Материнские платы полное руководство

Наше Вам с кисточкой, товарищи дорогие и не очень!

Как Вы знаете на сайте Заметки Сис.Админа проекта [Sonikelf’s Project’s] есть железная рубрика статей , которая обновляется по мере сил и возможностей, которые бывают не всегда.

Сегодня наши руки свободны и мы, с большим удовольствием, вновь заглянем под капот своего железного коня и разберемся с материнской платой, а так же всеми её причиндалами. Первая часть статьи, если Вы помните, уже была «Материнская плата: что к чему и зачем [Часть 1]» и сегодня как раз у нас её продолжение.

Собственно, думаем, что Вы все уже прильнули к голубым экранам мониторов (или чего у Вас там), а посему начинаем.

Материнская плата: что, к чему и почему?

Честно сказать автору этих строк нравится писать железные статьи, ибо они всегда получаются насыщенными, объемными и весьма полезными, впрочем судить Вам и сделать Вы это сможете далее по тексту.

Повествование же хочется начать с одного обывательского разговора двух «системщиков». Так вот, встречаются как-то два перца и один другому говорит: ”У меня вчера мать сдохла, я мозги вынул, заменил и все стало летать”. Случайному слушателю может показаться, что человеки несут какой-то бред и вызвать полицию как такое вообще можно говорить? Однако подумав, таки понимаешь, что встретились два админа и говорят они про материнскую плату, что в простонародье зовут “мать”. Собственно, последней, как Вы уже поняли, и посвящена эта статья.

Материнская плата (motherboard/system board), – альфа и омега любого персонального компьютера. Именно на ней находятся все жизненно-важные компоненты, необходимые для “вдыхания” жизни в Ваш компьютер. Материнка, – это скелет, к которому крепится все остальное, а посему, если он изначально шаткий, то на выходе получается “так себе человек” (слабый комп). Поэтому, если хочется долгое время обладать конкурентно способной машиной, очень важно уметь правильно выбирать и разбираться во всех внутренностях материнской платы. Этим нам и предстоит заняться далее.

Думаю Вы в курсе, что ПК – это комплекс из множества компонентов, каждый со своими ролями и функциями. Так вот, миссия материнки заключается в налаживании взаимодействия (диалога) между огромным количеством разных модулей компьютера. Именно от её характеристик зависит живучесть Вашего железного коня, т.е. как долго он сможет адекватно (без лагов и тормозов) тянуть свою лямку.

К особенностям материнской платы (МП) можно отнести то, что она:

• Позволяет очень сильно варьировать различные компоненты (принцип дополнения и взаимозаменяемости);
• Поддерживает один тип процессора и несколько видов памяти;
• Чтобы работали правильно и сообща МП, корпуса и блоки питания, они должны быть совместимы.

Также необходимо знать, что материнки бывают, условно, двух видов (хотя, как правило, уже давно делают комбо из этих двух):

• Интегрированные (integrated motherboard), – большинство ее компонентов припаяны на борт платы, в отличие от карт расширения, которые являются съемными. Главное преимущество таких плат – это их портативность и более дешевое производство. Недостатком является то, что если один компонент крякнет, придется менять всю плату целиком (привет ноут/нетбукам).
• Неинтегрированные (non-integrated motherboard), – имеет слоты расширения с некоторыми несъемными компонентами (видеокарта, дисковые контроллеры). Основной плюс – гибкость по отношению к замене неисправных компонентов. Когда плата расширения неисправна она может быть легко заменена.

Примечание:
Для более мощного усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы.

Форм-факторы материнской платы
При выборе материнской платы необходимо помнить о таком ее параметре, как форм-фактор. Эта характеристика отвечает за возможность впихнуть мать в корпус своего железного коня. Т.е, — внимание!, — не каждая материнка может быть установлена в Ваш системный блок. Чтобы не происходило плясок с напильником вокруг корпуса и МП, необходимо разбираться в ее антропометрии (размерах). Давайте разберем это подробней.

Форм-фактор – заложенные производителем (в процессе проектирования) линейные размеры и положение компонентов устройства. На данный момент существует следующая классификация основных (наиболее ходовых) форм-факторов.

Вам не обязательно знать конкретные цифры линейных размеров, — просто помните при покупке, что у каждой материнской платы имеется свой форм-фактор и её можно воткнуть только в определенный тип корпуса ПК.

Материнская плата состоит из? Компоненты материнки.
Основной базой, фундаментом, подложкой МП является многослойный текстолит, на котором расположены различные конденсаторы, транзисторы, дорожки для обмена данными и прочие электротехнические элементы. Дорожки располагаются на слоях текстолита, а для их сообщения в последних проделаны специальные отверстия. Современные материнские платы могут содержать до 10-15 слоев.

Вот что собой наглядно представляет текстолит для изготовления мат.плат:

Несмотря на схожесть технологического процесса производства, каждый производитель старается выделится и выпустить свой уникальный продукт. Основными игроками на “рынке мамок” (интересное словосочетание получилось :)) являются: ASUS, Gigabyte, MSI, Intel, Biostar.

Теперь давайте перейдем ближе к телу и рассмотрим внутренности материнки.

Итак, каждый из Вас открыв крышку корпуса своего компьютера может убедиться в наличии внутри платы, надежно закрепленной с помощью маленьких винтов, через предварительно просверленные отверстия. Бегло окинув плату взглядом, мы придем к выводу, что она содержит:

• Порты для подключения всех внутренних компонентов (единый разъем для процессора и несколько слотов под оперативную память);
• Порты для крепления гибких/жестких дисков и оптических дисков с помощью ленточных кабелей;
• Вентиляторы и специальные порты для питания;
• Слоты расширения для подключения периферических карт (видео/звуковые и др. карты);
• Порты для подключения устройств ввода-вывода: монитора, принтера, мышки, клавиатуры, динамиков и сетевых кабелей;
• USB 2.0/3.0 слоты.

Если опустить некоторые детали, то общую схему любой материнской платы можно описать так.

Уверен, что у многих из Вас под капотом находятся материнки не самого последнего образца, а поэтому целесообразнее всего будет рассматривать именно их внутренности, ибо тогда вопросов по типу: “А у меня этого нет” и иже с ними, будет на порядок меньше.

Собственно давайте, для примера, возьмем материнку Asus p8h67-V и опишем все ее видимые составные компоненты (см. изображение, кликабельно).

Это был поверхностный взгляд на системную плату, так сказать вполглаза. Теперь (для особо любопытных и пытливых умов) разберем все внутренности досконально. Также для примера возьмем плату (правда уже по-старей) ASUS P5AD2-E (2006 года выпуска) дабы знать не только, что мы имеем сейчас, но и от чего мы к этому пришли.

Вот как выглядит сама мать:

Согласитесь, довольно приятно, когда ты сам разбираешься во всем своем железе и можешь рассказать про каждый момент свою мини-историю. Это не только огромный плюс в сторону хозяйственности владельца ПК, но и гарантия того, что Вы сможете на адекватном языке объяснить в сервисном центре, что случилось с материнкой, если она выйдет из строя.

Собственно теперь давайте пройдемся по каждому компоненту в отдельности, смакуя все его подробности (перечисление идет по часовой стрелке с верхнего угла).

№1. Слоты расширения
Слоты расширения, – шины на материнке, предназначенные для подключения к ней дополнительных плат. Примерами могут служить:

• PCI, – 32-х разрядная (133 Мбит) шина (также доступна в 64-битном варианте), используемая в ПК конца 90-х начала 2000 годов. Она соответствует стандарту PnP (plug and play) и не требует наличия дополнительных перемычек и микропереключателей. На платах часто описывается, как PCI4, PCI5 и PCI6.
• AGP, — Accelerated Graphics Port, представляет собой выделенный канал “point-to-point”, позволяющий графическому контроллеру получать прямой доступ к системной памяти. Канал AGP составляет 32-бита и работает на частоте 66 МГц. Общая пропускная способность 266 Мбит, что значительно больше, чем ширина полосы PCI;
• PCI Express, – последовательная шина, пришедшая на замену PCI и AGP. Доступна в различных форматах: x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32. Данные, передаваемые по PCI-Express отправляется по проводам, называемым полосы движения в режиме полного дуплекса (в обоих направлениях одновременно). Каждая дорожка обладает пропускной способностью около 250 MBps, а спецификации могут масштабироваться от 1 до 32 полос.

Выглядят все эти слоты так.

№2. 3-х пиновый разъем для подключения питания вентилятора
Корпусный (системный) вентилятор — помогает привести воздух внутрь, а также принять горячий воздух из корпуса. Корпусный вентилятор (fan) чаще всего имеет размеры 80 мм, 92 мм, 120 мм и ширину 25 мм.

№3. Задний блок разъемов (back pane connectors)
Соединение (connect) – это связь м/у вилкой и гнездом. Все периферийные устройства (например, мышь, клавиатура, монитор) подключаются к компьютеру именно таким образом. Вот так выглядит стандартная задняя стенка с блоком разъемов корпуса ПК.

№4. Радиатор (heatsink)
Радиатор, — рассеиватель тепла, предназначен для того, чтобы держать горячий компонент (например, такой как процессор) в прохладе. Есть два типа радиаторов: активные и пассивные. Активные используют мощность воздуха и это обычные охлаждающие устройства в виде вентилятора на шарикоподшипниках и самого радиатора. Пассивные радиаторы же не имеют механических компонентов вообще и рассеивают тепло посредством конвекции. Вот так выглядят разные типы радиаторов (правильнее сказать, — речь идет про системы охлаждения).

№5. 4-х контактный (P4) разъем питания
P4 cable connector — 12V кабель питания имеет 2 черных провода (земля) и два желтых +12VDC.

№6. Индуктор
Электромагнитная катушка – медь в цилиндрической форме вокруг железного сердечника для хранения магнитной энергии (дроссель). Используется для удаления всплесков напряжения и провалов мощности.

№7. Конденсатор (capacitor)
Этот компонент состоит из 2-х (или набора из 2-х) токопроводящих пластин с тонким изолятором м/у ними и завернутый в пластмассовый/керамический контейнер. Когда конденсатор получает постоянный ток (DC), положительный заряд накапливается на одной из пластин (или набор пластин), а отрицательный заряд накапливается на другой. Этот заряд остается в конденсаторе, пока тот не разрядится.

Электролитический конденсатор, – больше по ёмкости, но в меньшем корпусе является другим самым распространенным типом конденсатора. Как и любой компонент ПК он может выйти из строя (выражение конденсатор прошит) и компьютер перестанет быть загрузочным. В таком случае его необходимо заменить, правда своими ручками это могут сделать единицы. Поэтому лучше довериться электронных рук мастеру.

№8. CPU Socket
Сокет, – гнездо подключения процессора к материнской плате. Содержит определенное число ножек, что позволяет установить в мат.плату только “камень” определенного формата (число ножек соответствует числу дырочек сокета). Надо сказать, что по мере развития ПК сокеты менялисьвесьма часто. Вот лишь малая их часть:

№9. Northbridge (северный мост)
Мосты, – этим специфическим термином обозначается набор микросхем, которые отвечают за работу всех компонентов платы и, в том числе, их эффективной связи с процессором. Северный + южный мосты образуют чипсет. Это два отдельных юнита, на которых возложено множество функций, например, управление работой кэш-памяти, системной шины и загрузкой множества периферийных компонентов/устройств. Без мостов, персональный компьютер был бы обычной грудой железа, неспособной выполнить какие-либо действия. Northbridge обеспечивает работу более скоростных устройств, а его визави, южный мост – менее скоростных.

Для более лучшего понимания приведем схему размещения обоих мостов относительно компонентов материнской платы.

Название мосты получили из-за своего географического расположения на материнке. Северный залегает под процессором в верхней части платы и, как правило, использует дополнительное охлаждение. Южный, соответственно внизу (на юге от шины PCI) и обходится без охлаждения. Northbridge больше своего собрата и является самым близким к процессору и памяти. CPU с северным мостом может взаимодействовать по следующим интерфейсам: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

Стоит сказать, что производители постоянно ищут все новые способы улучшения производительности и снижения общей стоимости и, как вариант, они со временем стали переносить контроллер памяти из северного моста в кристалл процессора. В современных процессорах (в частности Core i7) графический контроллер также вшивается в сам камень. Такие технологии позволили отказаться от использования северного моста в принципе и он постепенно канет в лету, оставшись только в наших воспоминаниях :).

№10. Винтовые отверстия (screw hole)
Металлические (реже пластиковые) винты, которые крепят материнскую плату к корпусу. В процессе установки платы в корпус, она устанавливается по месту (дырочки на плате к дырочкам корпуса) и привинчивается винтами. Каждая материнская плата имеет несколько отверстий, которые надежно держат ее на месте.

№11. Слоты под память
Слоты оперативной памяти используются для подключения оперативной памяти, т.е модулей, в которых хранятся выполняемые компьютером операции. В среднем количество слотов под память может достигать от 2 до  (в материнках высокого класса иногда больше). Помимо количества слотов, различают типы памяти. Наиболее распространенными, в настоящее время, типом памяти настольных ПК является DDR за номерами 2, 3 и 4.

При покупке нового компьютера или мат.платы, необходимо обращать самое пристальное внимание на типы поддерживаемой её памяти. В противном случае даже напильник не поможет Вам засунуть память в “не того” типа разъемы (хотя может помочь молоток и скотч). Наличествуемое количество слотов памяти материнской платы говорит о возможности наращивания оперативного потенциала ПК. Поэтому, чем больше слотов и чем свежее поддерживаемый ими стандарт, тем на дольше хватит мощи Вашего железного коня.

Выглядят они по-разному, в нашем случае так:

№12. Super I/O (SIO)
Интегральная схема материнской платы, которая ответственна за обработку более медленных и менее видных устройств ввода/вывода. Сегодня Super I/O по-прежнему используется ПК, чтобы поддерживать старые унаследованные устройства.

К устройствам, обрабатываемым схемой Super I/O относят:

• Контроллеры флоппи-дисков;
• Игровой/инфракрасный порты;
• Клавиатура и мышь (не USB);
• Параллельный/последовательный порты;
• Часы реального времени;
• Датчик температуры и скорости вращения вентилятора.

Найти Super I/O на материнке можно по названию производителя, в частности: Fintek, ITE, National Semiconductor, Nuvoton, SMSC, VIA, и Winbond.

№13. Коннектор для подключения флоппи дисков
Довольно раритетный, но всё еще (прямо чудо какое-то) встречающийся в наше время компонент материнской платы. Гибкий плоский кабель, который позволяет подцепить один или несколько гибких дисков. Дисковод флоппи диска определяется на компьютере как диск А. Стандартный разъем для подключения флоппика содержит 34 штифта-ножки.

№14. ATA (IDE) коннектор
Уже устаревший стандартный интерфейс для подключения жестких дисков к материнской плате. Бывает primary/secondary и позволяет с помощью перемычки задать ведущий и ведомый жесткие диски. На замену ему давно пришел разъем SATA.

№15. 24-пиновый разъем питания ATX
Крупнейший из разъемов, запитывающий материнскую плату (соединяет её с блоком питания). Раньше такой кабель имел 20 дырочек, сейчас, как правило, 24. Источник питания с 24-контактным разъемом можно использовать на материнской плате с 20-контактным разъемом, оставив четыре дополнительных контакта, неподключенными. Если Вы используете блок питания, который не имеет 24-контактного разъема, то Вам необходимо приобрести новый блок.

№16. SATA
Serial ATA – замена параллельного интерфейса ATA (он же вышеупомянутый IDE). Интерфейс SATA (Revision 1.0) обладает пропускной способностью в 150 Mбайт/с и предлагает обратную совместимость для существующих ATA устройств. Отличительной особенностью является отсутствие громоздких кабельных лент (заменены на тонкие кабели), что обеспечивает помимо большей пропускной способности еще и лучшую циркуляцию воздуха в корпусе. Новые ревизии SATA предусматривают пропускную способность до 800 Мбайт/с. Помимо внутреннего решения SATA поддерживает подключение внешних SATA дисков через интерфейс ESATA. Последнее очень удобно и позволяет не вскрывая корпуса подцепить сторонний винт и перекинуть необходимую информацию на высокой скорости.

17. CMOS батарейка
Часы реального времени, энергонезависимая память или CMOS RAM. CMOS (комплементарный металло-оксидный полупроводник) – полупроводниковая микросхема, запитываемая от круглой CMOS батарейки. Она хранит такую информацию, как системные дата и время, а также настройки системы аппаратных компонентов компьютера. Чтобы произвести полный сброс BIOS с восстановлением всех заводских настроек необходимо, либо вынуть батарейку (и затем поставить на место), либо воспользоваться специальным джампером ClearCMOS. Время жизни CMOS-батрейки в среднем составляет 10 лет.

№18. RAID-массив
Специальный избыточный массив из нескольких дисков под управлением контроллера, предназначенный для ускорения производительности дисковой памяти. Обычно используется га серверах и высокопроизводительных ПК. Существует большое количество версий RAID, каждая из которых предназначена для решения задач по увеличению производительности своими методами. Чтобы пользоваться преимуществами увеличенной дисковой производительности, необходимо иметь в наличии, как минимум два диска.

№19. Разъемы системной панели
FPanel или разъемы передней панели. Это то, что управляет работой кнопок питания, сброса, светодиодов LED’s (индикаторы активности ЖД и питания), внутренним динамиком. Кабели передней панели представляют собой системы из цветных и ч/б проводов (черный и белый провода заземления, цветной – питания).

№20. FWH (FirmWare Hub)
Является частью архитектуры Intel Accelerated Hub Architecture, которая содержит в одном компоненте системный BIOS и интегрированный видео BIOS (выделенный BIOS видеокарты компьютера). Концентратор FirmWare Hub подключается непосредственно к I/O Controller Hub.

№21. Southbridge (южный мост)
Южный мост (концентратор ввод-вывода, ICH), – это интегральная схема, которая отвечает за управление жесткими дисками, связь с медленными устройствами, платами расширения и обмен данными с северным мостом. Северный и южный мосты общаются с собой посредством шин DMI, HyperTransport (пришедшим на смену PCI).

Чаще все именно южный мост выходит из строя, принимая первым все удары (в т.ч. тепловые) периферийных компонентов. Если “южанин” выйдет из строя, то, как правило, придется менять целиком всю материнку.

№22. Последовательные (COM) порты
Асинхронный порт, используемый для подключения устройств с последовательным интерфейсом к компьютеру. Передает один бит за один раз.

К наиболее распространенным устройствам, которые можно подключить к последовательным портам, относятся:

• Мышь, не имеющая разъема PS/2 или USB;
• Модем;
• Сеть – которая позволяет соединить два компьютера вместе для передачи данных м/у собой;
• Старые принтеры и плоттеры.

№23. Порт 1394 и порт USB. 1394 header и USB header.
Порт FireWare предназначен для обмена цифровой информации м/у ПК и другими электронными устройствами. Важный порт для людей, увлекающихся видеосъемкой, который позволяет передать на ПК отснятый на камере, материал. Также порт 1394 используется для захвата видео. Может выпускаться как отдельный контроллер PCI IEEE1394, а может быть интегрирован в материнку.

Порт USB (universal serial bus) – универсальная последовательная шина передачи данных для средне/низко скоростных периферийных устройств. Такой порт позволяет подключать периферия без собственного источника питания. В современном ПК их может быть до 10-15 штук.

1394 header и USB header – это “соединительные пальцы” в старых материнских платах, которые предназначались для подключения дополнительных портов, будь то 1394 или USB. На материнке они выглядят так.

№24. Перемычки
Перемычки позволяют компьютеру замыкать электрическую цепь и течь электричеству только в определенные разделы платы. Они состоят из множества мелких штырьков, которые могут быть обернуты в пластиковый футляр. Перемычки также используются для настройки параметров периферийных устройств (жесткие диски, звуковые карты и тп). Сегодня большинству пользователей уже не нужно управлять перемычками на материнской плате, они все чаще используются для задания primary (главного) и secondary (ведомого) диска.

№25. Integrated circuit (интегральная микросхема)
Микрочип – представляет собой площадку, содержащую множество схем, путей, транзисторов и других электронных компонентов, которые работают сообща для выполнения определенной функции или ряда функций. Интегральные схемы – это строительные блоки компьютерного железа. Так выглядит микрочип на печатной плате.

№26. SPDIF
Digital Interconnect Format – интерфейс для передачи цифрового аудио в сжатом виде м/у аудио оборудованием и системами домашнего кинотеатра. Интерфейс, для передачи аудио, может использовать коаксиальный кабель или оптоволоконный кабель. Ноутбуки и качественные звуковые карты имеют этот разъем  в виде отдельного входа/выхода. На материнской плате он подписывается, как SPDIF_IO.

№27. CD-IN
4-х контактный аудио разъем оптического привода. CD-IN позволяет выводить звук напрямую с обычных CD-дисков, привода.

Ну как, Вам наш объемный мануал по начинке материнской платы? По-моему впечатляет. Стоит сказать, что многие разъемы и компоненты платы уже устарели и их теперь редко можно встретить в современных материнках, однако знать их, по меньше мере, будет полезно.

Собственно автор этих строк исчерпался и готов закончить слегка затянувшееся повествование, а посему милости просим к послесловию.

к содержанию ↑

Где лучше всего купить мат.плату?

Если Вам лень ждать новых статей по мат.платам и вы решили уже бежать покупать, то в первую очередь рекомендуем три магазина, примерно с равной степенью качества:

• GearBest, — для тех, кто не боится покупать за рубежом и экономить деньги. Есть много интересных SSD  «китайского» типа, несколько популярных марок, да и вцелом приятный магазин, где идут постоянные акции и прочее;
• JUST, — пожалуй, лучший выбор с точки зрения соотношения цена-качество SSD (и не только). Вполне внятные цены, хотя ассортимент не всегда идеален с точки зрения разнообразия. Ключевое преимущество, — гарантия, которая действительно позволяет в течении 14 дней поменять товар без всяких вопросов, а уж в случае гарантийных проблем магазин встанет на Вашу сторону и поможет решить любые проблемы. Автор сайта пользуется им уже лет 10 минимум (еще со времен, когда они были частью Ultra Electoronics), чего и Вам советует;
• OLDI, — один из старейших магазинов на рынке, как компания существует где-то порядка 20 лет. Приличный выбор, средние цены и один из самых удобных сайтов. В общем и целом приятно работать.

Выбор, традиционно, за Вами. Конечно, всякие там Яндекс.Маркет‘ы никто не отменял, но из хороших магазинов я бы рекомендовал именно эти, а не какие-нибудь там МВидео и прочие крупные сети (которые зачастую не просто дороги, но ущербны в плане качества обслуживания, работы гарантийки и пр).

к содержанию ↑

Послесловие

Очередная техническая заметка готова и, надеемся, что она кому-то действительно пригодится. На этом цикл про мат.платы, пока еще, не заканчивается, равно как и статьи по железу вообще.

Теперь Вы знаете, что у Вас обитает под капотом и можете вполне шустро назвать любой компонент там находящийся, а это сильно поможет Вашему общению с ПК и сделает его по-настоящему персональным.

На сим всё. Оставайтесь с нами!

PS: Как и всегда отписываем комментарии, вопросы и прочее разное, то добро пожаловать в комментарии.
PS2: За существование данной статьи спасибо члену команды 25 КАДР.

Материнская плата, как скелетная система человеческого тела, образует основная структура компьютерного оборудования, состоящий из важнейших элементов, которые можно собрать внутри. Более того, дело не в том, что материнские платы присутствуют только в настольных компьютерах; они даже находятся под крышками ноутбука и смартфона, хотя конструкция их может немного отличаться.

Теперь вы знаете, почему материнские платы считаются настолько важными в компьютерных системах. Итак, не тратя больше времени, давайте перейдем к нашему сегодняшнему руководству, которое поможет вам все понять. Что касается материнской платы, мы также попытаемся пролить свет на основные компоненты Материнская плата.

Типы материнских плат: полное руководство

Здесь у нас есть список различных типов материнских плат, а также их внешний вид и функции, которые они могут предложить.

На материнской плате:

Эти материнские платы являются самыми старыми в своем роде. AT означает разъемы питания Advanced Technology (AT), даже если они есть или нет. Материнские платы AT использовались в середине 80-х годов с размерами 13,8 x 12 дюймов. Эта материнская плата затрудняла установку новых дисков. Когда они использовались в ранних компьютерах 286/236 и 436, при этом выше есть эталонное изображение материнской платы AT.

Материнская плата ATX:

ATX означает Advanced Technology eXtended, поскольку эта конфигурация материнской платы была разработана в середине 90-х и до сих пор используется. Материнская плата ATX является улучшением по сравнению с ранее работавшей материнской платой, такой как AT.

ATX — это наиболее распространенная конструкция материнских плат, которая используется в платах меньшего размера (включая micro-ATX, FlexATX, nano-ITX, Mini-ITX). Размеры полноразмерной стандартной платы ATX составляют 12 x 9,6 дюйма. Материнские платы ATX, похоже, за последнее время претерпели множество обновлений.

Современная материнская плата ATX имеет много преимуществ перед своими предшественниками. Некоторые из функций и использования современных материнских плат ATX следующие.

• Больше фаз питания для более чистого и стабильного питания.
• Больше свободного пространства вокруг сокета ЦП для установки огромных радиаторов, не выпускаемых на рынок.
• Увеличенные промежутки между слотами расширения для лучшего охлаждения видеокарты.

Все вышеперечисленные факторы позволяют добиться превосходных результатов разгона. И давайте не будем забывать о просторных корпусах ATX Mid-Tower и Full-Tower, в которых достаточно места для полдюжины корпусных вентиляторов, систем водяного охлаждения, высоких радиаторов (ЦП и ОЗУ) и всего прочего.

Материнская плата Micro-ATX

Он меньше типичных материнских плат ATX и имеет размер 9,6 x 9,6 дюйма. У некоторых производителей размер уменьшен до 9,6 x 8,1 дюйма. Большинство современных материнских плат ATX имеют до семи PCI или PCI-Express слоты расширения, в то время как платы microATX имеют максимум четыре.

Материнская плата Micro-ATX имеет множество преимуществ перед материнской платой ATX, и они приведены ниже.

• Она компактна и меньше материнской платы ATX, у которой больше портов и слотов, чем у ATX.
• Бюджетная материнская плата по сравнению с другими материнскими платами ATX или ITX.

Материнская плата Mini ITX

Размер Mini ITX составляет 6,7 x 6,7 дюйма, что меньше, чем у любой другой обычной материнской платы. Некоторые особенности и преимущества материнской платы Mini ITX перечислены ниже.

• Меньший размер и охлаждение без вентилятора, что позволяет снизить энергопотребление.
• Плата Mini ITX может использоваться в любых случаях, которые предназначены для ATX, Micro-ATX и других вариантов ATX, если это необходимо.

Материнская плата E-ATX

E-ATX — это материнская плата расширенного формата ATX, и ее размер огромен по сравнению с материнской платой ATX, но она не имеет значения с размером, он имеет множество функций и возможностей, которые любые другие типичные материнские платы недостаток. E-ATX в основном используется для игр. Эта материнская плата может быть расширена для увеличения объема памяти и установки мощного процессора с большим количеством ядер.

Характеристики и преимущества материнской платы E-ATX приведены ниже.

• В нем много слотов PCI и слотов DIMM.
• Эти платы имеют встроенный Wi-Fi, звуковые карты, встроенные функции устранения неполадок и мощный VRM.
• На этой материнской плате можно установить не более 128 ГБ оперативной памяти.

Это типы материнских плат, которые можно использовать традиционно. Кроме того, есть несколько функций, таких как разгон, USB 3.0, USB 3.1, Thunderbolt, расширение жидкостного охлаждения и многие другие. Глядя на это, мы можем сделать вывод, что эти платы являются лучшими материнскими платами, если вы думаете о создании высококлассного ПК с ошеломляющими компонентами под капотом.

Компоненты материнской платы

Материнская плата состоит из различных компонентов, которые играют свою роль при работе с ПК. Ниже приведен рисунок типовой материнской платы, на котором указаны ее компоненты. Мы также подробно рассмотрим каждый компонент ниже.

Слоты расширения

Слоты расширения, как следует из названия, используются для расширения звуковой карты, карты WiFi или сетевой карты и видеопамяти. Ниже вы найдете описание различных слотов расширения.

Слоты ISA

Это были самые старые слоты расширения в истории материнских плат. Они были обнаружены в платах AT и обозначены черным цветом. В эти слоты устанавливались обычные видеокарты или звуковые карты. Полная форма ISA — это стандартная отраслевая архитектура, представляющая собой 16-битную шину.

Слоты PCI

Полная форма PCI Подключение периферийных компонентов. Слот PCI является сегодня одним из важных компонентов материнской платы и широко используется для установки дополнительных карт на материнскую плату. PCI поддерживает 64-битную высокоскоростную шину.

PCI Express

Также известные как PCIe, это новейший и самый быстрый компонент материнской платы для поддержки дополнительных карт. Он поддерживает полнодуплексную последовательную шину.

Слот AGP

Accelerated Graphics Port (AGP) специально используется для установки новейшей видеокарты. AGP работает на 32-битной шине, и для установки высокопроизводительных игровых видеокарт можно использовать как PCIe, так и AGP.

RAM (память) Слоты

Слоты SIMM

Полная форма — это одинарная встроенная память модуль. Эти слоты были найдены на старых материнских платах, вплоть до 486 плат. SIMM поддерживает 32-битную шину.

Слоты DIMM:

Полная форма DIMM — это Двойной встроенный модуль памяти. Это новейшие слоты RAM, которые работают на более быстрой 64-битной шине. Модули DIMM, которые используются на платах ноутбуков, называются SO-DIMM.

Сокеты процессора

Компонент основной материнской платы — это сокет ЦП, который используется для установки процессора на материнскую плату. Некоторые важные разъемы описаны ниже.

Разъем 7: Это 321-контактный разъем, поддерживающий старые процессоры, такие как Intel Pentium 1/2 / MMX, AMD k5 / K6 и Cyrix M2.

Разъем 370:  Это 370-контактный разъем, который поддерживает процессоры Celeron и Pentium-3.

Разъем 775: Это 775-контактный разъем, поддерживающий двухъядерные процессоры Intel, C2D, P-4 и Xeon..

Разъем 1156: Это 1156-контактный разъем, который можно найти на последних типах материнских плат, поддерживает новейшие процессоры Intel i3, i5 и i7.

Разъем 1366: Разъем имеет 1366 контактов и поддерживает новейшие процессоры i7 9900K.

BIOS

Полная форма BIOS — это базовая система ввода-вывода. Это компонент материнской платы в виде интегрированного чипа. Этот чип содержит всю информацию и настройки материнской платы, которые вы можете изменить, введя Режим BIOS с вашего компьютера.

CMOS аккумулятор

Батарея или элемент представляет собой литий-ионный кнопочный элемент на 3,0 В. Ячейка отвечает за хранение информации в BIOS, а полная форма — это дополнительный металлооксидный полупроводник. Обычно батарея CMOS имеет кодовое название CR-2032.

Разъемы питания

Чтобы получить питание от SMPS,на материнских платах установлены разъемы.

Разъем AT: Он состоит из 2-х 6 штекерных разъемов и встречается на старых типах материнских плат.

Разъем ATX: Последние в серии разъемов питания — это 20- или 24-контактные розетки. Встречается во всех последних типах материнских плат.

Разъем IDE

Разъемы Integrated Drive Electronics (IDE) используются для подключения дисководов. 40-контактный штекерный разъем используется для подключения жесткого диска IDE, а 34-контактный штекерный разъем подключается к дисководу гибких дисков.

Разъем SATA

SATA — это интерфейс компьютерной шины, который соединяет адаптеры главной шины с запоминающими устройствами, такими как жесткие диски, оптические и твердотельные накопители. Serial Advanced Technology Attachment (SATA) — это 7-контактные разъемы, которые намного быстрее интерфейса IDE. Базовый интерфейс ввода-вывода материнской платы приведен ниже.

Выбор правильного типа материнской платы, совместимой с другими частями вашего компьютера, очень важен для определения общей скорости вашего ПК. Узнав о различных компонентах материнской платы, вы легко сможете собрать свой собственный компьютер или решить основные проблемы с оборудованием на материнской плате.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что материнская плата является основным компонентом архитектуры компьютера. Более того, оно само по себе очень важно. Мы надеемся, что это руководство поможет вам глубже понять различные типы материнских плат и их компонентов. Если вам это понравилось, не забыть проверить наши другие Обои, Руководства по Windows, Руководства по играм, Социальные медиа, Уловки iPhone, а также Android хитрости для получения дополнительных руководств. Подписка на наши YouTube канал поможет вам выиграть розыгрыш призов на 150 долларов. Если у вас есть какие-либо сомнения или отзывы, оставьте комментарий ниже, указав свое имя вместе с идентификатором электронной почты, и мы ответим в ближайшее время. Спасибо.

Каждый компонент любого компьютера выполняет какую-то определенную задачу. Накопители записывают/считывают данные, попутно сохраняя оную на магнитных пластинах или в чипах флэш-памяти. Видеокарта отображает информацию, звуковая карта озвучивает происходящее и т. п. Но есть один элемент, который управляет всем этим хозяйством, начиная с процессора и заканчивая какой-нибудь флешкой. Сегодня разговор о системных платах. Давайте немного углубимся в суть вопроса и разберемся, из чего состоит, какие части имеет, для чего они служат, в общем, какова анатомия материнской платы. Итак, добро пожаловать в нашу прозекторскую.

---

• Разновидности и основные функции материнской платы
• Питание материнской платы
• Процессорный сокет
• Система питания процессора/памяти
  • Фазы питания CPU

• Околосокетное пространство
• Слоты памяти
  • Установка модулей DRAM
  • Разводка шины DRAM

• Система питания DRAM
• Чипсет

• • Что такое линии PCI-Express
  • Возможности разгона

• PCI разъемы
  • Распределение линий PCI-Express

• Разъемы M.2
  • Вновь про линии PCI-E

• Разъемы для накопителей
  • Взаимозависимости разъемов

• Вспомогательные чипы
  • Контроллер Ethernet
  • Контроллер SATA
  • Аудиоконтроллер
  • Мультиплексоры шины PCI-E
  • Мониторинг и управление вентиляторами
  • Управление подсветкой
  • BIOS
  • USB
  • HDMI

• Дополнительные разъемы и коннекторы
  • Разъемы для вентиляторов/помп СЖО
  • Разъемы для светодиодных RGB-лент
  • USB
  • Другие разъемы

• Заключение. Сложная анатомия материнской платы

Разновидности и основные функции материнской платы

Собственно, основных задач у системной платы две:

• Обеспечение электропитанием установленных компонентов (с оговорками, о которых позже).
• Обеспечение связи между компонентами ПК для их успешного функционирования и взаимодействия.

Упрощая, можно сказать, что материнской плате надо накормить/напоить «детей» (установленные компоненты – CPU, модули памяти, видеокарту и т. п.) и отправить их играться самих по себе и всех вместе под собственным внимательным присмотром.

Конечно же, есть и другие функции. Например, материнская плата предоставляет физическое место для установки устройств и их надежную фиксацию. Или не их самих, но хотя бы кабелей, связывающих какой-то девайс с материнкой.

Материнские платы различаются по размеру в зависимости от разнообразия задач, которые требуется выполнять, и соответствующего набора и номенклатуры компонентов, которые могут/должны быть использованы. Обычно говорят, что они имеют такой-то форм-фактор. Наиболее распространенными являются:

• Mini-ITX – размер 170х170 мм.
• MicroATX (mATX, uATX, µATX) – размер 244×244 мм.
• ATX (Advanced Technology Extented) – размер 305х244 мм. Для крепления к корпусу имеют 8-9 отверстий.
• E‑ATX (Extented) – увеличенный вариант «просто» ATX размером 305х330 мм.

Есть и другие форм-факторы, например, Mini-STX, серверные платы и т. п.. Это специфические продукты, и в домашнем или офисном компьютере используются редко. Также не рассматриваю материнские платы для ноутбуков. Классификации они не поддаются и могут иметь самые замысловатые формы и размеры, ибо изготавливаются под конкретную модель переносного ПК.

Размеры накладывают ограничения на функционал. Чем меньше плата, тем сложнее разместить на ней большое количество разъемов и прочих компонентов. Сегодня за основу возьму наиболее ходовой форм-фактор, ATX. Он позволяет разместить почти все, что необходимо.

Для примера буду рассматривать популярную и весьма удачную модель Gigabyte Z390 Aorus Pro. Если чего-то на ней нет, то примеры будут взяты от других материнок, о чем упомяну.

Питание материнской платы

Начну я все же не с разъемов, чипов и проч., а с системы питания. Ибо без электричества материнская плата, как и подключенные к ней остальные комплектующие, просто красивые куски текстолита со множеством блестящих, и не очень, штучек, установленных на них. А вот с электричеством…

Обеспечивает его блок питания (БП), от которого через 24-контактный разъем подаются основные напряжения – это ±12 В, +5 В, +3.3 В. Такой разъем есть на всех материнских платах для настольных ПК. Это не все требуемые напряжения, но о них будет рассказано ниже, в соответствующем разделе, посвященном питанию процессора.

На иллюстрации приведена распиновка разъема. Провода имеют разный цвет, и по ним можно определить, какое напряжение/сигнал они передают.

Материнская плата от этого разъема передает необходимые напряжения на все разъемы и компоненты, но тут есть одна проблема. В первую очередь она связана с питанием дискретных видеокарт, особенно мощных. Дело в том, что через разъем PCI-Express можно обеспечить потребителя мощностью примерно до 75 Вт. Мощность же в 200-300 Вт для видеокарт – обычное дело. С такой нагрузкой материнская плата справиться уже не может.

Приходится звать на помощь БП, который через специальный разъем запитывает видеокарту. Или несколько, если используется более одного графического адаптера в режиме SLI/CrossFire. К сожалению, это не единственный на данный момент случай, когда требуется внешнее питание компьютерного компонента.

Следует добавить, что на современных материнских платах иногда можно встретить еще один разъем питания, чаще всего 6-пиновый. Располагается он чаще всего у нижней грани и предназначен для помощи в питании именно разъемов PCIe. Например, модель MSI MEG Z590 Godlike имеет такой коннектор.

Процессорный сокет

Собственно, процессор – та самая «печка» (в прямом и переносном смысле), от которой часто и начинается сборка и конфигурирование будущего компьютера. С точки зрения анатомия материнской платы его можно назвать сердцем всей системы. У него множество характеристик, но сегодня нас интересует одна – сокет. По сути, это разъем, используемый для установки его в материнскую плату.

Если говорить о современных ПК, то для процессоров Intel используется два сокета, мэйнстримовский 1151v2 и 2066 для построения высокопроизводительных игровых систем и рабочих станций. Наиболее актуальными для CPU AMD являются AM4 для последнего поколения процессоров Ryzen и TRX4 для мощных Ryzen Threadripper.

До сих пор используются и более старые сокеты, 1151 первой версии для процессоров Intel Core 6-го или 7-го поколений, 1155 для еще более старых CPU, AM3+ для процессоров AMD и ряд других. Различаются они только размерами, количеством контактов.

Металлическая скоба фиксирует процессор в сокете, обеспечивая надежный контакт. Следует быть аккуратным и не трогать эти контакты. Повредить их просто, а восстановить может оказаться очень сложно.

Собственно, это все, что необходимо знать. Этот сокет служит только для установки процессора.

Система питания процессора/памяти

И здесь уместно вновь вернуться к вопросу питания. Раньше мы уже говорили про 24-контактный разъем, от которого подаются требуемые напряжения на многие компоненты компьютера. Опять-таки, с точки зрения анатомия материнской платы напрашивается аналогия с кровеносной системой. Также ранее мы уже видели, что для мощных видеокарт необходимо внешнее питание из-за большой потребляемой мощности.

Похожая история и с процессором, с той лишь разницей, что БП просто не имеет необходимого напряжения. Когда речь заходит о мощных многоядерных «камнях», то без дополнительного питания не обойтись. Поэтому, вновь на помощь приходит БП, имеющий соответствующие шлейфы.

Соответственно, на материнской плате находятся разъемы, которые обычно располагаются рядом с процессором для уменьшения длины дорожек, идущих от разъема до CPU. Как правило, используется как минимум один 4-х или 8-контактный разъем. Чаще встречаются два таких разъема – один 8-контактный, а второй имеет либо 4, либо 8 контактов.

Фазы питания CPU

Но важно не только наличие дополнительных разъемов питания. Важно и количество фаз питания, и их конфигурация. В первую очередь на это надо обращать внимание при использовании мощных CPU и их разгоне. По сути, правило «чем больше фаз, тем лучше» вполне себя оправдывает.

О фазах питания более подробно написано в другом моем материале. Сейчас кратко о тех компонентах, которые располагаются вокруг процессорного сокета. Они закрыты двухсекционным радиатором с тепловой трубкой, но если его снять, то увидим такую картину.

Плата Gigabyte Z390 Aorus Pro имеет 13 фаз питания процессора. Если посчитать все элементы (конденсаторы, дроссели и мосфеты), то их будет ровно по 13. Для процессора используются 12 элементов Vishay SiC634 с максимальным током в 50 А каждый. Для питания встроенного видеоядра — один Vishay SiC632.

Управляется это 7-канальным ШИМ-контроллером Intersil ISL69138. Он виден на фото в левом верхнем углу, помеченный розовой точкой. Как же получаются итоговые 13 фаз? Для этого применяются удвоители ISL6617A, которые распаяны на обратной стороне платы. В итоге, 6 фаз на CPU удваиваются, и получаем 12. Подробности работы удвоителей и вообще фаз питания смотрите по ссылке выше.

Это хозяйство, мосфеты в первую очередь, необходимо охлаждать. Чем мощнее CPU, чем выше разгон, тем более внимательно надо следить за температурой этих элементов. Для этого устанавливается специальный радиатор. В экстремальных ситуациях не лишим будет дополнительный обдув этой зоны.

Околосокетное пространство

В данном случае речь именно о пространстве. При взгляде на любую материнскую плату в непосредственной близости от процессорного сокета видим незанятое место. Если там и расположены какие-либо элементы, то необходимо, чтобы они имели как можно меньшую высоту.

Нужно это для того, чтобы ничто не мешало установке процессорного кулера. А ведь он может быть весьма внушительных размеров, когда речь заходит об охлаждении мощных CPU. На плате есть четыре монтажных отверстия.

Т. к. процессорный кулер, порой, громоздок и тяжел, обычно на обратной стороне платы располагается увеличивающая механическую прочность металлическая пластина. Она не позволяет под весом кулера деформироваться плате в районе сокета. Иногда данная пластина бывает большой, выполняя заодно роль дополнительного элемента системы охлаждения.

Слоты памяти

Куда уж без памяти. И опять-таки, следовать правилу «памяти много не бывает» мешают только ограничения платы, собственные финансовые возможности, количество слотов и… околосокетное пространство.

Почему? Если планируется разгон процессора, то скорее всего будет установлен массивный кулер, который справится с высокой нагрузкой. При этом память вряд ли будет бюджетная. Она должна быть способна работать на повышенных частотах, а, соответственно, тоже будет оборудована радиатором, увеличивающим высоту модулей DRAM.

В итоге нередко встречается ситуация, что размеры процессорного кулера не позволяют установить определенные модули памяти в один или даже два разъема. Даже если все же получится поставить модули DRAM, а сверху над ними будет нависать радиатор процессорного охладителя, то на работоспособность это не повлияет, но вот неудобств добавит, если понадобится заменить планку памяти другой.

Если теплорассеиватели памяти снабжены подсветкой, а они частично будут закрыты вентилятором/радиатором массивного охладителя для CPU, эстеты вряд ли этому обрадуются. Избежать проблем поможет система жидкостного охлаждения.

Количество сокетов памяти зависит от процессора, т. к. контроллер памяти находится в нем. В большинстве случаев имеется двухканальный контроллер, с возможностью установки до двух модулей DRAM на каждый канал. Итого – четыре слота. В более дорогих системах слотов может быть до 8 штук, и каналов, соответственно, тоже больше.

Установка модулей DRAM

Рассматриваемая в качестве примера материнка не имеет цветовой дифференциации разъемов оперативной памяти. Просто рядом со слотами есть надписи «DDR4-B1», «DDR4-B2», «DDR4-A1», «DDR4-A1». Что это такое? Это как раз и есть маркировка каналов памяти. Рекомендуется использовать по два одинаковых модуля DRAM в параллельном режиме. Это подразумевает, что один модуль подключается к разъему первого канала памяти, второй – к разъему второго канала памяти. Если есть еще пара модулей, то они ставятся аналогично. Параллельный режим позволяет задействовать сразу два контроллера памяти и несколько увеличить быстродействие.

В случае с подопытной платой, если, например, есть два модуля по 8 ГБ, то их лучше поставить в разъемы, промаркированные как «DDR4-B1» и «DDR4-A1». Это первый и третий, если смотреть со стороны процессора. Или установить в другую пару разъемов, что сути дела не меняет. В любом варианте один модуль будет работать с первым каналом памяти, второй – со вторым.

Разводка шины DRAM

Следует пару слов сказать о том, как процессор связывается с оперативной памятью. Да, есть n-е количество слотов, кучка проводников на плате, идущие к ним, ну и что тут может быть интересного? Кое-что есть.

Все сказанное далее никак не относится к материнским платам, у которых по одному разъему для модулей памяти на канал (Gigabyte Z590 AORUS TACHYON, Asus ROG CROSSHAIR VIII IMPACT, MSI MEG Z590 UNIFY-X и подобные). Речь только о моделях с двумя модулями RAM на каждый канал.

Итак, существуют два способа развести шину DRAM на материнской плате:

• T-топология. Длина проводников до обоих модулей одинаковая, но несколько большая, нежели при иной топологии. Этот вариант хорошо подходит для установки модулей памяти во все слоты, т. е. четырех штук. Разгон, если это позволяет чипсет, также будет лучше при наличии четырех модулей, а вот с двумя рекордов достигнуть вряд ли удастся.
• Daisy Chain. По сути, это последовательное подключение слотов RAM. В отличии от предыдущей топологии, тут обратная ситуация. Разгон лучше, если установлены два модуля, и чуть хуже, если четыре, да и в общем случае длина проводников меньше.

Получается, что для установки четырех модулей предпочтительнее платы с T-топологией, а для двух модулей, да еще с перспективой разгона — Daisy Chain. Осталось только узнать, какой именно вариант используется в той или иной модели платы, и сделать выбор.

И вот тут нас ждет разочарование. В спецификациях эта информация не указывается, да и в красочных описаниях на материнскую плату специфика разводки шины DRAM расписана далеко не всегда. Например, у Gigabyte Z590 GAMING X явно указано, что «Daisy Chain», а вот у Z590 AORUS XTREME того же производителя на этот счет молчок.

Считается, что на топологию «Daisy Chain» косвенно указывает рекомендация производителя в случае использования только двух модулей памяти устанавливать их во второй и четвертый слоты.

Насколько полезно знание о топологии разведения шины DRAM? Для обычного пользователя мало. Разве что вам требуется большой объем памяти, планируется установка четырех модулей, а интересующая модель материнской платы имеет T-топологию, то звезды сошлись в лучшем виде. В теории, стабильность работы будет лучше, частот при разгоне можно достичь больших.

Если же модулей будет скорее всего два, и вы не прочь выжать из них максимум, то чуть лучше себя проявит Daisy Chain.

Если же неизвестно, сколько в итоге будет модулей DRAM, а разгон не интересует совсем, то все эти топологии вам вряд ли будут интересны.

Система питания DRAM

Оперативную память, как и любое другое устройство, надо обеспечивать электричеством, и на материнской плате также присутствуют цепи питания DRAM. Если посмотреть на спецификации модулей памяти, то можно увидеть, что рабочее напряжение у них обычно 1.2 В. Штатный блок питания такого напряжения не предоставляет. Значит, опять его надо сформировать самостоятельно по аналогии с питанием процессора, с той лишь разницей, что большое количество фаз не требуется и часто обходятся одной, редко – двумя.

Возле сокетов для модулей ОЗУ на рассматриваемой в качестве примера плате можно найти несколько чипов Richtek RT8120, которые являются однофазными ШИМ-контроллерами. Они используются для питания памяти, а также сигналов VCCSA и VCCIO. Большой нагрузки тут нет, параллелить незачем, да и греться тоже нечему, поэтому дополнительные средства охлаждения в данном случае не используются.

На других моделях материнок могут быть иные компоненты разных производителей, но суть от этого не меняется.

Чипсет

Это еще один весьма важный компонент материнской платы. Обычно каждый производитель CPU предлагает несколько моделей чипсетов, предоставляющих свой набор возможностей. Так, младшие модификации не имеют функции разгона процессора по множителю, имеют меньшее количество линий PCI- E интерфейса и прочие ограничения.

Топовые модификации предоставляют максимальный функционал. Правильный выбор чипсета не менее важен, чем выбор процессора.

Порой чипсет называют еще набором системной логики. Почему «набор», если микросхема, по сути, одна? Те, кто еще лет 10 назад держал в руках материнскую плату, помнят, что в те былинные времена использовались две микросхемы, которые назывались незатейливо – «северный мост» (Northbridge — NB) и «южный мост» (Southbridge — SB). И это действительно было набором.

Северный мост отвечал за общение процессора с памятью, а также за обмен с видеокартой. Южный мост обеспечивал работу накопителей, портов ввода/вывода, сетевых интерфейсов и т. п. Ныне функции северного моста переданы процессору, и надобность в дополнительном чипе отпала. В наборе остался только южный мост, коим, по сути, и является чипсет.

Если проводить аналогии с анатомией человека, то ранее мы рассматривали голову, мозг, его кровоснабжение (систему питания) и т. п. Сейчас же добрались до позвоночника. До этакого каркаса, который обеспечивает управление большинством устройств, составляющих компьютерную систему.

Именно на чипсет возложены функции работы с накопителями, подключаемыми по интерфейсам SATA или PCI-E, с USB портами, обеспечение функционирования аудио чипа, сетевого контроллера и т. п. Несколько особняком стоит задача перераспределения линий PCI-Express.

Что такое линии PCI-Express

Что это такое? Более подробно читайте тут, а если кратко, то этот интерфейс предоставляет n-ое количество интерфейсных линий. Каждая из них обеспечивает известную пропускную способность. На данный момент наиболее используемой является 3-я версия PCI-E, имеющая скорость в 8 ГТ/с на каждую линию. Новейшие на данный момент чипсеты AMD X570 и TRX40 поддерживают более скоростную, 4-ю версию этого интерфейса с пропускной способностью каждой линии в 16 ГТ/с.

Количество имеющихся в распоряжении чипсета линий PCI-E разнится в зависимости от модификации этого чипа. Так, самый младший на настоящий момент Intel H310 имеет всего 6 линий, причем уже устаревшей 2-й версии интерфейса, а топовые Z390 и Q370 располагают 24-мя линиями.

Задача системного чипа состоит в распределении их между имеющимися устройствами. Сразу скажем, что вполне реальна ситуация, когда линий может и не хватить. Если возвращаться к рассматриваемой для примера Gigabyte Z390 Aorus Pro, то использующийся чипсет предоставляет 24 линии PCI-E. О распределении их мы поговорим чуть позже.

Возможности разгона

Еще одна важная функция чипсета – возможность разгона процессора по множителю. Не все модификации системной логики позволяют это. По сути, у Intel это только Z390 имеет такую способность. Уже неактуальный Z370 и редко встречающийся Q370 в расчет не берем.

AMD более лояльна к пользователям. Гнать CPU по множителю можно не только на топовом X570. Тем не менее, не следует забывать об этом, и если оверклокинг входит в сферу интересов, то выбор существенно ограничивается.

Чипсеты требуют охлаждения, и как минимум, они закрыты радиаторами. В случае с AMD X570 этот чип работает с шиной нового поколения, позволяет подключать большее количество устройств и из-за этого греется весьма прилично. Неудивительно, что пассивного охлаждения оказалось мало и добавлен специальный небольшой вентилятор.

PCI разъемы

В большинстве случаев используется как минимум одна дискретная видеокарта, т. к. встроенное видеоядро для игр не годится. Значит, материнская плата должна иметь разъем для дополнительного графического адаптера и обеспечить его функционирование. Нередко видеокарт может быть 2 и даже больше.

Но не только видеокартами ограничивается список устройств, которые используются в компьютере. Внешняя звуковая карта, адаптер для SSD M.2 накопителей, RAID-контроллер и т. п. – все они устанавливаются в разъемы PCI-E и забирают себе часть имеющихся ресурсов.

В зависимости от типа устройств, используются разные по физическому размеру разъемы PCI-E. Всего существует 3 типоразмера таких разъемов. Два из них, самый большой и самый маленький, представлены на плате, которая служит нам сегодня в качестве образца.

Возможность использования нескольких плат расширения зависит не только от наличия нужного количества разъемов, но и от чипсета. А если точнее – то от количества линий интерфейса PCI-E и возможности их перераспределения между устройствами.

Для видеокарт и прочих устройств, которым требуется 4 (и более) линии PCI-E применяется самый большой разъем, чаще всего его обозначают как PCI-E x16. В данном случае «x16» показывает количество линий интерфейса. Это максимальное их количество, но не обязательное, и это надо помнить.

Распределение линий PCI-Express

Давайте рассмотрим нашу плату. Хорошо видно, что есть три разъема PCI-E x16. Значит ли это, что все они имеют по 16 линий? Теоретически, они МОГУТ иметь столько линий, но НЕ ОБЯЗАНЫ. Если обратиться к спецификациям на плату, то мы видим, что первый разъем действительно имеет 16 линий PCI-E, которыми ее обеспечивает процессор.

Второй разъем при тех же физических размерах может использовать только 8 интерфейсных линий, а третий – 4. Причем, линии к первым двум разъемам PCI-E x16 поступают от процессора, а к остальным – от чипсета. И этот последний как раз играет тут важную роль.

Если установлена только одна видеокарта в первый PCI-E разъем, то все просто, 16 интерфейсных линий подаются от CPU. Если же установить во второй разъем еще одну видеокарту, то ситуация изменится. 16 процессорных линий поделятся пополам между разъемами, и эту диспетчеризацию выполняет чипсет.

Кстати, то же самое произойдет, если во второй разъем будет установлена любая другая карта расширения. Видеокарта в первом разъеме будет переведена в режим x8. Еще 8 процессорных линий чипсет отдаст второму разъему. Будет ли использовать все предоставленные ресурсы установленная в него плата расширения или нет – не важно, разделение линий пополам все равно произойдет.

Напомню, что в данном случае я рассмотрел пример реализации конкретной модели материнской платы. Распределение интерфейса может варьироваться в зависимости от модели чипсета и даже поколения процессора, что в большей степени актуально для CPU AMD.

Сам же чипсет имеет n-ое количество собственных линий PCI-E, и распоряжается он ими сам. Вернемся к нашей Gigabyte Z390 Aorus Pro. Третий PCIe x16, который располагает 4-ми линиями, и все «маленькие» PCIe x1 (по одной линии PCI-E каждый) подключены к чипсету. Итого, из имеющихся у Z390 24 линий 7 (4+1+1+1) уже заняты. Куда девать остальные – об этом чуть ниже, а сейчас закончим с разъемами PCI-E.

На нашей плате можно заметить, что два из трех разъемов заключены в металлический каркас. Чаще всего его используют там, куда ставится видеокарта. Нужна эта «броня», во-первых, для усиления механической прочности разъема, т. к. мощные видеокарты с громоздкой системой охлаждения могут весить очень прилично. Во-вторых, считается, что металлическая оболочка позволяет снизить влияние помех и улучшить прохождение сигналов.

Сложно сказать, насколько все это справедливо, но если производители так считают – то тут все равно ничего не сделаешь. Зато имеем косвенный признак, сколько видеокарт можно использовать с данной материнской платой.

Разъемы M.2

Практически все современные материнские платы имеют как минимум один разъем M.2 для установки SSD накопителей соответствующего форм-фактора. На рассматриваемой сегодня Gigabyte Z390 Aorus Pro таких разъемов два, но может быть их три, и даже больше в некоторых топовых моделях, использующих специальную переходную плату.

Располагаться разъемы M.2 могут в разных частях, это зависит только от фантазии производителя. Бывает, что один из разъемов размещается на обратной стороне платы. У некоторых моделей материнок ASUS такой разъем расположен вертикально, что позволяет выиграть место за счет перпендикулярного по отношению к плоскости платы расположению накопителя. Насколько этот вариант удобен в пользовании – вопрос спорный.

О том, какой/какие интерфейсы поддерживаются каждым из разъемов, надо смотреть в спецификациях на материнскую плату. Разъемы могут быть универсальными, т. е. позволяют установить как SATA, так и PCIe накопители. Либо может использоваться только один интерфейс.

Также в описании на конкретную модель материнской платы указано, твердотельники какого размера получится установить. В модели, взятой для примера, в первом разъеме можно использовать любые SSD M.2 с размером от 2242 до 22110. Во втором – только до 2280. О том, чем отличаются накопители M.2 и что они из себя представляют, читайте в этом моем материале.

Вновь про линии PCI-E

Еще один важный момент – охлаждение накопителей в этих разъемах. Большинство материнских плат среднего и более высокого уровня уже имеют штатные радиаторы, и как показывают тестирования накопителей M.2, особенно с интерфейсом PCIe, нагрев – проблема, с которой приходится бороться.

Вернемся немного к линиям интерфейса PCI-E. Выше мы уже видели, что 7 линий были задействованы для разъемов PCI-E. В данном случае, если в нашу плату мы установим два накопителя PCIe x4, то нам потребуется еще 8 линий интерфейса, и таким образом, из имеющихся 24 15 уже будут заняты.

На этот момент тоже следует обращать внимание, на количество дополнительного оборудования, которое планируется использовать. Может оказаться, что вам не хватит ресурсов для подключения всего. Например, чипсет Intel B360 имеет всего 12 линий PCI-E 3.0.

Следует также упомянуть, что разъем M.2 используется не только для накопителей. Многие материнские платы снабжены беспроводным адаптером, или предусматривают возможность его установки. Для этого на плату ставят еще один M.2, который имеет ключ E и предназначен только для таких устройств. В данном случае плата поддержки модуля Wi-fi не имеет.

Разъемы для накопителей

Строго говоря, в предыдущем разделе тоже было рассказано о разъемах для накопителей. Сейчас же речь про более традиционные SATA и гораздо менее известные U.2.

Хотя скорость SSD, особенно с интерфейсом PCI-E, впечатляет и радует, сравнение их цен с традиционными жесткими дисками несколько расстраивает. Старые добрые HDD медленные, шумные, но пока что имеют как минимум одно преимущество – емкость. Если точнее, то стоимость единицы емкости. За цену среднестатистического SSD емкостью 1 ТБ можно легко приобрести 4-терабайтный «винчестер».

Для подключения таких накопителей нужен используемый уже не одно десятилетие интерфейс SATA и соответствующий разъем. В настоящее время этот интерфейс имеет 3-ю версию, и служит для подключения как традиционных HDD, так и SSD форм-фактора 2.5 дюйма. Скорость их работы будет ограничена пропускной способностью интерфейса, но далеко не всегда необходимо быстродействие шины PCI-E. А вот для хранения всякой всячины SATA устройства подходят более чем.

В подавляющем большинстве случаев материнские платы имеют как минимум 4, а чаще всего 6, и даже более таких разъемов. Расположение их на плате, ориентация в пространстве (параллельно плоскости платы и перпендикулярно) – это зависит от производителя материнки.

Взаимозависимости разъемов

Здесь вновь следует сказать несколько слов про распределение интерфейсов В данном случае не PCI-E, а SATA. Чипсет позволяет подключить до 6 устройств SATA, но у нас есть возможность установки двух SSD M.2 с таким интерфейсом. Значит ли это, что мы можем в итоге получить 8 накопителей SATA?

Нет, не можем. В мануале на нашу плату написано, что если в первый разъем M.2 установить SSD SATA, то чипсет отключит порт SATA3-2. Если же SSD M.2 SATA будет установлен во второй разъем, от отключатся порты SATA3-4 и SATA3-5. Т. е. в любом случае можно использовать максимум 6 SATA устройств.

Некоторые материнские платы имеют разъем U.2, который пригоден для подключения соответствующих накопителей. Например, у Asus Pro WS X570-ACE такой разъем есть. Устройства для U.2 широкого распространения не имеют, но тем не менее, иногда встречается их поддержка.

Вспомогательные чипы

Чипсет может многое, но не все. Ему требуется помощь других чипов, которые занимаются узкоспециализированными задачами. С рядом таких чипов давайте кратко познакомимся.

Контроллер Ethernet

Сложно сейчас представить компьютер, который не подключен к сети. Хотя все большее распространение получает Wi-fi, старый добрый «кабель» пока чувствует себя уверенно. Мало того, он может предложить скорости, пока что не достижимые для беспроводных альтернатив.

В рассматриваемой для примера Gigabyte Z390 Aorus Pro есть один гигабитный интерфейс на хорошо зарекомендовавшем себя чипе Intel i219-V. Кстати, металлический округлый элемент слева от него – это кварцевый резонатор.

В ряде моделей может использоваться несколько сетевых интерфейсов, в том числе с пропускной способностью до 10 Гб/с. Для каждого из них имеется свой собственный контроллер.

Контроллер SATA

Про порты SATA мы уже говорили, за их работу отвечает чипсет. Какой еще может быть контроллер? Дело в том, что, например, плата ASRock Z390 Extreme4, имеет 8 разъемов SATA. Понятно, что возможностей чипсета не хватит. Поэтому на помощь приходят микросхемы сторонних производителей.

Как правило, используется чип компании ASMedia ASM1061. Этот контроллер позволяет получить два дополнительных порта SATA. Интересно, что плата ASRock X570 Creator имеет аж два таких чипа, хотя всего разъемов SATA здесь 8. Используемый чипсет AMD X570 вполне мог бы справиться с ними самостоятельно. Видимо, такое решение принято для того, чтобы частично разгрузить чипсет, т. к. ему и так есть чем заняться. Заодно получится несколько снизить нагрев этого и так горячего «камушка».

Аудиоконтроллер

Наверное, сейчас нет ни одной материнской платы (за исключением, возможно, серверных), не оснащенной встроенной звуковой картой. Обсуждение качества их звучания не входит в сферу сегодняшнего разговора.

В зависимости от иерархии материнки могут использоваться бюджетные аудиоконтроллеры, либо более «продвинутые», да еще дополнительно снабженные дополнительным усилителем наушников, ЦАП и т. п.

Обычно аудиотракт производители стараются изолировать от остальной части материнской платы для снижения помех, наводок, искажений. Найти все это хозяйство обычно не трудно. В большинстве случаев аудиоконтроллер и вспомогательные элементы расположены в левом нижнем углу платы. Часто выделяется звуковая карта и наличием нескольких блестящих высококачественных конденсаторов, а также подсветкой.

Мультиплексоры шины PCI-E

Выше мы говорили про деление 16 процессорных линий PCI-E поровну между двумя разъемами в случае использования двух видеокарт. Упоминали, что управляет этим действием чипсет. А собственно «перебросом» линий с одного разъема на другой занимаются микросхемы-мультиплексоры. В данном случае, на рассматриваемой плате это чипы ASM1480 производства ASMedia.

Они хорошо видны на фото, располагаются под первым разъемом PCI-E x16. В других моделях материнских плат могут применяться микросхемы других производителей, но принцип работы остается тем же.

Мониторинг и управление вентиляторами

На плате есть специальный чип, который выполняет контроль за состоянием материнки, мониторит температурный режим и задает скорость вращения подключенных вентиляторов. В Gigabyte Z390 Aorus Pro используется чип iTE IT8688E, дополненный контроллером IT8795. Он позволяет подключать восемь устройств охлаждения. Два из них могут иметь потребляемый ток до 2 А каждый, что в результате дает возможность использовать системы жидкостного охлаждения.

Чипы других производителей можно встретить в материнских платах иных брендов, но выполняемые функции аналогичны.

Управление подсветкой

Без лампочек сейчас не жизнь, а иллюминацией также должен кто-то управлять. Грузить этой задачей процессор или чипсет не вполне логично. Зато эту работу отлично выполняют специализированные контроллеры. В нашем случае это микросхема ITE IT8297FN.

BIOS

Компания Gigabyte традиционно применяет функцию DualBIOS. Она заключается в использовании двух микросхем емкостью по 128 Мб для хранения текущей конфигурации и резервной. Расположены эти два чипа в нижнем правом углу.

Материнские платы других производителей могут обходиться одной микросхемой, выпускаться она может разными фирмами.

USB

Чипсет имеет широкие возможности по поддержке самых разнообразных версий USB. Тем не менее, чтобы разгрузить Z390, применяются сторонние контроллеры, концентраторы. К последним относится чип GL850S, который обеспечивает работу 4-х портов USB 2.0 на задней панели.

HDMI

Поддержку протокола HDMI 1.4b осуществляет микросхема обработки графики PTN3360DBS производства NXP. На других платах могут стоять иные чипы. Выводов на монитор может вообще не быть, если не предусмотрена поддержка процессоров со встроенным видеоядром.

Дополнительные разъемы и коннекторы

Не только слотами памяти и процессора, чипсетом, разъемами PCI-E и M.2 богата плата материнская. Она может иметь ряд других разъемов, включая те, что выведены на заднюю панель для подключения самой разнообразной периферии.

Количество и номенклатура этих разъемов довольно широко варьируется у разных моделей материнок. Останавливаться на них смысла особого нет, а вот о тех коннекторах, которыми усыпана сама плата, немного поговорим.

Разъемы для вентиляторов/помп СЖО

Система охлаждения – важная составляющая любого компьютера, и от качества ее работы зависит общее быстродействие системы. В любом ПК есть как минимум один (вентилятор блока питания не в счет) вентилятор – процессорный. Как правило, есть еще несколько коннекторов для подключения корпусных вентиляторов. В данном случае Gigabyte Z390 Aorus Pro позволяет подключить до 8 охладителей.

Возле процессорного сокета находятся два разъема. Один — для вентилятора обычного воздушного кулера CPU. Второй – для помпы водяной системы охлаждения. В левом верхнем углу находится еще один для корпусного вентилятора. на нижней грани есть еще три.

Справа есть еще два разъема, позволяющие подключить системы охлаждения с высокой нагрузкой (ток до 2 А), предназначенные для «водянки».

Разные модели материнских плат имеют разное количество таких коннекторов. Располагаться они могут в разных местах. О их наличии и возможности подключения того или иного вентилятора/помпы следует узнавать из мануала.

Разъемы для светодиодных RGB-лент

Рассматривая для примера плата позволяет подключить по две адресуемые и не адресуемые ленты, для чего имеются соответствующие разъемы. Два располагаются в правом верхнем углу, еще два – на нижней грани.

В других моделях системных плат их расположение и количество может варьироваться. Все подробности – в мануале не плату.

USB

На задней панели есть не все разъемы USB. На плате располагается еще несколько коннекторов.

В данном случае на материнке есть один коннектор для порта USB 3.1 Gen2 Type-C, два коннектора для USB 2.0 на нижней грани платы и один для подключения двух USB 3.1 Gen1 на опциональной фронтальной панели.

Другие разъемы

Помимо перечисленного, на плате есть также разъемы для подключения термодатчиков, аудиокабеля и колодка для кнопок и индикаторов передней панели корпуса. Их расположение и порядок подключения описан в мануале на материнскую плату.

Помимо прочего, на дорогих моделях, особенно ориентированных на оверклокеров, могут иметься переключатели режимов настройки системы, кнопки включения и перезагрузки, сброса настроек BIOS к заводским, индикатор POST-кодов и т. п.

Заключение. Сложная анатомия материнской платы

Учитывая, сколько всего понапихано на материнскую плату, совсем не удивляет то, что это едва ли не самый крупный (за исключением корпуса и монитора) компонент компьютера. Круг выполняемых задач у этого компонента любого ПК весьма широк. Это не только обеспечение других частей компьютера питанием и средствами коммуникации между собой. Это еще и механическое крепление процессора, памяти, разнообразных плат, кабелей.

Добавим сюда еще и представительские функции. Корпусов с прозрачной боковиной много, и сейчас модно выставлять внутренности напоказ. Посему желательно, чтобы материнская плата имела интересный дизайн и подсветку.

В результате получается, что это очень непростой компонент, и не самый дешевый в системе. Утверждение, что это самый важный элемент, является спорным. Процессор не менее важен, память – тоже, а разве нельзя того же сказать про блок питания, процессорный кулер? И все же многофункциональность и «широта взглядов» материнской платы вызывает уважение.

Производители предлагают нам большое количество моделей, ориентированные на выполнение разных задач, выполненные на разный эстетический вкус и кошелек. Дело остается за малым – из всего обилия предложений просто выбрать ту единственную, которая максимально полно удовлетворит запросы. А сделать это, порой, весьма непросто.

Хороших и правильных покупок!

Количество руководств по эксплуатации : 4207

Здесь вы сможете найти все руководства для материнская плата. Просто выберите торговую марку для материнская плата в меню, чтобы найти необходимое инструкция.
Не можете найти материнская плата? Воспользуйтесь строкой поиска по торговой марке/типу, чтобы найти необходимое руководство.