Устройство и описание материнской (системной) платы

Статьи

Персональный компьютер состоит из множество комплектующих, однако одним из важнейших элементов является материнская плата (или системная плата, оба названия равносильны). Системная плата является тем «мостом», которая соединяет и размещает на себе физически и электрически устройства компьютера, а так же отвечает за взаимодействие этих устройств с центральным процессором и оперативной памятью. Устройство материнской платы включает в себя следующие узлы.

• Центральным звеном всей компьютерной системы является процессор. Для его установки на материнской плате используется специальное гнездо‐сокет. Cокеты могут иметь различные варианты крепления кулера для охлаждения процессора.
• Одним из важнейших устройств, которое располагается на материнской плате является микросхема BIOS (базовая система ввода‐вывода). В неё зашита программа начальной загрузки компьютера и конфигурация компьютера. При включении питания компьютера BIOS инициализирует устройства, которые подключены к материнской плате, проверяет их работоспособность. Если всё нормально, то ищет загрузчик на носителях информации, таких как «жёсткий» диск, привод компакт‐дисков, 1,4" дисководы, которые ещё встречаются и т. д. А уже загрузчик передаёт управление операционной системе. В новых материнских платах может быть 2 микросхемы, что повышает устойчивость BIOS.
• Вторым из важнейших устройств материнской платы является чипсет. Он представляет из себя набор микросхем, которые по функциональному признаку делятся на северный и южный мост, которые отвечают за связь процессора, памяти и видеокарты, и связь медленных устройств, таких как «жёсткий» диск, сетевая карта, аудиокодек и т. д. А кроме того, северный мост осуществляет связь устройств, входящих в южный мост и процессора. Северный и южный мосты выполнены обычно на двух микросхемах, причём северный мост из‐за нагрева при работе снабжается радиатором и часто с охлаждающим кулером.
• На системной плате расположены разъёмы или слоты оперативной памяти, обычно они расположены рядом с сокетом процессора и микросхемой северного моста. В них вставляются модули оперативной памяти. Количество их может быть разным: от 1 до 6. Эти слоты оперативной памяти по шинам связаны с северным мостом, и через него, с центральным процессором.
• Рядом с северным мостом, перпендикулярно слотам оперативной памяти, расположен слот или разъём для видеокарты. В более старых компьютерах это обычно AGP‐разъём (переводится как порт графического ускорителя), а в современных - это E‐PCI или PCI‐Express. Как и слоты оперативной памяти, AGP или PCI‐E посредством шин связаны с северным мостом, а через него с центральным процессором.
• Рядом и параллельно разъёму AGP или PCI‐E на системной плате расположены разъёмы PCI, которые предназначены для подключения различных внутренних устройств, таких как звуковые платы, платы различных FM‐ и TV‐тюнеров, сетевых карт, внутренних модемов, различных контроллеров нестандартного оборудования, позволяющих применять компьютеры во многих областях деятельности человека. PCI появилась раньше PCI‐E и на базе её появилась последняя. Различаются они прежде всего пропускной способностью и производительностью. У PCI‐E она выше, чем у PCI, да оно и понятно: во‐первых, частота работы шины PCI‐E выше чем у PCI, а во‐вторых, PCI‐E работает с устройствами подключенными к северному мосту, который обладает большим быстродействием, чем южный мост и соответственно, шина PCI, подключенная к южному мосту.
• Собственно южный мост, который расположен на системной плате рядом с разъёмами оперативной памяти и разъёмом AGP или PCI‐E. Как выше говорилось, южный мост связывает медленные устройства и с помощью северного моста эти же устройства связывает с процессором и оперативной памятью. Обычно на материнской плате и северный, и южный мосты состоят из двух отдельных микросхем, которые и образуют чипсет. Микросхема южного моста зачастую также охлаждается радиатором, особенно это часто это встречается на новых материнских платах.
• На системной плате расположены штыревые разъёмы для подключения «жёстких» дисков и оптических приводов с интерфейсом IDE, разъёмы для подключения «жёстких» дисков и оптических приводов с интерфейсом SATA. Сейчас системные платы имеют в своём составе в основном разъёмы SATA, так как IDE уже выходят из «моды» и максимум на что можно расчитывать—это на наличие одного разъёма интерфейса IDE, в отличие от SATA‐шных, число которых может доходить на системной плате до 6.
• Рядом с разъёмами SATA могут находиться маленькие микросхемы - это контроллеры SATA, фирмы могут быть разные, например: Promise, SiliconImage, VIA, Marvel. Одна из основных задач контроллера SATA является создание массива RAID «жёстких» дисков для повышения быстродействия и надёжности хранения данных на дисках.
• На системной плате расположена батарейка BIOS, служащая для постоянного питания микросхемы BIOS, в которой и хранится программа начальной загрузки и конфигурация компьютера.
• На материнской плате могут находиться разъёмы для подключения дополнительных USB‐портов, которые могут, например, находиться на лицевой панели корпуса системного блока.
• На системной плате находятся штырьковый разъём для подключения кнопок лицевой панели системного блока: включения, перезагрузки, индикаторов работы «жёсткого» диска и включеного питания, подключения динамика.
• Звук в материнской плате поддерживается встроенным чипом звукового кодека. Наиболее распространнённые кодеки таких известных фирм, как C‐Media, Realtek. Качество воспроизведения звука встроеными чипами неизмеримо выросло по сравнению с недалёким прошлым, поэтому не слишком требовательному пользователю нет нужды покупать отдельную звуковую плату, как это было в прошлом.
• Сейчас каждая системная плата имеет встроенный сетевой или Ethernet‐контроллер, который обеспечивает работу компьютера в локальной сети. Более того, достаточно дорогие материнские платы могут иметь их два. Наиболее распространённые чипы таких фирм, как: Realtek, Gygabyte, Intel.
• Также на системной плате находится штырьковый джампер (перемычка) для обнуления BIOS, то есть параметры сбрасываются в самый щадящий режим работы. Это иногда помогает при нестабильной работе системной платы.
• Для питания материнской платы и её компонентов и устройств находится 24‐контактный разъём ATX и 4‐контактный дополнительный разъём на 12 вольт. Питается материнская плата от блока питания, находящегося в корпусе системного блока.
• На каждой материнской плате присутствуют порты PS\2 для клавиатуры и «мышки», порты USB, COM‐ и LPT‐порты, которые всё меньше используются, входы для подключения аудиоколонок, микрофона, разъёмы RJ‐45 для подключения сетевого кабеля Ethernet.