Что входит в материнскую плату компьютера

Что такое материнская плата компьютера?

Для интересующихся устройством компьютера на сайте есть стати об оперативной памяти, процессоре, видеокарте, жестких дисках и SSD. Данная статья также будет продолжением этой серии. Сегодня мы ответим на часто задаваемые вопросы о материнской плате. Вы узнаете что такое материнка, для чего она нужна, из чего состоит, а также характеристики, на которые стоит обращать внимание при ее выборе. Давайте по порядку.

Или видео?

Возможно вам будет удобнее узнать об материнской плате из видео? В нем почти все то же, что и в тексте ниже, только не нужно читать.

Что такое материнская плата компьютера

Материнская плата (мать, материнка, системная плата, главная плата) – это основная плата компьютера. На ней расположены слоты и разъемы для подключения комплектующих ПК, таких как: видеокарты, оперативная память, процессор, накопители данных, а также периферии.

Откидывая компьютерную терминологию, системная плата – база всего компьютера.

Зачем компьютеру материнская плата

Какими бы быстрыми не были оперативная память, процессор, видеокарта и накопители данных, сами по себе они – кучка компьютерного железа. Чтобы превратить ее в рабочую машину необходима платформа, объединяющая все компоненты в работающий системный блок. Эту функцию и выполняет материнская плата.

Кроме внутренних слотов, для подключения основных комплектующих, на материках также распаяны разъемы для подключения внешних устройств и периферии. Поэтому материнская плата так же объединяет все устройства в полноценно работающий компьютер.

Наконец, системная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в нее встроена звуковая карта. А также за доступ в интернет, за счет встроенного сетевого адаптера.

Из чего состоит материнская плата

Разобравшись с предыдущими вопросами, время посмотреть из чего состоит материнка. И основными ее элементами можно назвать:

• Сокет CPU. Это разъем для установки процессора. Физически воплощен в виде площадки с контактами, на которую устанавливается процессор, после чего прижимается специальным фиксатором. Тип сокета имеет важное значение при сборке компьютера, но об этом позже;
• Слоты PCI Express – разъемы для подключения комплектующих к ПК. Это могут быть: видео, сетевые, звуковые карты, Wi-Fi модули, SSD накопители и т.п. ;
• Слоты под ОЗУ – сюда вы устанавливаете планки оперативной памяти;
• SATA разъемы — служат для подключения жестких дисков, SSD накопителей или привода оптических дисков;
• Чипсет — это микросхема или группа микросхем, обеспечивающая обмен данными между процессором, оперативной памятью, устройствами хранения данных, а также периферией и другим оборудованием. На материнской плате может быть воплощён в виде северного и южного мостов, либо только южного моста;
• Микросхема BIOS и батарейка питания CMOS памяти. В этой микросхеме хранится прошивка BIOS (EFI) – набор микропрограмм, работающих с аппаратурой компьютера. В CMOS хранятся настройки BIOS, а для того чтобы они не сбивались когда вы выключаете компьютер (данная память энергозависима), используется специальная батарейка, которая ее питает;
• Внешние разъемы — как правило это USB разъемы, VGA и HDMI выходы для вывода изображения на монитор, Ethernet разъем для подключения интернета, а также аудио входы/выходы для подключения колонок и микрофона;
• Разъемы питания. Собственно, как сама материнка – процессор и система охлаждения также требуют питания;
• Гнезда подключения USB разъемов с корпуса ПК. Сюда же можно отнести контакты для подключения PC спикера, кнопки питания и индикатора работы ЖД, расположенных на одной из панелей системного блока.

В принципе это основной набор который можно встретить на типичной материнской плате, но также необходимо помнить, что у разных производителей и моделей он может отличаться, поэтому переходим к следующему пункту.

Виды материнских плат и их производители

Сегодня на рынке доступно просто огромное количество моделей материнских плат от ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic и многих других компаний. Считаю, что деление комплектующих на виды по производителю, в некоторой степени справедливо, но только в плане качества. По характеристикам же у каждой компании есть свой модельный ряд сопоставимый с модельным радом конкурентов.

Материнские платы можно разделить на два вида в зависимости от поддерживаемой марки процессора: под Intel или AMD. Дело в том, что способ установки процессоров от первой компании отличается от второй. Ножки контактов у Intel расположены на сокете, а контактные площадки на процессоре. У AMD же – наоборот. Кроме этого, у них отличаются крепления системы охлаждения, а также размеры самого сокета.

Но сокеты отличаются не только в зависимости от производителя процессора. У каждой компании есть несколько поколений процессоров. Например у Intel есть сокеты LGA 1151, LGA 1151-V2, LGA 1200. У AMD: AM1, AM3+, АM4, FM2, FM2+. Они также отличаются друг от друга, и не всегда процессор одного поколения станет в сокет от другого.

Самое же характерное разделение материнок по виду можно произвести по форм-фактору — параметр, определяющий площадь платы, а также количество разъемов под основные и периферийные устройства. Самые распространенные форм-факторы материнских плат в потребительском сегменте сегодня: ATX, Micro-ATX и Mini-ITX:

• Standard-ATX или просто ATX — самый распространенный форм-фактор. Отлично подходит, как для игровых машин, так и для рабочей системы. Размеры материнских плат ATX формата — 305/244 миллиметра. Хорошо совместимы с большинством типов корпусов. Достаточно большая площадь снижает вероятность перегрева, поскольку места для комплектующих много и им не приходится быть зажатыми в ограниченном по размеру корпусе, что положительно сказывается на потоке воздуха между ними. Позволяет устанавливать в системный блок несколько видеокарт;
• Micro-ATX уступают в размерах предыдущему типу (244/244 миллиметра) за счет чего позволяют собрать более компактный системный блок. Однако за уменьшение размеров приходится платить функциональностью. Так материнки формата Micro-ATX имеют, как правило меньший набор слотов PCI Express и разъемов под ОЗУ в сравнении с платами ATX. Пригодны больше для рабочих ПК, но также часто используются и в игровых сборках;
• Mini-ITX — одни из наиболее компактных материнок с габаритами 170/170 миллиметров. При желании повозится с подбором оборудования и корпуса на Mini-ITX можно собрать мощный игровой ПК. Однако проще использовать такую компактность для рабочей машины.

Характеристики материнских плат

Подытоживая, не забываем затронуть вопрос основных характеристик материнской платы:

• Форм-фактор. Как было сказано, этот параметр, включает в себя размер, места крепления материнки, а также разъемы для дополнительных устройств;
• Тип сокета. Поскольку конкретный вид процессоров требует определенный разъем, выбранная вами модель ЦП будет определять эту характеристику;
• Количество слотов и поддерживаемый тип ОЗУ. Первое указывает на возможности увеличения объема оперативной памяти, второе — на скорость ее работы;
• Частота системной шины. Напрямую влияет на производительность компьютера. Чем больше – тем выше будет производительность ПК. Естественно, это не единственный фактор, влияющий на скорость работы компьютера, однако необходимо подбирать компоненты так, чтобы частота системной шины не была меньше, чем у других элементов;
• Чипсет – один из важнейших пунктов при выборе материнской платы. По-большому счету, от него зависит тип процессора, который можно будет использовать на материнке. Кроме того, модель чипсета влияет на тип оперативной памяти и количество поддерживаемой периферии. Грубо говоря – чипсет определяет функциональность материнской платы;
• Количество слотов PCI Express. От этого зависит количество и возможность подключения как видеокарт, так и других плат расширений, использующих данный интерфейс;
• Число гнезд SATA – позволит понять сколько HDD, SDD, и приводов оптических дисков возможно подключить;
• Наличие и характеристики интегрированных: сетевой, графической и звуковой карт – позволит понять на что будет способен ваш ПК без покупки их дискретных аналогов;
• Наличие и количество внешних разъемов – как для стационарного компьютера, так и для ноутбука важно наличие хотя бы 3 USB портов, выхода на наушники и входа для микрофона. Кроме того зачастую также необходим Ethernet порт, VGA (уже довольно старый), HDMI. Хотя здесь больше необходимо отталкиваться от собственных потребностей.

Выводы

Материнская плата — сложное устройство, соединяющее между собой все компоненты компьютера, управляющее их работой, и определяющее количество подключаемого к ПК оборудования. Эта плата определяет характеристики вашего ПК и устанавливает ограничения по его апгрейду.

Очень надеюсь, что статья была для вас полезной. Всего хорошего, до новых интересных статей!

Устройство материнской платы компьютера: схема и компоненты

Современные материнские платы состоят из множества различных компонентов. Устройство материнской платы компьютера таково, что она содержит в себе: транзисторы (мосфеты), клокеры, резисторы, электролитические и керамические конденсаторы, диоды, катушки индуктивности, а также различные микрочипы, которые припаиваются непосредственно к материнской плате.

Сама же материнская плата (мать) представляет из себя кусок многослойного текстолита, на котором тончайшим слоем нанесены дорожки (проводники). Слои в нем располагаются примерно так же, как этажи в многоэтажных домах, а их количество может достигать от 10 до 15.

Мосфеты необходимы для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Резисторы нужны для создания в электрической цепи сопротивления, обеспечивая тем самым регулирование электрической энергии между элементами материнской платы. Клокеры необходимы для формирования тактовых частот, используемых на материнской плате и в процессоре. Конденсаторы нужны для выравнивания напряжения или блокировки тока в цепи.

Они (конденсаторы) имеют свойство выходить из строя и буквально вздуваться. И, наконец, катушка (дроссель) — используется для смягчения скачков тока при запуске, очень часто дросселя располагают возле сокета процессора. Все остальные компоненты материнской платы условно можно разделить на группы:

1. Разнообразные порты для подключения как внутренних устройств (сокет процессора, слоты ОЗУ, слоты видеокарты), так и внешних — жестких дисков, оптических приводов, USB накопителей.
2. Разъемы питания: процессора, вентиляторов. На самой материнке есть самый главный 24-pin порт питания, по которому она получает питание от БП.
3. Разъемы на задней «стенке» системного блока, это аж целый блок портов для подключения устройств «ввода-вывода»: монитора, принтера, мышек, клавиатуры, динамиков, сетевого кабеля и др.
4. Радиаторы и трубки охлаждения.
5. Перемычки (управляющие штырьки), генераторы тактовых частот (клокеры) и батарейка, чипы (BIOS, аудиочип и др.). К чипам еще можно отнести северный и южный «мосты», или по-другому — чипсет.

Итак, перед вами схема материнской платы. Начнем, пожалуй, с чипсета. А состоит он из двух компонентов: южного моста и северного моста. Этим специфическим термином «мост» — обозначается набор микросхем, которые отвечают за работу всех компонентов материнской платы и их связи с процессором. Чипсет не случайно делится на две составляющие: северную и южную, ведь на них возлагаются принципиально разные задачи.

К примеру, северный мост далеко не просто так называется, а именно из-за своего положения, относительно центра материнской платы. Северный мост всегда находится ближе к процессору (а в современных пк он вообще уже встроен в сам процессор, Начиная с процессоров на базе архитектур Intel Nehalem и AMD Sledgehammer) и обеспечивает связь между ним, оперативной памятью и графическим ускорителем (видеокартой).

Южный же — отвечает за работу всех периферийных устройств, включая принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т.п.). А также делает возможной работу: базовой системы "ввода-вывода" (BIOS), аудиочипа и интернета. Между собой северный и южный мосты также «общаются» по определенному протоколу. А сам чипсет связывается с процессором по следующим интерфейсам: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.
Подробнее о чипсете я уже писал в одной из своих предыдущих статей, а именно вот здесь.

Чуть правее чипсета располагается процессорный сокет, обратите внимание на скопление тех самых катушек (дросселей), которые, как уже упоминалось выше, производитель старается расположить поближе к процессору. С чем конкретно это связано утверждать не берусь, но если кто в комментариях напишет свою версию — буду признателен (неправильные ответы тоже принимаются).

А еще обратите внимание на обилие радиаторов охлаждения, один расположен прямо над процессорным сокетом, а два других — на северном и южном мостах. Это действительно необходимость, ведь в процессе работы некоторые зоны материнской платы нагреваются очень ощутимо, а без должного охлаждения пайка, например, на южном мосту может разрушиться и наш южный мост уйдет в свободное плавание, или, того хуже — просто сгорит. Кроме того, на процессор обычно ставится кулер, у которого тоже есть свой отдельный радиатор, эффективно отводящий тепло.

Система охлаждения материнской платы может быть представлена не только в виде обычного радиатора, но и в виде жидкостного охлаждения с подводящими трубками + радиаторы, как на фото выше

Процессор питается от материнской платы через специальный 4-х пиновый разъем (на схеме он обозначен как «P4»), а сама материнка — через 24-х пиновый разъем, на фото он находится в самом низу. Также, энергия требуется и различным вентиляторам и кулерам, которых может быть больше 3. Процессорный кулер подключается через 4-х контактный разъем, который расположен ближе всего к сокету. Остальные вентиляторы запитываются от 3-х контактных разъемов, которые «натыканы» по всей плате.

Если перевести взгляд в левый нижний угол — можно увидеть небольшую круглую батарейку, без которой все настройки BIOSа, в том числе текущее время и дата, будут удалены. Срок службы такой батарейки редко превышает порог в 7 лет, иными словами, если вы на своем компьютере обнаружили подобную проблему (каждый раз при включении сбивается время и дата), первым делом поменяйте батарейку, благо стоит она совсем не дорого и найти ее можно практически в любом компьютерном магазине.

Также, по всей материнской плате размещены всевозможные интегральные микросхемы, к ним можно отнести:

• Аудио-чип
• Контроллеры портов (1394 и SATA)
• Super I/O чип
• FirmWare Hub (FWH) чип
• Чипсет для беспроводных сетей

Для любых портов должен быть предусмотрен свой контроллер, иначе они не будут работать. Контроллера USB-портов на схеме не видно, просто потому, что он встроен в южный мост, как вы уже могли догадаться. FWH отвечает за работу BIOS. А вот с чипом Super I/O не все так просто. Он выполняет целый ряд функций, в нем находятся: контроллер флоппи-дисков (которые «конкретно» устарели и ныне не используются), датчик температуры и скорости вращения вентилятора (кулера), а еще он отвечает за инфракрасный порт и клавиатуру с мышью, только не usb, а ps/2. Найти чип Super I/O на материнке можно по названию производителя, в частности: Fintek, ITE, National Semiconductor, Nuvoton, SMSC, VIA, и Winbond.

Порт 1394 (он же FireWire) используется для подключения различных мультимедийных устройств, например ip-камер, и является значительно более быстрым, нежели usb. Про разъемы (гнезда) задней панели рассказывать тут не вижу смысла, ибо это тема отдельной статьи (а эта и так уже получилась большая), ну а про другие порты, такие как: ATA(IDE), SATA  я уже упоминал в статье под названием «интерфейсы жесткого диска», рекомендую к прочтению.

Перемычки, они же переключатели, они же джамперы (Jumpers) — выполняют сразу несколько задач. С помощью них вы можете запустить аварийное восстановление биоса, переключить и настроить звуковой чип, выполнить сброс настроек биоса и многое другое. Все зависит от конкретного производителя материнки. Если речь идет о игровых моделях, в них могут встречаться джамперы, позволяющие «разгонять» ОЗУ или саму материнскую плату, менять приоритеты загрузки жестких дисков и т.д. Как-нибудь я постараюсь рассказать об этом подробнее (но уже не в этой статье).

Ну и пару слов про так называемую «FPanel», или по-другому разъемы передней панели. На схеме они обозначены как «коннекторы фронтальной панели». На фото вы можете видеть провода с колодками, которые как раз подключаются к этим штырькам на материнской плате. Однако, тут важно соблюсти определенную последовательность подключения, иначе все кнопки и индикаторы не будут работать. А что вообще туда подключается? А вот что: кнопка подачи питания и перезагрузки компьютера, индикатор загруженности жесткого диска, встроенный динамик (пищалка).

Опять же, для каждой платы может быть своя последовательность и полярность подключения, все это, как правило, в обязательном порядке указывается на первых страницах инструкции к вашей материнской плате. Если такой инструкции у вас нет, или вы покупали мат. плату с рук — попробуйте найти ее в интернете. Конкретно для платы ASUS P5AD2-E, рассматриваемой в данной статье, последовательность такая:

Что такое материнская плата?