▷ Kaj je matična plošča in kako deluje

Danes moramo govoriti o matični plošči računalnika. Matična plošča je nedvomno osnovni element za ustvarjanje računalnika, na njej bodo nameščene preostale komponente, kot sta CPU ali RAM, tako da bo stroj zmožen zagnati in delati. Pa si podrobneje poglejmo, kaj je matična plošča in kako deluje.

Kazalo vsebine

Kaj je matična plošča?

Matična plošča je brez dvoma najpomembnejši del računalnika. To je tisto, ki bo določilo, kakšno arhitekturo ima naša ekipa v svojih notranjih komponentah. Vsaka matična plošča bo zasnovana za namestitev določenih komponent ali določenih vrst družin komponent, prav tako pa bo podpirala določene hitrosti in zmogljivosti, ki jih imajo te komponente.

Vse ali skoraj vse komponente, ki so del računalnika, bodo povezane z matično ploščo, zadolžena bo tudi za vzpostavitev komunikacijske vodnice med temi komponentami (CPU, RAM, grafična kartica) in zunanjimi napravami, nameščenimi na njej (miška, tipkovnica, zaslon itd.)

Njegov fizični vidik je elektronski tokokrog določenih dimenzij, v katerem je nameščen niz elementov, kot so čipi, kondenzatorji, komponentni konektorji in električni vodi, ki skupaj tvorijo strukturo računalnika.

Skoraj vsi morajo imeti nameščene štiri osnovne komponente:

• NapajanjeCentralni procesorRAM pomnilnikStorilne enote

Matične plošče so sestavljene iz različnih fizičnih formatov, ki določajo njihove fizične dimenzije.

Formati matične plošče

Oblike, ki jih lahko najdemo na trgu, so naslednje:

E-ATX

Je največji oblikovni faktor, ki ga imamo na trgu. Njene dimenzije so 305 x 330 mm. Te plošče imajo običajno obilo lukenj za razširitvene kartice in veliko možnosti v zvezi z namestitvijo grafičnih kartic v SLI ali Crossfire.

Poleg tega bomo imeli na voljo do 8 rež za namestitev pomnilnika RAM

ATX

Te plošče so na trgu že od leta 1995, saj jih je Intel uvedel. So tudi najpogostejši, ki jih lahko najdemo. Njene dimenzije so 305 x 244 mm, čeprav obstajajo tudi nekatere z nekoliko drugačnimi dimenzijami. Seveda morajo biti luknje za njegovo namestitev v podvozje nameščene točno na standardiziranih mestih.

Ta vrsta matičnih plošč se uporablja za skoraj vse vrste sistemov, pisarniške, igralne igre itd. To je posledica širokih možnosti širitve. Običajno imamo 7 razširitvenih rež in 4 reže za namestitev pomnilnika RAM.

Micro ATX

Matične plošče s to obliko so dimenzije 244 x 244 mm, tako da so precej manjše od prejšnjih, okoli 25%. Te plošče so manjšega formata namenjene pisarniškim delovnim skupinam, ki ne potrebujejo toliko razširitvenih rež in zasedajo tudi manjše podvozje.

Med svojimi možnostmi razširitve ima največ 5 razširitvenih rež, čeprav so običajni 3 in presledki do 4 RAM pomnilnika. Ta vrsta plošč bo potrebovala podvozje, ki je združljivo s pritrditvijo, saj se položaj vijakov razlikuje od plošč ATX.

Mini ITX

To je najmanjši format tablic, ki je na voljo za domače računalnike. Ima dimenzije 170 x 170 mm. Za pritrditev je sestavljen iz štirih lukenj, ki sovpadajo s tistimi, nameščenimi za ATX ploščo.

Na teh ploščah najdemo eno samo razširitveno režo za grafično kartico in dve reži za pomnilnik RAM

Obstajajo tudi drugi, kot je XL-ATX, vendar jih v nizkem / srednjem območju običajno ne vidimo veliko. Samo v območju PREMIUM

Fizikalne komponente matične plošče

To bo daleč najširši del tega članka, saj ima matična plošča številne komponente, ki jih je vredno poimenovati. Začnimo potem.

Čips

Čipset ali "chipset" je niz integriranih vezij, ki so zasnovani za vzpostavitev komunikacije med procesorjem in drugimi komponentami, nameščenimi na matični plošči. Ti elementi so lahko pomnilnik RAM, trdi diski, razširitvene reže ter vhodna in izhodna vrata.

Z razvojem tehnologije matične plošče ti čipi običajno sestavljajo en sam osrednji čip. Poleg tega so ti čipi zasnovani izključno za nabor procesorjev ali določene blagovne znamke in za določene pomnilniške module RAM. Zaradi tega smo pri nakupu matične plošče s trga prisiljeni kupiti tudi združljiv procesor in RAM-module.

Stare matične plošče

Čipset je mogoče integrirati z dvema čipovima in se imenujeta tudi Severni most ali Severni Brigde in Južni most ali Južni most. Vsak od teh čipov je odgovoren za določene naloge, ki jih je treba opraviti:

Severni most: Ta čip je neposredno pritrjen na procesorsko vodilo in ima neposredno komunikacijo z njim in pomnilnikom RAM. Ta avtobus se imenuje tudi Front Side Bus ali (FSB) in je odločilen pri hitrosti in zmogljivosti računalnika. Poleg tega je zadolžen tudi za komunikacijo s pristanišči PCI-Express, saj so ti tisti, ki podpirajo najhitrejše komponente, kot so matična plošča ali novi trdi enoti M.2 in PCI-E za trdno stanje.

Južni most: Ta čip je neposredno povezan s severnim mostom prek Direct Media Interface ali (DMI) vodila. Ta čip je odgovoren za komunikacijo vhodnih in izhodnih naprav ter za njihovo povezavo s severnim mostom. Na primer, trdi diski SATA, USB, požarna žica, omrežna kartica, AUDIO itd.

Sodobne matične plošče

Trenutno se je s pojavom večjedrnih procesorjev, kot sta Intel Core in AMD FX, ta čipset znatno zmanjšal na en čip in tako izginil južni most.

To je zato, ker novi procesorji vgrajujejo pomnilniški krmilnik znotraj njih, zato so neposredno povezani s pomnilniško vodilo RAM. Recimo, da je most FSB vgrajen v procesor, vodila, ki so zadolžene za druge naprave, pa se imenuje Plataform Controller Hub (PCH), ki nadomešča vodilno enoto DMI.

Vrste čipov

Obstaja veliko število čipset modelov. Z vsakim razvojem procesorjev pride tudi do razvoja teh čipov. Kot v vsem, so tudi na trgu nižjega cenovnega razreda za upravljanje z nižjimi ali nižjimi hitrostmi, srednjega in visokega cenovnega razreda, ki ponuja največjo hitrost in podporo za različne grafične kartice in najhitrejši RAM na trgu.

Po besedah ​​proizvajalca procesorjev lahko najdemo čipsete, zasnovane za AMD-jeve procesorje, in čipsete, zasnovane za Intelove procesorje.

Za več informacij o najnovejših modelih označevanja čipov za obe tehnologiji in njihovo primerjavo obiščite naše naslednje članke:

Mikroprocesorska vtičnica

Ker ne bi moglo biti drugače, je na matični plošči tam, kjer mora biti nameščen mikroprocesor in za to bo potrebna vtičnica s fizičnimi konektorji, ki bo to sporočila matični plošči. Obstajata dve vrsti vtičnic:

• PGA (Pid Grid Array): v tej vtičnici je plošča z luknjami za vstavljanje mikroprocesorja v notranjost, ki bo imela kontaktne zatiče za vstavljanje. LGA (Land Grid Array) - Vtičnica ima matrico pozlačenih stikov, ki navezujejo stik med matično ploščo in procesorskim čipom, ki ima samo ravno površino s kontaktnimi točkami.

Tehnologija vstavljanja se imenuje ZIF (Zero Insertion Force) in čip se ne prilega popolnoma v vtičnico, če morate v procesu uporabiti silo.

Tako kot pri procesorjih tudi za namestitev obstaja veliko vrst vtičnic. To pomeni, da je treba pri nakupu matične plošče določene arhitekture pridobiti združljiv z njo procesor.

Poleg tega je vsaka matična plošča zasnovana za proizvajalca procesorjev, zato morata biti tako vtičnica kot čipset združljiva z zadevno blagovno znamko.

Če želite izvedeti več o delovanju procesorja, priporočamo naslednji članek:

• Kaj je procesor in kako deluje?

Reže za pomnilnik RAM

Ti priključki ali vodila so zadolženi za namestitev pomnilniških modulov RAM, ki bodo nameščeni v opremi. Na splošno imajo matične plošče 4 reže ali matične plošče višjega razreda 8.

Te reže so običajno zasnovane tako, da delujejo z dvokanalno tehnologijo ali celo s štirikanalno tehnologijo. Tako kot pri procesorju bo tudi vsaka matična plošča podpirala določeno arhitekturo RAM-a.

Matične plošče imajo trenutno različne vrste RAM reže, čeprav vse sodijo v standard DDR. Na voljo bomo: DDR, DDR2, DDR3 in DDR4

Če želite izvedeti več o tem, kako deluje RAM, priporočamo naš članek:

• Kaj je RAM in kako deluje?

VRM

Kratica za modul regulatorja napetosti. So sklop komponent, ki transformirajo električni tok, ki doseže matično ploščo, v napetosti različnih vrednosti in tokov, tako da jih uporabljajo druge komponente, nameščene na njem. Kljub temu, da ta komponenta ni posebno privlačna, je ključnega pomena za pravilno delovanje komponent in preprečevanje zloma.

Če želite izvedeti več o teh komponentah, obiščite naš članek:

Razširitvene reže

To bodo reže, ki imajo funkcionalnost razširitve strojne opreme, nameščene v naši opremi. V njih lahko namestite grafične kartice, trde diske, omrežne kartice, zvočne kartice itd.

Te reže se trenutno imenujejo PCI-Express ali PCI-E in so nadomestki za tradicionalne PCI. Vsaka razširitvena reža PCI-E ima 1, 2, 4, 8, 16 ali 32 podatkovnih povezav med matično ploščo in povezanimi karticami. To število povezav kodiramo kot predpono x, na primer x1 za eno ali enotno povezavo in x16 za kartico s 16 povezavami, ki se uporabljajo za grafične kartice. Vsaka od teh povezav daje hitrost 250 MB / s.

Če imamo 32 povezav, bodo te podale največjo pasovno širino, torej 8 GB / s v vsako smer za PCIE 1.1. Najpogosteje se uporablja PCI-E x16, ki zagotavlja pasovno širino 4 GB / s (250MB / sx 16) v vsako smer. Ena povezava je približno dvakrat hitrejša od običajne PCI povezave. 8 povezav ima pasovno širino, primerljivo z najhitrejšo različico vodila AGP, ki so stare reže za grafične kartice.

BIOS

BIOS ali Basic Vhodno-Izhodni sistem je pomnilnik ROM, EPROM ali Flash-RAM, ki vsebuje podatke o konfiguraciji matične plošče na najnižji ravni.

V notranjosti BIOS-a je tudi pomnilniški čip, imenovan CMOS, s programom, ki ga shranjuje v notranjost, pa lahko inicializira vse fizične komponente plošče, da se zažene računalnik. Poleg tega je odgovoren za preverjanje napak ali odsotnosti naprav, na primer pomanjkanje RAM-a, CPU-ja ali trdega diska.

BIOS pomnilnik neprekinjeno napaja baterija. Na ta način se ob izklopu naprave podatki in parametri, konfigurirani v računalniku, ne izgubijo. Če je baterija v vsakem primeru izpraznjena ali jo odstranimo, se podatki o BIOS-u povrnejo na privzete vrednosti, vendar se nikoli ne izgubijo.

Zvočna kartica in omrežna kartica

So čipi, zadolženi za obdelavo multimedijskega zvoka naše opreme in omrežne povezave. Njeni čipi se nahajajo v bližini izhodnih vrat matične plošče, zato ga lahko večkrat prepoznamo po prepoznavnosti RealTek, saj je proizvajalec številnih teh naprav, integriranih na matični plošči.

SATA konektorji

To je komunikacijski standard v današnjih računalnikih za povezovanje mehanskih trdih diskov in tudi SSD diskov. V SATA se za prenos podatkov uporablja serijska vodila namesto vzporednih. Je veliko hitrejši od tradicionalne IDE in bolj učinkovit. Poleg tega omogoča vroče povezave naprav in ima veliko manjše in bolj vodljive vodila.

Na matični plošči imamo lahko do 6 ali 10 teh vrat za namestitev trdih diskov. Trenutni standard je zasnovan v SATA 3, ki omogoča prenose do 600 MB / s

Če želite izvedeti več o delovanju trdega diska, priporočamo naslednji članek:

• Kaj je trdi disk in kako deluje?

Priključek M.2

Skoraj vse plošče že imajo ta vrata nameščena. M.2 je nov komunikacijski standard, namenjen srednje- in kratkoročni zamenjavi povezave za pogone SSD SSD. Uporablja tako SATA kot NVMe komunikacijske protokole. M.2 je namenjen izključno za vgradnjo odlagalnih enot, na ta način se izogibamo zasede PCI-E reže. Ta standard nima hitrosti PCI-E, vendar je veliko višji od SATA.

Če želite izvedeti več o delovanju SSD-ja, priporočamo naslednji članek:

• Kaj je SSD in kako deluje?

Konektorji za napajanje

Matična plošča se mora povezati z virom napajanja in za to ima različne vrste napajalnih konektorjev.

ATX

To je tradicionalni priključek, ki napaja matično ploščo v večini svojih komponent. Sestavljen je iz 24 kablov ali zatičev in je običajno nameščen na desni strani, poleg rež RAM.

Moč CPU-ja

Poleg priključka ATX2 imajo skoraj vse nove matične plošče, vsaj ATX, tudi to vrsto priključka, namenjeno izključno napajanju procesorja. Te vrste napajalnikov pomagajo povečati napajanje matične plošče, zlasti v primeru overclocked procesorjev, ki potrebujejo več energije za porabo.

Najdemo 4-pinski konektor CPU (starejši), enega od 8 ali enega od 4 + 6 nožic. Njegove funkcije bodo praktično enake, vse skupaj pa gre z 12V napetostjo.

Zunanji priključki

Ti priključki bodo nameščeni na eni strani matične plošče, skoraj vedno na levi strani. Zadolženi boste za priključitev zunanjih naprav, ki jih imamo v nastavitvi, na primer tiskalnike, miši, tipkovnice, zvočnike, enote za shranjevanje itd. Razlikujemo lahko naslednje vrste:

• PS / 2: Obstajata dva tovrstna vrata, ki sta že praktično v uporabi. Imajo 6 zatičev in so namenjeni povezovanju tipkovnice in miške. Skoraj nobena tipkovnica nima te vrste priključkov, zato jih premika in nadomešča USB USB (Universal Serial Bus): je najbolj razširjeni standard serijske povezave po vsem svetu. Ta priključek je plug and play, zato lahko povežemo vročo napravo, tako da jo operacijski sistem takoj prepozna. Poleg izmenjave podatkov omogoča tudi obrobno poravnavo, zaradi česar je zelo priročna in vsestranska. Trenutno obstajajo štiri različice tega porta, USB 1.1 s hitrostjo 12 Mb / s, USB 2.0 s 480 Mb / s, USB 3.0 s 4, 8 Gb / s in USB 3.1 z 10 Gb / s FireWire: Je standard, podoben USB, vendar se v glavnem uporablja v Ameriki. Imajo praktično enake funkcije kot USB in ima 4 različice, najhitrejša je FireWire s3200 s 3, 2 Gb / s HDMI ali DisplayPort: Ta vrata bodo obstajala, če ima matična plošča integrirano grafično kartico. Je digitalni multimedijski komunikacijski standard, ki omogoča povezovanje video naprav visoke ločljivosti. Tako video kot zvočni signali potujejo skozi ta vrata, zato so še posebej uporabni. Trenutno so praktično popolnoma zamenjali vrata VGA DVI in VGA: vrata za povezavo predhodnika HDMI Ethernet zaslon : vrata za 3, 5-palčni konektor za internetni vhod RJ 45 : Priključek za avdio vhodne ali izhodne naprave

Drugi elementi

• Notranja vrata za USB: na dnu matične plošče so na voljo priključki za razširitev vrat USB naše opreme. Na voljo so vrata USB na ohišju. Notranji zvočni priključki: Tako kot USB ima plošča tudi notranja vrata za povezavo mikrofona in zvočnikov iz vrat, nameščenih v ohišju. Ure: za sinhronizacijo vseh notranjih komponent je potreben niz takt, ki delujejo na različnih frekvencah, odvisno od potreb vsake komponente. Ventilatorski priključki : To so 12V priključki, namenjeni vstavljanju ventilatorjev, kot so CPU ali ventilatorji podvozja. Imajo 4 nožice. Začetna plošča: gre za serijo priključkov za napajanje, na katerih so priključeni gumbi na ohišju, ki so odgovorni za zagon in ponastavitev sistema. Priključeni bodo tudi LED-ji trdega diska in napajanja.

Upravljanje matične plošče

Delovanje matične plošče je precej zapleteno, zaradi velikega števila elementov, nameščenih na njej, in števila avtobusov, namenjenih za izmenjavo informacij. Shematično si ga lahko predstavljamo na naslednji način:

V tej shemi lahko ločimo glavne elemente, ki posegajo v delovanje in upravljanje, in kot referenco vzamemo začetni postopek računalnika:

Prva stvar, ki jo mora matična plošča storiti pred nalaganjem operacijskega sistema s trdega diska, je inicializiranje komponent. Program, ki se nahaja v BIOS-u, je zadolžen za preverjanje vseh naprav, ki so nanj povezane: CPU, RAM in trdi diski na osnovni način. Če katera od njih manjka, je zlomljena ali odkrije druge nepravilnosti, bo matična plošča oddala kodo napake, prevedeno v zvočnih piskih ali tudi s kodo na LED plošči, ki je nameščena na njej.

Ko je faza preverjanja zaključena, se notranji vodnik naloži z informacijami iz shranjevalnih enot. Tu posegata južni most (če obstaja) in severni most.

Po zahtevi informacij s trdih diskov ter vhodno / izhodnih naprav in drugih komponent je za povezovanje procesorja z RAM-om odgovoren severni most. To se izvede prek prednjega vodila ali prednjega stranskega vodila (FSB). Ta bo sestavljen iz 64 niti ali 64 + 64 v primeru uvajanja dvokanalne tehnologije.

Vsekakor bodo podatki o operacijskem sistemu, naloženi v pomnilnik, že zagnani za zagon računalnika.

Hkrati bo severni most poslal grafične signale na grafično kartico, nameščeno v reži CPI-E x16, ki jo neposredno upravlja. Ali v vašem primeru se bo povezala z grafično kartico, nameščeno na sami matični plošči. To stori avtobus FSB.

V vsakem primeru se bo računalnik zagnal, izmenjavo podatkov za obdelavo pa bodo upravljali elementi, povezani v vodilo in čipset.

Končni zaključek in pričakovanja o tem, kaj je matična plošča

Če nam je postala ena stvar, je to, da je delovanje komponent računalnika vse bolj težko razložiti na poenostavljen način. Tehnologija napreduje z neverjetno hitrostjo, elementi pa postajajo bolj zapleteni, bolj funkcionalni in zapleteni.

S hitrostjo, ki jo gremo, je možno, da bo 5 nm ovira dosežena v zelo kratkem času in videli bomo, da velika podjetja načrtujejo, da bodo šla dalje.

Kar se nas tiče, smo navdušeni nad tem napredkom, vse hitrejšo, bolj zapleteno opremo in po ugodni ceni, če gremo na komponente srednjega razreda, ki so prav tako zelo dobre.

Priporočamo tudi naš članek o kvantnih procesorjih

• Kaj je kvantni procesor in kako deluje?

Upamo, da ste s tem člankom izvedeli več o sestavnih delih matične plošče in njenem osnovnem delovanju. Za kakršen koli dvom, pojasnilo ali napako nam ne odlašajte.