Материнська плата (схема). Пристрій і призначення материнської плати

Комп'ютер має багато складових. Однією з найбільш важливих деталей, без яких неможливо уявити його роботу, є материнська плата. Схема цього пристрою досить складна, а воно само включає в себе кілька складових частин. Що в нього входить?

Що таке материнська плата

Так називають пристрій, який є основою побудови обчислювальної системи в техніці. Монтується материнська плата всередині корпусу разом зі своєю системою охолодження і блоком живлення. Для класифікації використовують різні стандарти, що визначають розмір даного пристрою, місце його кріплення, розміщення портів вводу/виводу, шини і роз'ємів (для процесора і оперативної пам'яті). Схема материнській плати в рамках статті буде змальовуватися поступово. І почнемо ми з самої основи.

Друкована плата

На ній розташовуються сигнальні лінії, які з'єднують всі елементи між собою. Якщо їх розмістити занадто близько, то будуть створюватися перешкоди для сигналів. Чим більша довжина лінії і передача даних по ній здійснюється, тим вище рівень нестабільності. Тому можуть виникати збої навіть в роботі дуже дорогих і надійних ЕОМ. Для мінімізації цього ефекту друковану плату створюють багатошаровою, при цьому багаторазово збільшуючи її корисну площу, а також відстань між лініями. У сучасних пристроях використовують частіше всього шість шарів: три є сигнальними, один заземлює і два живлять. На друкованих платах розміщуються всі елементи, які перетворюють її на невід'ємну частину комп'ютера. Сюди відносять і компоненти, і порти. Схема підключення материнської плати дозволяє судити нам, що в майбутньому можна буде приєднати. Так, на сучасних пристроях є з півдесятка роз'ємів для різних пристроїв, крім тих, що будуть розглянуті в рамках статті. Варто відзначити, що більшість розробників материнських плат лояльно ставляться до бажання користувачів своєї продукції вдосконалити її шляхом додавання нових складових (наприклад, оперативної пам'яті).

Чіпсет

Також називається набором системної логіки. Так називають мікросхеми, які разом забезпечують безпроблемне функціонування ОЗУ, центрального процесора, контролерів периферійних пристроїв, відеокарти і інших компонентів, що підключаються до материнській платі. Завдяки ним визначаються основні параметри, якими володіє дане пристрій. Сучасні набори системної логіки, як правило, будують на базі двох компонентів. Кожен з них є окремим чіпсетом. Але вони з'єднані за допомогою високошвидкісної шини. Але схема материнської плати має таку тенденцію, що вони поступово об'єднуються. Завдяки цьому відбувається розвантаження каналів зв'язку з різними доповненнями і периферійними пристроями. Також по мірі розвитку технології інтеграції схеми виходять більш маленькими, дешевими і зменшується споживання енергії ними.

Північний міст

Він контролює і направляє дані, одержувані з чотирьох шин:

Системною.

Пов'язаної з пам'яттю.

Обменивающейся даними з графічним адаптером.

Пов'язаної з південним мостом.

Цей пристрій складається з контролера пам'яті і ряду інтерфейсів. Хоча першу функцію можна вважати морально застарілої з-за того, що такий же пристрій є у всіх сучасних комп'ютерах. Це ж можна сказати і про інтерфейс, що відповідає за графіку.

Південний міст

Це теж важлива частина, яку має практично будь-яка материнська плата. Схема пристрою в даному випадку значно більше. Так, в неї входять такі шини:

Відповідальні за підтримку зв'язку з північним мостом.

Сполучають міст з платами розширення.

Відповідають за обмін даними з іншими ЕОМ або периферійними пристроями.

Займаються зв'язком з жорсткими дисками.

Обслуговують обмін даними з повільними пристроями.

Базова система вводу/виводу (BIOS)

BIOS – це спеціальна програма, яка прошивається в постійному запам'ятовуючому пристрої (ПЗП). БІОС є і в материнській платі, і в інших елементах ЕОМ (відеокартах, контролерах і так далі). Розглянута нами версія має важливість завдяки тому, що при включенні комп'ютера вона перевіряє більшість підключених до неї пристроїв (пам'ять, жорсткі диски, процесор та інше). Потім БІОС ініціалізує контролери, які має материнська плата. Схема, розміщена в статті, дозволяє зрозуміти, що разом з ними запускаються і деякі пристрої і відбувається процес встановлення їх базових параметрів. Якщо все працює без проблем, то БІОС передає керування операційній системі.

Генератор тактової частоти

Це пристрій необхідно для формування високостабільного періодичного сигналу, який синхронізує роботу елементів ЕОМ. Він складається з тактового генератора і кварцового резонатора. Останній сам по собі може створювати сигнали. Але вони не можуть виходити з частотою, яка потрібна для функціонування сучасної пам'яті, шин і процесора. Тому для посилення і використовується тактовий генератор. Від частоти імпульсів багато в чому залежить швидкість, з якою будуть відбуватися обчислення. Так, на будь-яку операцію потрібно певну кількість тактів. Відповідно, чим їх більше в секунду, тим вище продуктивність. Але це твердження є вірним тільки для пристроїв, у яких однакова мікроархітектура. Показник тактової частоти може бути збільшений, завдяки чому зросте продуктивність ЕОМ. Але тут є і мінуси. Так, зменшиться стабільність роботи компонентів комп'ютера, тому після такої операції завжди необхідно перевіряти працездатність. Ще один мінус – внаслідок важких умов роботи можуть пошкодитися різні елементи. Причому характер пошкоджень буде наростаючим.

Інші елементи, якими володіє материнська плата

Схема цього пристрою допомагає зрозуміти, що перераховані вище компоненти – це не все. Що ж є ще крім цього? Важливим є і велика кількість конденсаторів, завдання яких – забезпечувати рівний потік напруги. Вони необхідні через те, що рівень споживання енергії може різко змінитися (що відбувається при зупинці роботи або її відновлення). Конденсатори згладжують скачки напруги. Завдяки цьому підвищується стабільність роботи техніки, а також збільшується термін служби всіх елементів, які є в ЕОМ.

Конкретний приклад

Давайте подивимося, що собою являє схема материнської плати Asus. Як бачите, на зображенні чітко видно великий контролер, який займається широким спектром дій. Так, слід зазначити, що схема материнської плати ноутбука або комп'ютера буде трохи відрізнятися. Так, на першому мало місця, з-за чого доводиться розміщувати якомога щільніше. Звичайно, на комп'ютері не розкидаються місцем, але там ця проблема не стоїть так гостро. Щоб зрозуміти це, вам потрібна схема підключення материнської плати Asus і довільного комп'ютера. Порівняйте, як і що розміщено. У ноутбуці все оптимізовано, будь-який простір на рахунку. Тоді як в комп'ютерах, завдяки наявності системного блоку, де більше вільного місця, над цим особливо не замислюються.

Висновок

Що ж, зараз, думаємо, у вас є гарне уявлення про те, чим є цей пристрій. Нами була розглянута навіть схема материнської плати Asus. Добре доповнюють картину надані в рамках статті малюнки.