Что такое материнская плата или системная плата и для чего она нужна?

Материнская или системная плата компьютера и её компонеты

Раньше я вел очень активную жизнь: играл в теннис, футбол, занимался шахматами и стрельбой, участвовал в автогонках, соблазнял красивых девушек… Но все закончилось, когда сгорела материнская плата на компьютере!

Неизвестный автор

Наверняка любой пользователь, даже самый безнадежный «чайник», когда-либо слышал это словосочетание – «материнская плата». И это неудивительно – ведь от качества и возможностей этого элемента компьютера во многом зависит надежность и эффективность работы ПК, а, следовательно, этот компьютерный термин пользуется большой популярностью.

Каждый компьютер – это сложное устройство, в котором расположено множество узлов и микросхем. Казалось бы, разместить их всех так, чтобы они друг другу не мешали и могли бы эффективно взаимодействовать – это непосильная задача для конструкторов. Но решение этой задачи было найдено – оказывается, достаточно разместить все самые важные микросхемы, в том числе, и процессор, на одной-единственной большой плате.

Функции и устройство современной системной платы

Итак, материнская плата компьютера (по-английски пишется, как motherboard, этот термин мы тоже будем употреблять в дальнейшем), также называемая системной платой – основное устройство персонального компьютера. Ее главное назначение – связывать и объединять в единое целое все узлы и компоненты компьютера. Многие узлы физически размещаются на motherboard, а другие связаны с ней при помощи кабелей.

Главные функции motherboard:

1. Размещение основных узлов и систем ПК
2. Интеграция основных узлов и систем ПК
3. Снабжение питанием основных узлов и систем ПК

Какие устройства размещаются на материнской плате:

• Разъем для процессора
• Чипсет
• Слоты расширения
• Разъемы памяти
• Разъемы для подключения дисководов
• Шины
• Порты
• Микросхема BIOS
• Сетевая карта (опционально)
• Видеокарта (опционально)
• Звуковая карта (опционально)

Материнская плата крепится при помощи специальных винтов в корпусе компьютера. На практике замена системной платы означает, по сути, и обновление всего компьютера.

Следует учесть, что форм-фактор, то есть стандартизированный типоразмер motherboard привязан к форм-фактору системного блока, и материнская плата, имеющая определенный форм-фактор, вряд ли встанет в системный блок, предназначенный для другого форм-фактора.

Пожалуй, самая известная функция motherboard – это размещение слотов для плат расширения, выводы которых располагаются в тыльной части системного блока. Наверняка, далеко не все пользователи занимались заменой самой motherboard в корпусе компьютера, а также модернизацией процессора, но большинству, наверное, известен процесс замены или добавления плат расширения в слоты на материнской плате. Кстати, материнская плата называется материнской именно по отношению к дочерним платам, то есть платам, расположенным в слотах расширения.

Значительное число современных плат содержит многие встроенные элементы, которые раньше могли работать только через слоты расширения – это видеокарта, сетевая карта, звуковая карта, и.т.д. Обычно это устройства начального уровня, очень дешевые и предназначенные для нетребовательных пользователей. Однако эти устройства, как правило, очень незначительно увеличивают стоимость всей системы и заодно освобождают слоты расширения для чего-то более важного. К тому же, наличие этих устройств не мешает пользователю произвести модернизацию системы, например, заядлый геймер всегда может поставить вместо простенькой «видяхи» последнюю версию навороченного трехмерного акселератора. При этом устройство, установленное в слот расширения, всегда будет иметь приоритет перед встроенным.

Пару слов стоит сказать о технологии изготовления материнских плат. Материалом для материнских плат обычно служит стеклотекстолит, на который нанесены проводящие дорожки из металла. Таких слоев текстолита в плате может быть несколько. Сверху плата покрыта диэлектрическим лаком, обычно зеленого цвета.

История системных плат

Идея единой платы для интеграции всех элементов завоевала себе место далеко не сразу. В первые годы существования ПК были широко распространены так называемые объединительные платы, то есть платы, на которых размещались не все функциональные блоки компьютера. Эти блоки размещались на разных платах, которые вставлялись в слоты расширения объединительной платы – это могли быть и чипсеты, контроллеры дисководов, портов и даже сам процессор. Но потом от подобной схемы пришлось отказаться (и первой пример этому подала фирма IBM) в связи с удешевлением интегрированных материнских плат современного типа, на которых размещались все компоненты, а также в связи с трудностями, которые возникали при модернизации компьютеров на объединительных платах.

В первых материнских платах современного типа, однако, процессор, как и память, были несъемными. Впоследствии появились разъемы для памяти и сокеты для процессоров. Это усовершенствование значительно упростило модернизацию компьютера.

Сначала среди системных плат был распространен форм-фактор AT, ведущий начало от материнских плат компьютеров архитектуры AT. Но платы подобного размера были очень большими, и поэтому чаще использовался форм-фактор Baby-AT.

Форм-факторы современных системных плат

На смену AT в середине 1990-х пришел форм-фактор ATX. В настоящее время форм-фактор AT и производные от него типы материнских плат практически не используются в современных ПК.

Преимущества, которые принес форм-фактор ATX по сравнению с AT:

• Более удобные габариты, увеличение свободного места в корпусе.
• Сократилось расстояние между платой и дисководами, что позволило уменьшить длину кабелей.
• Сокет процессора расположен ближе к вентилятору системного блока, что позволяет улучшить охлаждение процессора.
• Возможность управления питанием компьютера.
• Питание процессора от системного блока без преобразователя напряжения.
• Размещение портов на самой материнской плате.
• Более удобное размещение разъемов для плат расширения.
• Наличие единого контакта для кабеля питания

Форм-фактор ATX и производные от него форм-факторы mATX (micro ATX), mini-ATX и серверный форм-фактор EATX (Extended ATX) и сейчас являются наиболее распространенными в большинстве компьютеров.

Существует также более новый форм-фактор motherboard BTX, разработанный в 2003 г, однако низвергнуть ATX с пьедестала он так до сих пор и не смог.

Сравнительные габариты плат некоторых форматов (ДхШ, мм):

• AT – 351 × 305
• Baby AT – 330 x 216
• EATX – 330 × 305
• ATX – 305 × 244
• miniATX – 284 × 208
• mATX – 244 × 244
• BTX – 325 x 267

Настройка системной платы

Как правило, для современной motherboard доступны не только такие функции, как апгрейд отдельных элементов, например, процессора, памяти и плат расширения, но и настройка основных параметров работы системной платы и процессора, таких, как частота работы системной шины и процессора, коэффициент умножения частоты, и.т.д.

Следует помнить, что настройка параметров motherboard – это очень деликатное дело и если вы не знаете всех тонкостей операции, которую вы собираетесь произвести, то имейте в виду, что неправильная настройка может обернуться неработоспособностью всей системы или ее отдельных элементов.

Настройка материнской платы обычно осуществляется через интерфейс программы BIOS Setup. Также настройка многих параметров может осуществляться и через специальные программы в Windows.

Заключение

В этой статье вы познакомились с понятием материнской (системной) платы, узнали, для каких целей она предназначена, какие компоненты на ней размещаются, как осуществляется настройка основных параметров motherboard, что такое форм-фактор системной платы, познакомились с историей развития системных плат в персональных компьютерах, а также с различными типами материнских плат.

Что такое материнская плата или системная плата и для чего она нужна?

Основные и наиболее важные элементы персонального компьютера, а если быть точнее, то именно системного блока: видеокарта, центральный процессор, модули ОЗУ и большое количество микросхем располагаются именно на системной плате, а её более широко распространённое название – материнская плата.

Подходя в плотную к вопросу что такое материнская плата, можно ответить так — это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы.

Для чего может быть нужна материнская плата

Значение системной платы недооценить просто невозможно, все составляющие системного блока компьютера взаимодействуют между собой благодаря именно материнской плате, так данные с жёсткого диска не когда не смогут быть обработаны в процессоре до того, как попадут в оперативную память, а графическому адаптеру будет нечего получит от компьютерной системы и впоследствии передать монитору. Самые обыкновенные устройства ввода информации, такие как мышь и клавиатура, также обмениваются информацией через разъёмы на материнской плате.

Хорошим примером будут уже устаревшие разъёмы IDE и все ревизии SATA, ведь к ним подключается дисковод оптических дисков, жёсткий диск или твердотельный накопитель с помощью специальных шлейфов, а впоследствии они участвуют в информационном обмене с процессором, а потом уже и другими устройствами.

Может раньше общая производительность и завесила именно от процессора, то сейчас ситуация изменилась. Нужно ориентироваться на возможности системной платы, на пропускную способность её шины, поддерживаемые объёмы и частоты оперативной памяти, возможность получения максимума производительности от современного разъёма PCI-Express x16 и видеокарты, и т.д.

Используемые форм-факторы материнской платы и разъёмы процессора

Форм-фактор материнской платы, определяет её положение для последующего крепежа к компьютерному корпусу, расположение и тип разъёмов её питания, даже количество интерфейсов подключения устройств и их местоположение. Приведём список основных используемых форм – факторов системной платы:

• Mini ITX — имеет наименьшие в среднем размеры 17 на 17 см., очень часто уже имеет интегрированный процессор, самое наименьшее число интерфейсов подключения, очень редко используется в самостоятельных сборках, чаще продаётся уже в составе готового компьютера.
• mATX (Micro ATX) — достаточно полнофункциональная плата, имеющая приемлемые средние размеры, является лучшей составляющей для бюджетного компьютера, хоть и при достаточно небольшом количестве интерфейсов, для домашнего или же офисного компьютера их должно быть достаточно. Частенько на таких системных платах установлен чипсет, имеющий некоторые ограничения, но которые не главным образом отображаются на работе всего компьютера.
• ATX – также распространён, как и mATX, но имеет больший размер, такие платы могут иметь как полно функциональный чипсет, так и с небольшими ограничениями, обычно имеет наибольшее количество интерфейсов подключение, но это тоже не является обязательным, отличается более удобным монтажом и возможностями подключения.

Размеры материнской платы, нужно учитывать при выборе подходящего корпуса, ведь если рассуждать логически в более крупные корпусы можно установить не большие материнские платы, а вот наоборот никак не получится.

Разъём (Socket) служит для установки центрального процессора или замены. Socket следует учитывать при правильном выборе комплектующих для компьютера.

Разнообразие разъёмов довольно велико и для каждого процессора подойдёт свой, так, например, самые свежие процессорные линейки Intel используют маркировки сокета LGA 1150 или 1155, а их конкуренты от AMD – FX2 и AM3, AM3+. Если же сокеты от AMD AM3 и AM3+ взаимозаменяемы, то есть процессоры AM3+ смогут работать на разъёмах материнских плат AM3, но производительность будет ограничиваться чипсетом, то в Intel такого нет, тут нельзя ошибиться.

Чипсет — основа возможностей материнской платы

Чипсет – это микропроцессорный комплект для взаимодействия центрального процессора с остальной электронной составляющей компьютера. Именно от чипсета зависят все возможности и дальнейшая работа материнской платы.

Сегодняшние чипсеты состоят из двух микросхем, называющиеся южным мостом и северным, их без особого труда можно будет найти, это самые крупные после процессора микросхемы, обычно скрытые под радиаторами охлаждения. Сам чипсет должен быть согласован с процессором, а это может значить то, что не каждая материнская плата сможет раскрыть потенциал процессора и наоборот.

Само знание марки и модели чипсета во многом обуславливает будущую производительность компьютерной системы поэтому при подборе материнской платы, не плохо знать её возможности. Чистоты на которых будет работать система, тоже зависят от чипсета системной платы, а также объёмы памяти, возможность установки и количество дополнительных устройств.

Что же такое BIOS и в чём его необходимость

BIOS (от англ. Basic Input Output System), считается одной из важнейших микросхем системной платы, ведь в ней находятся прямо с завода производителя важные программы, требующиеся для первичной загрузки компьютера. После включения компьютера и поступления питания к процессору, он первым делом обращается к микросхеме BIOS и уже не прекращает с ней работу до самого выключения компьютера.
Что бы увидеть BIOS в работе, при старте компьютера нужно только обратить внимание на белые надписи на чёрном фоне – это и будет BIOS в работе.

Что же делает BIOS? Эта программа необходима для проверки основных систем компьютера сразу же после включения, а также обеспечивает взаимодействие с клавиатурой и мышью, а также с монитором, в случае с ноутбуком — с его дисплеем.

Для восстановления по умолчанию настроек BIOS нужно извлечь батарейку независимого питания или же при помощи специальной перемычки, хоть перемычка и батарейка на разных платах могут находиться в разных местах, но вероятнее всего они находятся середине или же в правом нижнем углу.

Шины материнской платы

Как же связывается процессор с другими устройствами компьютера? На самом деле, как и вся электроника по проводникам, на системной плате группа проводников называется шинами. Шины различаются по функциональности: шина команд, шина данных, адресная шина.

Для 32 разрядных процессоров — это 32 параллельных проводника, по которым программы посылают команды для обработки их процессором через ОЗУ. Именно адресную шину нужно считать управляющей остальными, ведь она служит для выбора как данных из оперативной памяти, так и команд.

Если не брать в расчёт внешние устройства, то можно сделать вывод, что процессор получает команды от оперативной памяти и обменивается с ней данными. Процессор кроме оперативной памяти считает внешними все остальные устройства, даже если они является частью системного блока. Все шины, связывающие процессор и оперативную память можно рассматривать как одну главную шину – FSB (Front Side Bus). Говоря о том, что материнская плата работает с частотой 2000 МГц, имеется ввиду именно частота главной шины, именно из неё получает свою частоту и процессор умножая её на коэффициент внутреннего умножения.

Шина plug-and-play

Основным и в тоже время важным достоинством данной шины является её высокая производительность и простота установки оборудования, благодаря ей стало возможным создание самоуправляющихся устройств (plug-and-play).

Суть заключается в том, что после подключения к системной плате другой платы расширения – дочерней, происходит автоматическое определение самого устройства и выделение ему необходимых ресурсов, необходимых для его корректной работы.

Шины PCI и PCI Express

Благодаря PCI и в нынешние дни есть возможность расширить возможности своего компьютера, устанавливая тв-тюнеры для просмотра аналогово телевидения, что актуально при отсутствии постоянно подключения к интернету, или аудио плату, для увеличения звукозаписывающего функционала компьютера, а может и PCI-разветвитель увеличения количества разъёмов USB, что ещё более актуально для устаревших или бюджетных материнских плат.

Но компьютерная технология развивается незамедлительными темпами, и привычной шины PCI, а если быть точнее, то именно её пропускной способности стало недостаточно для высокопроизводительных компонентов. Видеокарта, наверное, будет самым самодостаточным представителем устройств, для которого стало необходимым появление PCI Express 16x, хотя и другие устройства, такие как сетевая карта нуждались в увеличение частоты шины.

Частоту шины PCI стало наращивать не выгодно, так как большому количеству параллельных проводников требовалась их высокая точность изготовления что было дорогостоящим. В связи с этим 2004 год стал началом этапа внедрения PCI Express 16X и PCI Express X1. В результате производство системных плат стало проще, а на ряду с этим и дешевле, к тому же PCI Express 16X стала единственно шиной для подключения видеокарт, а PCI Express X1 альтернативой для PCI.

Интерфейс подключения AGP

В своё время шина AGP, обеспечивала высокопроизводительный обмен данных, но со временем производителей видеокарт этот разъём перестал удовлетворять. Этот интерфейс подключения получил широкое распространение, в связи c сдерживанием компьютерной графики обыкновенным PCI. Хоть интерфейс ещё используется на устаревших компьютерах, современные производители отказались от него так же, как и в своё время от PCI в пользу PCI Express.

USB – интерфейс подключения

Каждый пользователь хочет удобства при работе за компьютером, что бы устройства очень легко устанавливались, не пренебрегая к разборке самого системного блока для его установки, это и стало причиной появления универсального последовательного порта шины USB (Universal Serial Port).

Разъём USB в наши времена входит в состав любого компьютера, от стационарного, ноутбука, до планшета и смартфона, а также клавиатуры, мониторы и множество других устройств. Это разъём обуславливает простоту использования, на передней панели системных блоков для ещё большего удобства бывают выведены такие USB разъёмы.

В бюджетных материнских платах бывает так, что разъёмов USB не хватает для подключения всех устройств, но для этого можно воспользоваться разветвителем или по-другому USB концентратором, портов станет значительно больше. Благодаря USB шине к системной плате подключают очень много устройств: 3g/4g модемы, принтеры и сканеры, не говоря уже о компьютерных мыши и клавиатуре.

Современным читается USB 3.0, но также ещё используются USB 2.0, а сама работа USB – это функция южного моста чипсета материнской платы. Как уже стало понятно, вся работа материнской платы завязана на работе её чипсета, а с каждым годом на материнскую плату ложится всё больше и больше функциональных обязанностей.

Интегрированные компоненты материнской платы

В сегодняшние дни очень много компьютеров, особенное имеющие офисную принадлежность оборудованы интегрированным видеоадаптером, что должным образом сможет сэкономить деньги на покупке техники, конечно если особая видео производительность не будет требоваться в будущем. Благодаря этому на многих материнских платах появились VGA, DVI и HDMI, сетевая и аудио платы, так же стали интегрированной составляющей системной платы.

Перед покупкой материнской платы, обязательно нужно ознакомиться с её спецификацией на сайте производителя, тогда к примеру, у вас не возникнет проблем с максимальной частотой работы и количеством разъёмов модулей оперативной памяти, а может возможность подключения нескольких видеокарт тоже будет не лишней.

Теперь вопрос что такое материнская плата стал менее актуальным, ведь появилось понимание того, что системная плата — основа всего внутреннего механического мира, находящегося в системном блоке. Сами материнские платы с каждым годом меняются, дополняются, а описать все в одной статье просто не возможною, приходится ограничиваться основными моментами.

Источник https://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/materinskaya-plata-kompyutera-ili-motherboard.html

Источник http://procomputer.su/sostav-kompyutera/30-chto-takoe-materinskaya-plata-ili-sistemnaya-plata-i-dlya-chego-ona-nuzhna