відповідає за інфрачервоний порт та клавіатуру з мишею, тільки не usb, а ps/2. Знайти чіп Super I/O на материнці можна за назвою виробника, зокрема: Fintek, ITE, National Semiconductor, Nuvoton, SMSC, VIA та Winbond.

Порт 1394 (він же FireWire) використовується для підключення різних мультимедійних пристроїв, наприклад ip-камер, і є значно швидше, ніж usb. Про роз'єми (гнізда) задньої панелі розповідати тут не бачу сенсу, бо це тема окремої статті (а ця і так уже вийшла велика), ну а про інші порти, такі як: ATA(IDE), SATA я вже згадував у статті під назвою "інтерфейси жорсткого диска", рекомендую до прочитання.

Перемички, вони ж перемикачі, вони ж джампери (Jumpers) виконують відразу кілька завдань. За допомогою них ви можете запустити аварійне відновлення біосу, переключити та налаштувати звуковий чіп, виконати скидання налаштувань біосу та багато іншого. Все залежить від конкретного виробника материнки. Якщо йдеться про ігрові моделі, у них можуть зустрічатися джампери, що дозволяють «розганяти» ОЗУ або материнську плату, змінювати пріоритети завантаження жорстких дисків і т.д. Якось я спробую розповісти про це докладніше (але вже не в цій статті).

Ну і пару слів про так звану "FPanel", або по-іншому роз'єм передньої панелі.На схемі вони позначені як «конектори передньої панелі». На фото ви можете бачити дроти з колодками, які саме підключаються до цих штирьків на материнській платі. Однак, тут важливо дотриматись певної послідовності підключення, інакше всі кнопки та індикатори не працюватимуть. А що взагалі туди підключається? А ось що: кнопка подачі живлення та перезавантаження комп'ютера, індикатор завантаження жорсткого диска, вбудований динамік (піщалка).

Знову ж таки, для кожної плати може бути своя послідовність і полярність підключення, все це, як правило, обов'язково вказується на перших сторінках інструкції до вашої материнської плати. Якщо такої інструкції у вас немає або ви купували мат. плату з рук - спробуйте знайти її в інтернеті. Конкретно для плати ASUS P5AD2-E, що розглядається в даній статті, така послідовність:

Основні компоненти материнської плати

Материнська плата – це основа будь-якого комп'ютера. Материнські плати є у настільних комп'ютерах, ноутбуках, планшетах та навіть смартфонах. Але, у цій статті ми вивчатимемо материнські плати, призначені для використання у звичайних настільних комп'ютерах. Ми розглянемо пристрій материнських плат, і навіть основні компоненти материнської плати.

Перше, що впадає у вічі після відкриття кришки настільного комп'ютера, це материнська плата. Вона є найбільшою платою всередині комп'ютера, і решта компонентів підключаються саме до неї. Таким чином, материнська плата це основа комп'ютера, його фундамент, на якому будується комп'ютер.

Основні компоненти материнської плати настільного комп'ютера

Роз'єм для встановлення процесора

Роз'єм для встановлення процесора це прямокутне посадкове місце, на яке встановлюється процесор. У більшості випадків роз'єм для установки процесора розміщується у верхній частині материнської плати приблизно по середині плати.

Рознімання для встановлення процесора відрізняються в залежності від виробника процесора (Intel або AMD), а також в залежності від конкретної моделі процесора. Універсальних материнських плат немає. Материнська плата завжди підтримує процесори лише одного типу. Це потрібно враховувати при виборі процесора та плати.

Інформацію про підтримувані процесори можна знайти на офіційному сайті виробника материнської плати.

Чіпсет це основний компонент материнської плати. Як правило, чіпсет знаходиться набагато нижче за процесор. Це найбільша мікросхема на платі, і вона закрита радіатором.

Чіпсет відповідає за роботу всієї плати, а також за взаємодію процесора з іншими компонентами комп'ютера. Від моделі чіпсету залежить, які можливості матиме материнська плата і комп'ютер в цілому. У дешеві материнські плати вбудовуються прості чіпсети, які обмежують функціональність комп'ютера. Наприклад, всі процесори Sandy Bridge оснащуються вбудованим графічним прискорювачем, але використовувати цей графічний прискорювач можуть лише плати з чіпсетом Z68.

При виборі материнської плати дуже важливо враховувати на основі якого чіпсету вона побудована і які можливості має той чи інший чіпсет.

У старіших комп'ютерах чіпсет і двох мікросхем. Ці мікросхеми називаються північним та південними мостами. Починаючи з процесорів на базі архітектур Intel Nehalem та AMD Sledgehammer, можливості північного мосту вбудовуються прямо в процесор.Тому на платі розміщується лише одна мікросхема чіпсету.

Слоти для встановлення оперативної пам'яті

Слоти для встановлення оперативної пам'яті – це довгі роз'єми праворуч або по обидва боки від процесора. На платі може бути встановлено 2, 4, 8 та більше слотів для оперативної пам'яті. Але, як правило, кількість слотів невелика.

Слоти оперативної пам'яті можуть бути різних типів (DDR1, DDR2, DDR3). Перед покупкою оперативної пам'яті необхідно дізнатися тип пам'яті, кількість слотів на материнській платі, а також максимальний обсяг пам'яті, які підтримує плата. Цю інформацію можна отримати на офіційному сайті виробника плати.

Слоти розширення - це слоти в нижній частині плати. На відміну від слотів оперативної пам'яті, які розміщуються вертикально, слоти розширення розташовані горизонтально. Крім цього, плати, встановлені в слоти розширення, кріпляться до корпусу комп'ютера за допомогою спеціального гвинта.

На даний момент використовуються лише два типи слотів розширення. Це PCI Express та PCI. Відеокарти встановлюються у слоти PCI Express. Інші плати (звукові плати, ТВ-тюнери тощо) можуть встановлюватися як у PCI Express, так і в PCI.

SATA рознімання – це рознімання, призначені для підключення жорстких дисків, оптичних дисководів, а також SSD накопичувачів.

Як правило, SATA рознімання позначаються червоним кольором і розміщуються в нижній частині материнської плати.

Рознімання живлення це роз'єм, за допомогою якого материнська плата отримує живлення від блока живлення. Як правило, цей роз'єм пофарбований білим кольором і розміщується у правій частині материнської плати.

Автор сайту comp-security.net, автор понад 2000 статей про ремонт комп'ютерів, роботу з програмами, налаштування операційних систем.

Задайте питання у коментарях під статтею або на сторінці «Задати питання», і ви обов'язково отримаєте відповідь.