Продовженням цієї серії буде ця стаття. Сьогодні ми відповімо на питання, що часто задаються про материнську плату. Ви дізнаєтеся, що таке материнка, для чого вона потрібна, з чого складається, а також характеристики, на які варто звертати увагу при її виборі. Давайте по порядку.

Що таке материнська плата комп'ютера

Материнська плата (матір, материка, системна плата, головна плата) – це основна плата системного блоку. На ній знаходяться роз'єми для підключення всіх інших деталей - відеокарти, оперативної пам'яті, процесора та ін.

Відкидаючи комп'ютерну термінологію, системна плата – основа всього комп'ютера. Як ми говорили раніше, і оперативна пам'ять, і процесор відіграють головну роль у роботі комп'ютера. Проте, щоб вони повністю розкрили свій потенціал, потрібна зв'язувальна ланка, якою і є материнська плата. Давайте детальніше розберемо, навіщо комп'ютеру потрібна системна плата.

Навіщо комп'ютер материнська плата

Без зайвих слів перерахуємо основні функції материнської плати:

Поєднує всі «начинки» комп'ютера між собою (на ній встановлений сокет для процесора, роз'єми під ОЗУ та графічний адаптер і т.д).
Материнка перетворює мишку, дисплей, системний блок, клавіатуру та інші компоненти – на єдину робочу екосистему.
Відповідає, щоб ЦП контролював роботу інших частин комп'ютера. Тобто материнська плата не тільки перетворює всі компоненти ПК на одне ціле, але ще й підтримує зв'язок між ними.
Материнська плата відповідає за передачу картинки на монітор (у разі інтегрування до неї графічної карти).
Системна плата відповідає за звук комп'ютера, оскільки в даний час величезна кількість моделей плат має вбудовану звукову карту.
Забезпечення доступу в інтернет - сучасні материнки мають вбудований мережевий адаптер.

З чого складається материнська плата

Розібравшись із попередніми питаннями, час подивитися з чого складається материнка. І основними її елементами можна назвати:

Роз'єм для встановлення процесора ( сокет CPU ) — простими словами- це гніздо для встановлення процесора;
Слоти PCI і PCI Express — перші через свою низьку продуктивність використовують для підключення ТВ-тюнерів, аудіо та мережевих карт, а також інших пристроїв, яким достатньо пропускної спроможності даного інтерфейсу. PCI Express зазвичай використовується для підключення до ПК відеокарт;
Слоти під ОЗУ - сюди ви встановлюєте планки оперативної пам'яті;
SATA і IDE роз'єми — вони служать підключення до комп'ютера різних накопичувачів ( , SSD). Також вони використовуються для підключення оптичних дисків;
Чіпсет — це набір мікросхем, звані північний і південний мости. Північний міст здійснює контроль за взаємозв'язком між системною платою з ОЗУ, графічним прискорювачем, ЦП. А також регулює швидкість їх роботи та приєднує до південного мосту, який здійснює контроль за заощадженням енергії, BIOS, годинником системи, інтерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio;
Мікросхема BIOS та батарейка живлення CMOS пам'яті - тут знаходиться програмне забезпечення для запуску комп'ютера та його тестування. У CMOS зберігаються налаштування BIOS, а для того, щоб вони не збивалися коли ви вимикаєте комп'ютер (дана енергозалежна пам'ять) використовується спеціальна батарейка, яка і живить пам'ять.
Зовнішні роз'єми – це всі можливі виходи на навушники, мікрофон, Ethernet, HDMI, USB тощо;
Рознімання для підключення живлення - власне, як сама материнка, так і процесор і система охолодження потребують живлення.

В принципі, це основний набір, який можна зустріти, але також необхідно пам'ятати, що у різних виробників і моделей він може відрізнятися, тому переходимо до наступного пункту.

Види материнських плат та їх виробники

Сьогодні ви можете побачити безліч системних плат від різних виробників: ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic, всі вони діляться на безліч видів. Наприклад, під який із типів процесорів вони орієнтовані – AMD, або Intel. Кожен із класів конкуруючих ЦП унікальний і потребує індивідуального сокету. У AMD це: AM1, AM3+, AM4, FM2, FM2+. Системні плати, призначені для ЦП від Intel, мають роз'єми: LGA 1150, LGA 1151, LGA 2011, LGA 2011-3. Ще материнські плати діляться на кшталт підтримуваної пам'яті – DRR3 чи DDR4.

Проте найвідоміший поділ материнок на види йде форм-фактором - параметр визначальний площа плати, а також місця кріплення і гнізда для постачання електроживленням. Основні представники: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX:

Standard-ATX - Найпоширеніший серед користувачів форм-фактор, відмінно підходить для ігрових машин і для робочої системи. Середні розміри – 305/244 міліметрів. Добре сумісний із більшістю типів корпусів. Достатньо об'ємна площа знижує ймовірність перегріву, оскільки місця для інших деталей більше і їм не доведеться затиснути в обмеженому за розміром корпусі, що позитивно позначається на потоці повітря між ними. Дозволяє встановити дві відеокарти;
Micro-ATX поступаються у розмірах оригіналу (244/244 міліметри). У них менше PCI гнізд. Здебільшого придатні лише роботи, але бувають зразки, придатні для ігор, та їх менше, ніж в попереднього представника;
Mini-ITX - Одні з найбільш компактних материнок, що мають габарити 170/170 міліметрів. Більше годяться, як робочі та мультимедійні рішення, тому що роз'єм для графічної плати може бути відсутнім, отже, задовольняємося інтегрованим варіантом. Гнізд під модулі ОЗП - одна пара;
E-ATX - Відмінне рішення геймерам. Є можливість встановлення відразу декількох графічних прискорювачів, а на певні моделі можна поставити навіть пару ЦП. Середні розміри 305/272 мм. Також дані моделі можуть стати добрим варіантом для серверної машини;
Mini-STX — рішення для міні-ПК, не підходять для ігор, зате цілком прийнятний варіант для навчання та роботи. Гнізд, куди буде встановлено графічний прискорювач, немає, а під ОЗУ лише два гнізда. Середній розмір 140/147 мм.

Характеристики материнських плат

Як завжди, не забуваємо торкнутися питання основних характеристик материнської плати. Тож почнемо:

Форм-фактор – як було вже сказано, цей параметр, включає розмір, місця кріплення материнки, а також роз'єми для додаткових пристроїв;
Тип сокету материнської плати – гніздо, куди встановлюється ЦП. Важливий параметр, оскільки знаємо, що конкретний вид процесорів вимагає певний роз'єм;
Число слотів і тип ОЗУ, що підтримується, — перше вказує на можливості збільшення обсягу оперативної пам'яті, друге — на швидкість її роботи;
Частота системної шини безпосередньо впливає на продуктивність комп'ютера. Чим більше — тим вищою буде продуктивність ПК. Звичайно, це не єдиний фактор, що впливає на швидкість роботи комп'ютера, проте необхідно підбирати компоненти так, щоб частота системної шини не була меншою, ніж у інших елементів;
Чіпсет - один із найголовніших пунктів при виборі материнської плати. За великим рахунком, саме від нього залежить тип процесора, який можна буде використовувати, пам'яті, підтримка різної периферії тощо;
Кількість слотів PCI і PCI Express - від цього залежатиме кількість і можливість підключення як відеокарт, так і інших плат розширень використовуваних даний інтерфейс;
Число гнізд SATA - дозволить зрозуміти скільки HDD, SDD, і приводів оптичних дисків можна підключити;
Наявність та характеристики інтегрованих: мережевий, графічний та звуковий карт — дозволить зрозуміти на що буде здатний ваш ПК без покупки їх дискретних аналогів;
Наявність та кількість зовнішніх роз'ємів – як для стаціонарного комп'ютера, так і для ноутбука важлива наявність хоча б 3 USB портів, виходу на навушники та входу для мікрофона. Крім того, часто також необхідний Ethernet порт, VGA (вже досить старий), HDMI. Хоча тут необхідно відштовхуватися від потреб.

Висновки

Підсумовуючи, можна сказати, що на сьогоднішній день материнська плата — складний пристрій, який з'єднує між собою всі компоненти комп'ютера, керує їх роботою, а також відповідає за кількість обладнання, що додатково підключається. Ця плата визначає характеристики вашого ПК і встановлює обмеження щодо його апгрейду.

Пристрій та призначення материнської плати

Материнська або системна плата – це багатошарова друкована плата, що є основою ЕОМ, що визначає її архітектуру, продуктивність та зв'язок між усіма підключеними до неї елементами та координацію їх роботи.

1. Введення.

Материнська плата - це один з найважливіших елементів ЕОМ, що визначає її вигляд і забезпечує взаємодію всіх пристроїв, що підключаються до материнської плати.

На материнській платі розміщуються всі основні елементи ЕОМ, такі як:

Набір системної логіки або чіпсет – основний компонент материнської плати, який визначає тип процесора, тип ОЗУ, тип системної шини можна використовувати;

Слот для встановлення процесора. Визначає, який тип процесорів можна приєднати до материнської плати. У процесорах можуть використовуватися різні інтерфейси системної шини (наприклад, FSB, DMI, QPI і т.д.), які процесори можуть мати вбудовану графічну систему або контролер пам'яті, може відрізнятися кількість "ніжок" і так далі. Відповідно, для кожного типу процесора необхідно використовувати свій слот для встановлення. Найчастіше виробники процесорів і материнських плат зловживають цим, женучись за додатковою вигодою, і створюють нові процесори не сумісні з існуючими типами слотів, навіть якщо цього можна було уникнути. У результаті доводиться при оновленні комп'ютера змінювати не тільки процесор, але й материнську плату з усіма наслідками, що з цього випливають.

- центральний процесор – основний пристрій ЕОМ, що виконує математичні, логічні операції та операції управління рештою елементів ЕОМ;

Контролер ОЗУ (оперативно запам'ятовуючий пристрій). Раніше контролер ОЗП вбудовували в чіпсет, але зараз більшість процесорів мають вбудований контролер ОЗП, що дозволяє збільшити загальну продуктивність і розвантажити чіпсет.

ОЗП – набір мікросхем для тимчасового зберігання даних. У сучасних материнських платах є можливість підключення одночасно кількох мікросхем ОЗУ, зазвичай чотирьох чи більше.

ППЗУ (БІОС), що містять програмне забезпечення, що здійснює тестування основних компонентів ЕОМ та налаштування материнської плати. І пам'ять CMOS зберігає налаштування роботи BIOS. Часто встановлюють кілька мікросхем пам'яті CMOS для можливості швидкого відновлення працездатності ЕОМ в екстреному випадку, наприклад, невдалої спробирозгону;

Акумулятор або батарейка, що живить пам'ять CMOS;

Контролери каналів введення-виведення: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet та ін. Які саме канали введення-виводу будуть підтримуватися, визначається типом материнської плати, що використовується. У разі потреби, додаткові контролери введення-виведення можна встановлювати у вигляді плат розширення;

Кварцовий генератор, що виробляє сигнали, якими синхронізується робота всіх елементів ЕОМ;

Таймери;

Контролер переривань. Сигнали переривань від різних пристроїв надходять не безпосередньо в процесор, а контролер переривань, який встановлює сигнал переривання з відповідним пріоритетом в активний стан;

Роз'єми для встановлення плат розширення: відеокарт, звукової карти тощо;

Регулятори напруги, що перетворюють вихідну напругу на необхідну для живлення компонентів встановлених на материнській платі;

Засоби моніторингу, що вимірюють швидкість обертання вентиляторів, температуру основних елементів ЕОМ, напругу живлення і т.д.;

Звукова карта. Майже всі материнські плати містять вбудовані звукові карти, що дозволяють отримати пристойну якість звуку. При необхідності можна встановити додаткову дискретну звукову карту, яка забезпечує краще звучання, але в більшості випадків це не потрібно.

Вбудований динамік. Здебільшого використовується для діагностики працездатності системи. Так за тривалістю та послідовністю звукових сигналівпри включенні ЕОМ можна визначити більшість несправностей апаратури;

Шини – провідники обмінюватись сигналами між компонентами ЕОМ.

2. Друкована плата.

Основу материнської плати складає друкована плата. На друкованій платі розташовуються сигнальні лінії, які часто називають сигнальними доріжками, що з'єднують між собою всі елементи материнської плати. Якщо сигнальні доріжки розташовані надто близько один до одного, то сигнали, що передаються по них, будуть створювати перешкоди один для одного. Чим довша доріжка і вища швидкість передачі даних по ній, тим більше вона створює перешкод для сусідніх доріжок і тим більше вона вразлива для таких перешкод.

В результаті можуть виникати збої в роботі навіть наднадійних і дорогих компонентів ЕОМ. Тому основне завдання при виробництві друкованої плати так розмістити сигнальні доріжки, щоб мінімізувати дію перешкод на сигнали, що передаються. Для цього друковану платуроблять багатошаровою, багаторазово збільшуючи корисну площу друкованої плати та відстань між доріжками.

Зазвичай сучасні материнські плати мають шість шарів: три сигнальні шари, шар заземлення та дві пластини живлення.

Однак кількість шарів живлення та сигнальних шарів може змінюватись, залежно від особливостей материнських плат.

Розмітка і довжина доріжок вкрай важлива для нормальної роботи всіх компонентів ЕОМ, тому при виборі материнської плати треба приділяти особливу увагу якості друкованої плати і розведення доріжок. Особливо це важливо, якщо ви збираєтеся використовувати компоненти ЕОМ з нестандартними налаштуваннями та параметрами роботи. Наприклад, розганяти процесор чи пам'ять.

На друкованій платі розташовуються всі компоненти материнської плати та роз'єми для підключення плат розширення та периферійних пристроїв. Нижче на малюнку зображено структурну схему розташування компонентів на друкованій платі.

Розглянемо докладніше всі компоненти материнської плати і почнемо з головного компонента - чипсета.

3. Чіпсет.

Чіпсет або набір системної логіки – це основний набір мікросхем материнської плати, що забезпечує спільне функціонування центрального процесора, ОЗП, відеокарти, контролерів периферійних пристроїв та інших компонентів, що підключаються до материнської плати. Саме він визначає основні параметри материнської плати: тип підтримуваного процесора, об'єм, канальність і тип ОЗУ, частоту та тип системної шини та шини пам'яті, набори контролерів периферійних пристроїв тощо.

Як правило, сучасні набори системної логіки будуються на базі двох компонентів, що є окремими чіпсетами, пов'язані один з одним високошвидкісною шиною.

Однак останнім часом з'явилася тенденція об'єднання північного та південного мосту в єдиний компонент, так як контролер пам'яті все частіше вбудовують безпосередньо в процесор, тим самим розвантажуючи північний міст, і з'являються все швидші та швидші канали зв'язку з периферійними пристроями та платами розширення. А також розвивається технологія виробництва інтегральних схем, що дозволяє робити їх більш мініатюрними, дешевшими та споживаючими менше енергії.

Об'єднання північного та південного мосту в один чіпсет дозволяє підняти продуктивність системи, за рахунок зменшення часу взаємодії з периферійними пристроями та внутрішніми компонентами, що раніше підключаються до південного мосту, але значно ускладнює конструкцію чіпсету, робить його більш складним для модернізації та дещо збільшує вартість материнської плати.

Але поки більшість материнських плат роблять з урахуванням чіпсету розділеного на два компонента. Називаються ці компоненти Північний та Південний міст.

Назви Північний та Південний – історичні. Вони означають розташування компонентів чіпсету щодо шини PCI: Північний знаходиться вище, а Південний – нижче. Чому міст? Цю назву дали чіпсетам по виконуваних ними функцій: вони служать для зв'язку різних шин та інтерфейсів.

Причини поділу чіпсету на дві частини такі:

1. Відмінності швидкісних режимів роботи.

Північний міст працює з найшвидшими компонентами, що вимагають великої пропускної спроможності шини. До таких компонентів належить відеокарта і пам'ять. Однак сьогодні більшість процесорів мають вбудований контролер пам'яті, а багато і вбудовану графічну систему, хоча і сильно поступається дискретним відеокарт, але все ж таки часто застосовується в бюджетних персональних комп'ютерах, ноутбуки та нетбуки. Тому з кожним роком навантаження на північний міст знижуються, що зменшує необхідність поділу чіпсету на дві частини.

2. Частіше оновлення стандартів периферії, ніж основних елементів ЕОМ.

Стандарти шин зв'язку з пам'яттю, відеокартою та процесором змінюються набагато рідше, ніж стандарти зв'язку з платами розширення та периферійними пристроями. Що дозволяє у разі зміни інтерфейсу зв'язку з периферійними пристроями або розробки нового каналу зв'язку не змінювати весь чіпсет, а замінити лише південний міст. До того ж, північний міст працює з більш швидкими пристроями і влаштований складніше, ніж південний міст, тому що від його роботи багато в чому залежить загальна продуктивність системи. Тому його зміна – дорога та складна робота. Але незважаючи на це, спостерігається тенденція об'єднання північного та південного мосту в одну інтегральну схему.

3.1. Основні функції Північного моста.

Північний міст, як випливає з його назви, виконує функції контролю та спрямування потоку даних з 4-х шин:

Шини зв'язку з процесором або системною шиною.
Шини зв'язку із пам'яттю.
Шини зв'язку із графічним адаптером.
Зв'язок автобусів з південним мостом.

Відповідно до виконуваних функцій і влаштований північний міст. Він складається з інтерфейсу системної шини, інтерфейсу шини зв'язку з південним мостом, контролера пам'яті, шини інтерфейсу зв'язку з графічною картою.

на Наразібільшість процесорів мають вбудований контролер пам'яті, отже функцію контролера пам'яті можна вважати північного мосту застарілої. І враховуючи, що існує безліч типів оперативної пам'яті, для опису пам'яті та технології її взаємодії з процесором виділимо окрему статтю.

У бюджетних ЕОМ іноді північний міст вбудовують графічну систему. Однак на даний момент більш поширену практику має встановлення графічної системи безпосередньо в процесор, так що цю функцію північного мосту теж вважатимемо застарілою.

Таким чином, основне завдання чіпсету - грамотно та швидко розподіляти всі запити від процесора, відеокарти та південного мосту, розставляти пріоритети та створювати, якщо це необхідно, черговість. Причому він має бути настільки збалансований, щоб якнайсильніше скоротити простої при спробі доступу компонентів ЕОМ до тих чи інших ресурсів.

Розглянемо докладніше існуючі інтерфейси зв'язку з процесором, графічним адаптером та південним мостом.

3.1.1. Інтерфейси зв'язку із процесором.

На даний момент існують такі інтерфейси зв'язку процесора з північним мостом: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (Front Site Bus)- системна шина, що використовується для зв'язку центрального процесора з північним мостом у 1990-х та 2000-х роках. FSB розроблена компанією Intel та вперше використовувалася в комп'ютерах на базі процесорів Pentium.

Частота роботи шини FSB є одним із найважливіших параметрів роботи ЕОМ і багато в чому визначає продуктивність усієї системи. Зазвичай вона - у кілька разів менша за частоту роботи процесора.

Частоти, у яких працюють центральний процесор і системна шина, мають загальну опорну частоту й у спрощеному вигляді розраховуються, як Vп = Vo*k, де Vп – частота роботи процесора, Vo-опорная частота, k – множник. Зазвичай у сучасних системах опорна частота дорівнює частоті шини FSB.

Більшість материнських плат дозволяють вручну збільшувати частоту системної шини або множник, змінюючи налаштування в BIOS. У старих материнських платах подібні установки змінювалися за допомогою перестановки перемичок. Збільшення частоти системної шини чи множника збільшує продуктивність ЕОМ. Однак у більшості сучасних процесорівсередньої цінової категорії множник заблокований, і єдиний спосіб підняти продуктивність обчислювальної системи– це збільшити частоту системної шини.

Частота системної шини FSB поступово зростала з 50 МГц для процесорів класу Intel Pentium і AMD K5 на початку 1990-х років, до 400 МГц для процесорів класу Xeon і Core 2 наприкінці 2000-х. У цьому пропускана здатність зростала з 400 Мбіт/с до 12800 Мбіт/с.

Шина FSB використовувалася в процесорах типу Атом, Celeron, Pentium, Core 2 і Xeon аж до 2008 року. На даний момент ця шина витіснена системними шинами DMI, QPI та Hyper Transport.

HyperTransport- Універсальна високошвидкісна шина типу точка-точка з низькою латентністю, що використовується для зв'язку процесора з північним мостом. Шина HyperTransport - двоспрямована, тобто для обміну в кожну сторону виділено свою лінію зв'язку. До того ж вона працює за технологією DDR (Double Data Rate), передаючи дані як по фронту, так і по спаду тактового імпульсу.

Технологія розроблена консорціумом HyperTransport Technology на чолі із компанією AMD. Варто відзначити, що стандарт HyperTransport – відкритий, що дозволяє використовувати його у своїх пристроях різним компаніям.

Перша версія HyperTransport була представлена в 2001 році, і дозволяла здійснювати обмін зі швидкістю 800 МТр/с (800 Мега Транзакцій за секунду або 838860800 обмінів за секунду) з максимальною пропускною спроможністю - 12.8 ГБайт/с. Але вже в 2004 році було випущено нову модифікацію шини HyperTransport (v.2.0), що забезпечує 1.4 ГТр/с з максимальною пропускною здатністю - 22.4 ГБайт/с, що майже в 14 разів перевищувало можливості шини FSB.

18 серпня 2008 року було випущено модифікацію 3.1, що працює зі швидкістю 3.2 ГТр/с, із пропускною спроможністю - 51.6 Гбайт/с. На даний момент це найшвидша версія шини HyperTransport.

Технологія HyperTransport - дуже гнучка, і дозволяє варіювати як частоти шини, так і її розрядність. Це дозволяє використовувати її не тільки для зв'язку процесора з північним мостом та ОЗУ, а й у повільних пристроях. При цьому можливість зменшення розрядності та частоти веде до економії енергії.

Мінімальна тактова частота шини - 200 МГц, при цьому дані будуть передаватися зі швидкістю - 400 МТр/с, через технологію DDR, а мінімальна розрядність - 2 біти. При мінімальних параметрах максимальна пропускна здатність становитиме 100 Мбайт/с. Всі наступні підтримувані частоти та розрядності - кратні мінімальній тактовій частоті та розрядності аж до швидкості - 3.2 ГТр/с, та розрядності - 32 біти, для ревізії HyperTransport v 3.1.

DMI (Direct Media Interface)- Послідовна шина типу точка-точка, що використовується для зв'язку процесора з чіпсетом і для зв'язку південного мосту чіпсету з північним. Розроблена компанією Intel у 2004 році.

Для зв'язку процесора з чіпсетом зазвичай використовується 4 канали DMI, що забезпечують максимальну пропускну здатність до 10 Гбайт/с для ревізії DMI 1.0 і 20 Гбайт/с для ревізії DMI 2.0, представленої в 2011 році. У бюджетних мобільних системах може використовуватися шина з двома каналами DMI, що вдвічі знижує пропускну здатність порівняно з 4-канальним варіантом.

Часто в процесори, що використовують зв'язок з чіпсетом по шині DMI, вбудовують поряд з контролером пам'яті контролер шини PCI Express, що забезпечує взаємодію з відеокартою. У цьому випадку потреба в північному мосту відпадає, і чіпсет виконує лише функції взаємодії з платами розширення та периферійними пристроями. При такій архітектурі материнської плати не потрібно високошвидкісного каналу для взаємодії з процесором, і пропускну здатність шини DMI вистачає з надлишком.

QPI (QuickPath Interconnect)- Послідовна шина типу точка-точка, що використовується для зв'язку процесорів між собою та з чіпсетом. Представлена компанією Intel у 2008 році та використовується в HiEnd процесорах типу Xeon, Itanium та Core i7.

Шина QPI - двоспрямована, тобто для обміну в кожну сторону передбачено свій канал, кожен з яких складається з 20 ліній зв'язку. Отже, кожен канал - 20-розрядний, з яких на корисне навантаження припадає лише 16 розрядів. Працює шина QPI зі швидкістю - 4.8 та 6.4 ГТр/с, при цьому максимальна пропускна здатність становить 19,2 та 25,6 ГБайт/с відповідно.

Ми коротко розглянули основні інтерфейси зв'язку процесора з чіпсетом. Далі розглянемо інтерфейси зв'язку Північного мосту із графічним адаптером.

3.1.2. Інтерфейси зв'язку із графічним адаптером.

Спочатку для зв'язку з графічним процесоромвикористовували загальну шину ICA, VLB, а потім PCI, але дуже швидко пропускну здатність цих шин перестало вистачати для роботи з графікою, тим більше після поширення тривимірної графіки, що вимагає величезних потужностей для розрахунку та високої пропускної здатності шини для передачі текстур та параметрів зображення.

На заміну загальним шинам прийшла спеціалізована шина AGP, оптимізована до роботи з графічним контролером.

AGP (Accelerated Graphics Port)– спеціалізована 32-розрядна шина для роботи з графічним адаптером, розроблена 1997 року компанією Intel.

Шина AGP працювала на тактовій частоті - 66 МГц і підтримувала два режими роботи: з пам'яттю DMA (Direct Memory Access) і пам'яттю DME (Direct in Memory Execute).

У режимі DMA основною пам'яттю вважалася пам'ять, вбудована у відеоадаптер, а режимі DME – пам'ять відеокарти, які разом із основною пам'яттю перебували у єдиному адресному просторі, і відеоадаптер міг звертатися, як до вбудованої пам'яті, і до основний пам'яті комп'ютера.

Наявність режиму DME дозволяло зменшити обсяг пам'яті, що вбудовується у відеоадаптер, і тим самим зменшити його вартість. Режим роботи з пам'яттю DME отримав назву AGP-текстурування.

Однак дуже скоро пропускної здатності шини AGP перестало вистачати для роботи в режимі DME, і виробники стали збільшувати обсяги пам'яті, що вбудовується. Незабаром і збільшення пам'яті, що вбудовується, перестало допомагати і пропускної здатності шини AGP стало категорично бракувати.

Перша версія шини AGP - AGP 1x, працювала на тактовій частоті - 66 МГц, і мала максимальну швидкість передачі даних - 266 Мбайт/с, що було недостатньо для повноцінної роботи в режимі DME і не перевищувало швидкість попередниці - PCI шини (PCI 2.1 - 266 Мбайт/с). Тому практично відразу ж шина була доопрацьована і введений режим передачі даних по фронту та спаду тактового імпульсу, що при тій же тактовій частоті 66 МГц дозволило отримати пропускну здатність 533 Мбайт/с. Цей режим називався AGP 2x.

Перша представлена на ринку ревізія AGP 1.0 підтримувала режими роботи AGP 1x та AGP 2x.

У 1998 році була представлена нова ревізія шини - AGP 2.0, що підтримує режим роботи AGP 4x, в якому за один такт передавалося вже 4 блоки даних, в результаті пропускна здатність досягла 1 ГБайт/с.

При цьому опорна тактова частота шини не змінилася і залишилася рівною 66 МГц, а для передачі чотирьох блоків даних за один такт був введений додатковий сигнал, що запускається синхронно з опорною тактовою частотою, але із частотою – 133 МГц. Дані передавалися по фронту та спаду тактового імпульсу додаткового сигналу.

При цьому напруга живлення була знижена з 3.3 до 1.5 В, в результаті, відеокарти, випущені тільки для ревізії AGP 1.0, були несумісні з відеокартами AGP 2.0 і наступних ревізій шини AGP.

2002 року вийшла ревізія 3.0 шини AGP. Опорна частота шини, як і раніше, залишилася незмінною, проте додатковий тактовий імпульс, що запускається синхронно з опорною частотою, становив уже 266 МГц. При цьому за один такт опорної частоти передавалося вже 8 блоків, а максимальна швидкість склала 2.1 Гбайт/с.

Але, незважаючи на всі покращення шини AGP, відеоадаптери розвивалися швидше та вимагали більш продуктивної шини. Так, на зміну шині AGP прийшла шина PCI express.

PCI express- Послідовна двонаправлена шина типу точка-точка, розроблена в 2002 некомерційною групою PCI-SIG, до складу якої входили такі кампанії, як Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems та інші.

Основне завдання, що стоїть перед шиною PCI express – це заміна графічної шини AGP і паралельної універсальної шини PCI.

Ревізія шини PCI express 1.0 працює на тактовій частоті 2.5 ГГц, при цьому пропускна сумарна здатність одного каналу становить 400 Мбайт/с, тому що на кожні передані 8 біт даних припадає 2 службові біти і шина двонаправлена, тобто обмін в обидві сторони йде одночасно. У шині зазвичай використовують кілька каналів: 1, 2, 4, 8, 16 або 32, залежно від необхідної пропускної здатності. Таким чином, шини на базі PCI express загальному випадкує набір самостійних послідовних каналів передачі.

Так при використанні шини PCI express для зв'язку з відеокартами зазвичай використовується 16-канальна шина, а для зв'язку з платами розширення - одноканальна шина.

Теоретична максимальна сумарна пропускна спроможність 32-х канальної шини складає 12.8 Гбайт/с. При цьому, на відміну від шини PCI, що ділила пропускну здатність між усіма підключеними пристроями, шина PCI express побудована за принципом топології типу «зірка» і кожному пристрої, що підключається, в одноосібне володіння віддається вся пропускна здатність шини.

У ревізії PCI express 2.0, представленій 15 січня 2007 року, пропускну здатність шини було збільшено вдвічі. Для одного каналу шини сумарна пропускна здатність становила 800 Мбайт/с, а 32-х канальної шини – 25.6 Гбайт/с.

У ревізії PCI express 3.0, представленої в листопаді 2010 року, пропускну спроможність шини ще в 2 рази збільшили, причому максимальна кількість транзакцій збільшилася з 5 до 8 млрд, а максимальна пропускна спроможність збільшилася в 2 рази завдяки зміні принципу кодування інформації, при якому на кожні 129 біт даних припадає лише 2 службових біта, що у 13 разів менше, ніж у ревізіях 1.0 і 2.0. Таким чином, для одного каналу шини сумарна пропускна здатність стала 1.6 Гбайт/с, а для 32 канальної шини – 51.2 Гбайт/с.

Однак PCI express 3.0 тільки виходить на ринок і перші материнські плати з підтримкою цієї шини почали з'являтися наприкінці 2011 року, а масовий випуск пристроїв із підтримкою шини PCI express 3.0 заплановано на 2012 рік.

Варто зазначити, що на даний момент пропускної спроможності PCI express 2.0 цілком вистачає для нормального функціонування відеоадаптерів і перехід на PCI express 3.0 не дасть істотного приросту продуктивності зв'язці процесор - відеокарта. Але, як кажуть, поживемо – побачимо.

У найближчому майбутньому планується випуск ревізії PCI express 4.0, у якому швидкість буде збільшено ще вдвічі.

Останнім часом намітилася тенденція вбудовування інтерфейсу PCI express у процесор. Зазвичай у таких процесорах також вбудований контролер пам'яті. В результаті, потреба в північному мосту відпадає, і чепсет будують на основі однієї інтегральної схеми, основне завдання якої – забезпечення взаємодії з платами розширення та периферійними пристроями.

На цьому закінчимо огляд інтерфейсів зв'язку північного мосту з відеоадаптером і перейдемо до огляду інтерфейсів зв'язку північного моста з південним.

3.1.3. Інтерфейси зв'язку із південним мостом.

Досить довгий час для зв'язку північного мосту з південним використовувалася шина PCI.

PCI (Peripheral component interconnect) – шина для підключення плат розширення до материнської плати, розроблена 1992 року компанією Intel. Також тривалий час використовувалась для зв'язку північного мосту із південним. Однак у міру підвищення продуктивності плат розширення її пропускної спроможності стало бракувати. Вона була витіснена більш продуктивними шинами спочатку із завдань зв'язку північного та південного мосту, а останніми роками і для зв'язку з платами розширення стали використовувати швидшу шину – PCI express.

Основні технічні характеристики шини PCI:

Ревізія	1.0	2.0	2.1	2.2	2.3
дата релізу	1992 р.	1993 р.	1995 р.	1998 р.	2002 р.
Розрядність	32	32	32/64	32/64	32/64
Частота	33 МГц	33 МГц	33/66 МГц	33/66 МГц	33/66 МГц
Пропускна здатність	132 МБайт/с	132 МБайт/с	132/264/528 МБайт/с	132/264/528 МБайт/с	132/264/528 МБайт/с
Сигнальна напруга	5 В	5 В	5/3.3 У	5/3.3 У	5/3.3 У
Гаряча заміна	ні	ні	ні	є	є

Існують і інші ревізії шин PCI, наприклад, для використання в ноутбуках та інших портативних пристроях, або перехідні варіанти між основними ревізіями, але так як на даний момент інтерфейс PCI практично витіснений більш швидкісними шинами, то детально не описуватиму характеристики всіх ревізій.

При використанні шини для зв'язку північного та південного мосту структурна схема материнської плати виглядатиме так:

Як видно з малюнка, північний та південний міст підключалися до шини PCI нарівні з платами розширення. Припускна здатність шини ділилася між усіма підключеними до неї пристроями, а, отже, заявлена пікова пропускна здатність зменшувалася не тільки службовою інформацією, що передається, а й конкуруючими пристроями, підключеними до шини. В результаті, з часом пропускної спроможності шини стало нахопити, і для зв'язку між північним і південним мостом стали використовувати такі шини, як: hub link, DMI, HyperTransport, а шина PCI ще ненадовго залишилася як зв'язок з платами розширення.

Першою на заміну PCI прийшла шина Hub Link.

Шина hublink- 8-бітна шина типу "точка-точка", розроблена компанією Intel. Шина працює на частоті - 66 МГц, і передає 4 байти за такт, що дозволяє отримати максимальну пропускну здатність - 266 Мбайт/сек.

Введення шини hublink змінило архітектуру материнської плати і розвантажило шину PCI. Шина PCI стала використовуватися тільки для зв'язку з периферійними пристроями та платами розширення, а шина Hublink використовувалася тільки для зв'язку з північним мостом.

Пропускна спроможність шини hublink була порівнянна з пропускною спроможністю шини PCI, але через те, що їй не доводилося ділити канал з іншими пристроями, а шина PCI розвантажувалася, пропускної спроможності було цілком достатньо. Але обчислювальна технікане стоїть на місці, і шина hublink на даний момент практично не використовується, через недостатню швидкодію. Вона була витіснена такими шинами, як DMI та HyperTransport.

Короткий опис шини DMI та HyperTransport наводився в розділі , тому не повторюватимуся.

Були й інші інтерфейси для зв'язку північного мосту з південним, але більшість із них вже безнадійно застаріли або рідко використовуються, тому ми не загострюватимемо на них увагу. На цьому закінчимо огляд основних функцій та улаштування північного мосту і перейдемо до південного мосту.

3.2. Основні функції Південного мосту.

Південний міст відповідає за організацію взаємодії з повільними компонентами ЕОМ: платами розширення, периферійними пристроями, пристроями виводу-введення-виводу, каналами міжмашинного обміну і так далі.

Тобто, Південний міст ретранслює дані та запити від підключених до нього пристроїв у північний міст, який передає їх у процесор або ОЗУ, та приймає від північного мосту команди процесора та дані з ОЗУ, та ретранслює їх у підключені до нього пристрої.

До складу південного мосту входять:

Контролер шин зв'язку з північним мостом (PCI, hublink, DMI, HyperTransport і т.д.);

Контролер шин зв'язку з платами розширення (PCI, PCIe і т.д.);

Контролер ліній зв'язку з периферійними пристроями та іншими ЕОМ (USB, FireWire, Ethernet тощо);

Контролер шин зв'язку з жорсткими дисками (ATA, SATA, SCSI і т.д.);

Контролер шин зв'язку з повільними пристроями (шини ISA, LPC, SPI і т.д.).

Розглянемо докладніше інтерфейси зв'язку, що використовуються південним мостом, та вбудовані в нього контролери периферійних пристроїв.

Інтерфейси зв'язку північного мосту із південним ми вже розглядали. Тому одразу перейдемо до інтерфейсів зв'язку з платами розширення.

3.2.1. Інтерфейси зв'язку з платами розширення.

На даний момент основними інтерфейсами для обміну з платами розширення є PCI та PCIexpress. Однак інтерфейс PCI активно витісняється, і в найближчі кілька років практично піде історію, і використовуватиметься тільки в деяких спеціалізованих ЕОМ.

Опис та короткі характеристики інтерфейсів PCI та PCIexpress я вже наводив у цій статті, так що не буду повторюватися. Перейдемо одразу до розгляду інтерфейсів зв'язку з периферійними пристроями, пристроями введення-виведення та іншими ЕОМ.

3.2.2. Інтерфейси зв'язку з периферійними пристроями, пристроями введення-виведення та іншими ЕОМ.

Існує велика різноманітність інтерфейсів для зв'язку з периферійними пристроями та іншими ЕОМ, найбільш поширені з них вбудовуються в материнську плату, але також можна додавати будь-який інтерфейс за допомогою плат розширення, що підключаються до материнської плати через шину PCI або PCIexpress.

Наведу короткий описта характеристики найбільш популярних інтерфейсів.

USB (Universal Serial Bus)- Універсальний послідовний канал передачі даних для підключення до ЕОМ середньошвидкісних і низькошвидкісних периферійних пристроїв.

Шина строго орієнтована і складається з контролера каналу і кількох кінцевих пристроїв, що підключаються до нього. Зазвичай контролери USB вбудовані в південний міст материнської плати. У сучасних материнських платах можуть розміщуватися до 12 контролерів каналу USB із двома портами кожен.

З'єднання між собою двох контролерів каналу або двох кінцевих пристроїв неможливо, тому безпосередньо з'єднати два комп'ютери або два периферійні пристрої між собою по USB-каналу не можна.

Однак для зв'язку двох контролерів каналу можна використовувати додаткові пристрої. Наприклад, емулятор Ethernet адаптера. Два комп'ютери підключаються до нього по USB каналу, і обидва бачать кінцевий пристрій. Ethernet адаптер ретранслює дані, що отримуються від одного комп'ютера до іншого, емулюючи мережевий протокол Ethernet. Однак при цьому необхідно встановлювати специфічні драйвера емулятора Ethernet адаптера на кожен комп'ютер, що підключається.

Інтерфейс USB має вбудовані лінії живлення, завдяки чому дозволяє використовувати пристрої без власного джерела живлення або одночасно з обміном даними заряджати акумулятори кінцевих пристроїв, наприклад телефонів.

Однак, якщо між контролером каналу і кінцевим пристроєм використовується розмножувач (USB-hub), то він повинен мати додатковий зовнішнім харчуванням, щоб забезпечити всі пристрої, що підключаються до нього, живленням, необхідним за стандартом інтерфейсу USB. Якщо використовувати USB-hub без додаткового джерела живлення, то при підключенні кількох пристроїв без власних джерел живлення вони швидше за все працювати не будуть.

USB підтримує гаряче підключення кінцевих пристроїв. Це можливо через більш довгий заземлюючий контакт, ніж сигнальні контакти. Тому, при підключенні кінцевого пристрою спочатку замикаються контакти заземлення, і різниця потенціалу комп'ютера і кінцевого пристрою вирівнюється. Отже, подальше з'єднання сигнальних провідників не призводить до стрибка напруги.

На даний момент існує три основні ревізії USB (1.0, 2.0 і 3.0). Причому вони сумісні знизу-вгору, тобто пристрої, призначені для ревізії 1.0, працюватимуть з інтерфейсом ревізії 2.0, відповідно, пристрої, призначені для USB 2.0, будуть працювати з USB 3.0, проте пристрої для USB 3.0, швидше за все, не працюватимуть з інтерфейс USB 2.0.

Розглянемо основні характеристики інтерфейсу залежно від ревізії.

USB 1.0 – перша версія інтерфейсу USB, випущена листопаді 1995 року. У 1998 році ревізія була доопрацьована, усунуто помилки та недоліки. Отримана ревізія USB 1.1 першою набула масового поширення.

Технічні характеристики ревізій 1.0 та 1.1 такі:

Швидкість передачі – до 12 Мбіт/с (режим Full-Speed) або 1,5 Мбіт/с (режим Low-Speed);

Максимальна довжина кабелю – 5 метрів, для режиму Low-Speed, та 3 метри, для режиму Full-Speed;

USB 2.0 - ревізія, що вийшла у квітні 2000 року. Основна відмінність від попередньої версії – підвищення максимальної швидкості передачі до 480 Мбіт/с. На практиці через великі затримки між запитом на передачу даних і початком передачі швидкості в 480 Мбіт/с досягти не вдається.

Технічні характеристики ревізії 2.0:

Швидкість передачі – до 480 Мбіт/с (Hi-speed), до 12 Мбіт/с (режим Full-Speed) або до 1,5 Мбіт/с (режим Low-Speed);

Синхронна передача даних (за запитом);

Напівдуплексний обмін (одночасно передача можлива лише в одному напрямку);

Максимальна довжина кабелю – 5 метрів;

Максимальна кількість підключених пристроїв до одного контролера (включаючи розмножувачі) – 127;

Можливе підключення пристроїв, що працюють у режимах з різною пропускною здатністю, до одного контролера USB;

Напруга живлення для периферійних пристроїв – 5;

Максимальна сила струму – 500 мА;

Кабель складається з чотирьох ліній зв'язку (дві лінії – для прийому та передачі даних, і дві лінії – для живлення периферійних пристроїв) та заземлюючої обплетення.

USB 3.0 – ревізія, що вийшла у листопаді 2008 року. У новій ревізії на порядок було збільшено швидкість, до 4800 Мбіт/с, і майже двічі – сила струму, до 900 мА. При цьому сильно змінився зовнішній виглядроз'ємів і кабелів, але сумісність знизу догори залишилася. Тобто. пристрої, що працюють з USB 2.0, зможуть підключатися до роз'єму 3.0 і працюватимуть.

Технічні характеристики ревізії 3.0:

Швидкість передачі – до 4800 Мбіт/с (режим SuperSpeed), до 480 Мбіт/с (режим Hi-speed), до 12 Мбіт/с (режим Full-Speed) або до 1,5 Мбіт/с (режим Low-Speed) );

Двошинна архітектура (шина Low-Speed/Full-Speed/High-Speed та окремо шина SuperSpeed);

Асинхронна передача даних;

Дуплексний обмін у режимі SuperSpeed (одночасно можлива передача та прийом даних) та симплексний в інших режимах.

Максимальна довжина кабелю – 3 метри;

Максимальна кількість підключених пристроїв до одного контролера (включаючи розмножувачі) – 127;

Напруга живлення для периферійних пристроїв – 5;

Максимальна сила струму – 900 мА;

Поліпшена система керування живленням, що дозволяє заощаджувати енергію при бездіяльності кінцевих пристроїв;

Кабель складається з восьми ліній зв'язку. Чотири лінії зв'язку такі ж, як і USB 2.0. Додаткові дві лінії зв'язку – для прийому даних, і дві – для передачі в режимі SuperSpeed, і дві – оплетки заземлення: одна – для кабелів передачі даних в режимі Low-Speed/Full-Speed/High-Speed, і одна – для кабелів, використовуються у режимі SuperSpeed.

IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers)– стандарт послідовної високошвидкісної шини, прийнятий 1995 року. Різні компанії називають шини, розроблені за цим стандартом, по-різному. Apple – FireWire, Sony – i.LINK, Yamaha – mLAN, Texas Instruments – Lynx, Creative – SB1394, тощо. Через це часто виникає плутанина, але, незважаючи на різні назви, це та сама шина, що працює за одним стандартом.

Ця шина призначена для підключення високошвидкісних периферійних пристроїв, таких як зовнішні жорсткі диски, цифрові відеокамери, музичні синтезатори та інше.

Основні технічні характеристики шини:

Максимальна швидкість передачі змінюється від 400 Мбіт/с, у ревізії IEEE 1394, до 3.2 Гбіт/с, у ревізії IEEE 1394b;

Максимальна довжина зв'язку між двома пристроями змінюється від 4.5 метрів, ревізії IEEE 1394, до 100 метрів, ревізії IEEE 1394b і старше;

Максимальна кількість пристроїв, що послідовно підключаються до одного контролера, – 64, у тому числі і IEEE-концентратори. При цьому всі пристрої, що підключаються, ділять між собою пропускну здатність шини. До кожного IEEE-концентратора можна підключити ще 16 пристроїв. Замість підключення пристрою можна підключити шинну перемичку, через яку можна буде підключити ще 63 пристрої. Усього можна підключити до 1023 шинних перемичок, що дозволить організувати мережу з 64449 пристроїв. Більше пристроїв підключити не можна, оскільки у стандарті IEEE 1394 кожен пристрій має 16-розрядну адресу;

Можливість об'єднання у мережу кількох комп'ютерів;

Гаряче підключення та відключення пристроїв;

Можливість використання пристроїв, що живляться від шини та не мають власного джерела живлення. При цьому максимальна сила струму – до 1.5 Ампер, а напруга – від 8 до 40 Вольт.

Ethernet– стандарт побудови комп'ютерних мережна базі технології пакетної передачі даних, розроблений в 1973 Робертом Метклафом з корпорації Xerox PARC.

Стандарт визначає види електричних сигналів та правила провідних з'єднань, описує формати кадрів та протоколи передачі даних.

Існують десятки різних ревізій стандарту, але найпоширенішими на сьогоднішній день є група стандартів: Fast Ethernet та Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet забезпечує передачу даних із швидкістю до 100 Мбіт/с. І дальність передачі в одному сегменті мережі без повторювачів – від 100 метрів (група стандартів 100BASE-T, використовує передачі даних виту пару) до 10 кілометрів (група стандартів 100BASE-FX, використовує передачі даних одномодове оптоволокно).

Gigabit Ethernet забезпечує передачу даних із швидкістю до 1 Гбіт/с. І дальність передачі в одному сегменті мережі без повторювачів – від 100 метрів (група стандартів 1000BASE-T, використовує передачі даних чотири кручені пари) до 100 кілометрів (група стандартів 1000BASE-LH, використовує передачі даних одномодове оптоволокно).

Для передачі великих обсягів інформації існують стандарти десяти, сорока та ста гігабітного Ethernet, що працює на базі оптоволоконних ліній зв'язку. Але докладніше про ці стандарти і взагалі про технологію Ethernet буде описано в окремій статті, присвяченій міжмашинної взаємодії.

Wi-Fi– бездротова лінія зв'язку, створена 1991 року в Нідерландській компанії NCR Corporation/AT&T. WiFi ґрунтується на стандарті IEEE 802.11. і використовується як для зв'язку з периферійними пристроями, так і для організації локальних мереж.

Wi-Fi дозволяє з'єднувати два комп'ютери або комп'ютер і периферійний пристрій безпосередньо за технологією точка-точка або організовувати мережу з використанням точки доступу, до якої одночасно можуть підключатися кілька пристроїв.

Максимальна швидкість передачі даних залежить від використовуваної ревізії стандарту IEEE 802.11, але на практиці буде значно нижчою за заявлені параметри, через накладні витрати, наявність перешкод на шляху розповсюдження сигналу, відстані між джерелом сигналу і приймачем та інших факторів. Насправді середня пропускна спроможність у разі буде у 2-3 разу менше заявленої максимальної пропускної спроможності.

Залежно від ревізії стандарту пропускна спроможність Wi-Fi така:

Ревізія стандарту	Тактова частота	Заявлена максимальна потужність	Середня швидкість передачі на практиці	Дальність зв'язку у приміщенні/відкритій місцевості
802.11a	5 ГГц	54 Мбіт/с	18.4 Мбіт/с	35/120 м
802.11b	2.4 ГГц	11 Мбіт/с	3.2 Мбіт/с	38/140 м
802.11g	2.4 ГГц	54 Мбіт/с	15.2 Мбіт/с	38/140 м
802.11n	2.4 чи 5 ГГц	600 Мбіт/с	59.2 Мбіт/с	70/250 м

Існує безліч інших інтерфейсів для зв'язку з периферійними пристроями та організації локальних мереж. Однак вони рідко вбудовуються в материнську плату і зазвичай використовуються як плати розширення. Тому ці інтерфейси, нарівні з описаними вище, розглядатимемо у статті присвяченій міжмашинній взаємодії, а зараз перейдемо до опису інтерфейсів зв'язку південного мосту з жорсткими дисками.

3.2.3. Інтерфейси шин зв'язку південного мосту з жорсткими дисками.

Спочатку для зв'язку з жорсткими дисками використовувався інтерфейс ATA, але він був витіснений зручнішими і сучасними інтерфейсами SATA і SCSI. Наведемо короткий оглядцих інтерфейсів.

ATA (Advanced Technology Attachment) або PATA (Parallel ATA)– паралельний інтерфейс зв'язку, розроблений 1986 року компанією Western Digital. У той час він називався IDE (Integrated Drive Electronics), але пізніше був перейменований в ATA, а з появою у 2003 році інтерфейсу SATA, PATA був перейменований на PATA.

Використання інтерфейсу PATA має на увазі, що контролер жорсткого дискарозташовується не так на материнській платі чи вигляді плати розширення, а вбудований у жорсткий диск. На материнській платі, зокрема у південному мосту, розташовується лише контролер каналу PATA.

Для підключення жорстких дисків з інтерфейсом PATA використовується 40-провідний шлейф. З введенням PATA/66 режиму з'явилася його 80-провідна версія. Максимальна довжина шлейфу – 46 см. До одного шлейфу можна підключити і два пристрої, при цьому один з них обов'язково має бути провідним, а інший – веденим.

Існує кілька ревізій інтерфейсу PATA, що відрізняються швидкістю передачі даних, режимами роботи та іншими особливостями. Нижче наведено основні ревізії інтерфейсу PATA.

На практиці пропускна спроможність шини набагато нижча від заявленої теоретичної пропускної спроможності, через накладні витрати на організацію протоколу обміну та інших затримок. До того ж, якщо до шини підключено два жорсткі диски, то пропускна здатність буде ділитися між ними.

2003 року на заміну інтерфейсу PATA прийшов інтерфейс SATA.

SATA (Serial ATA)- Послідовний інтерфейс зв'язку південного мосту з жорсткими дисками, розроблений у 2003 році.

При використанні SATA інтерфейсу кожен накопичувач підключається своїм кабелем. Причому кабель значно вже й зручніший за кабель, що використовується в інтерфейсі PATA, і має максимальну довжинудо 1 метра. Окремим кабелем на жорсткий диск подається живлення.

І навіть, незважаючи на те, що загальна кількість кабелів збільшується, порівняно з інтерфейсом PATA, оскільки кожен накопичувач підключається двома кабелями, вільного місця всередині системного блоку стає значно більше. Це призводить до покращення ККД системи охолодження, полегшує доступ до різних елементів комп'ютера, та й виглядає зсередини системний блок більш презентабельно.

На даний момент існує три основні ревізії інтерфейсу SATA. У таблиці наведено основні параметри ревізій.

Окремо від цих інтерфейсів стоїть інтерфейс SCSI.

SCSI (Small Computer System Interface)– універсальна шина для підключення високошвидкісних пристроїв, таких як жорсткі диски, приводи DVD і Blue-Ray, сканери, принтери і так далі. Шина має високу пропускну здатність, але складно влаштована і дорога. Тому в основному застосовується в серверах та промислових обчислювальних системах.

Перша ревізія інтерфейсу було представлено 1986 року. На даний момент існує близько десяти ревізій шини. У таблиці нижче наведено основні параметри найпопулярніших ревізій.

Ревізія інтерфейсу	Розрядність	Частота передачі	Макс. пропускна здатність	Довжина кабелю (м)	Макс. кількість пристроїв	Рік виходу
SCSI-1	8 біт	5 МГц	40 Мбіт/с	6	8	1986
SCSI-2	8 біт	10 МГц	80 Мбіт/с	3	8	1989
SCSI-3	8 біт	20 МГц	160 Мбіт/с	3	8	1992
Ultra-2 SCSI	8 біт	40 МГц	320 Мбіт/с	12	8	1997
Ultra-3 SCSI	16 біт	80 МГц	1.25 Гбіт/с	12	16	1999
Ultra-320 SCSI	16 біт	160 МГц	2.5 Гбіт/с	12	16	2001
Ultra-640 SCSI	16 біт	320 МГц	5 Гбіт/с	12	16	2003

Збільшення пропускної спроможності паралельного інтерфейсу пов'язане з низкою труднощів і насамперед це захист від електромагнітних перешкод. Кожна лінія зв'язку є джерелом електромагнітних перешкод. Чим більше ліній зв'язку буде в паралельній шині, тим більше вони будуть створювати перешкоди один для одного. Чим вище частота передачі, тим більше електромагнітних перешкод, і більше вони впливають на передачу даних.

Крім цієї проблеми є менш суттєві, такі як:

складність та висока ціна виробництва паралельної шини;
проблеми у синхронній передачі даних по всіх лініях шини;
складність пристрою та висока ціна контролерів шини;
складність організації повнодуплексного устрою;
складність забезпечення кожного пристрою своєю шиною тощо.

В результаті простіше відмовитися від паралельного інтерфейсу на користь послідовного з більшою тактовою частотою. При необхідності можна використовувати кілька послідовних ліній зв'язку, що розташовуються далі один від одного і захищених оплеткою. Так вчинили при переході від паралельної PCI шини до послідовної PCI express, від PATA до SATA. Того ж шляху розвитку пішла і шина SCSI. Так, у 2004 році з'явився інтерфейс SAS.

SAS (Serial Attached SCSI)- Послідовна шина типу точка-точка, що замінила паралельну шину SCSI. Для обміну по шині SAS використовується командна модель SCSI, але пропускну здатність збільшено до 6 Гбіт/с (ревізія SAS 2, що вийшла 2010 року).

У 2012 році планується випуск ревізії SAS 3, яка має пропускну здатність – 12 Гбіт/с, проте пристрої, що підтримують цю ревізію, у масовому порядку почнуть з'являтися не раніше 2014 року.

Також не варто забувати, що шина SCSI була загальна, що дозволяє підключати до 16 пристроїв і всі пристрої ділили між собою пропускну здатність шини. А шина SAS використовує топологію «точка-точка». Отже, кожен пристрій підключається своєю лінією зв'язку і отримує всю пропускну здатність шини.

Контролер SCSI і SAS вбудовується в материнську плату рідко, оскільки вони досить дорогі. Зазвичай вони підключаються як плати розширення до шини PCI або PCI express.

3.2.4. Інтерфейси зв'язку із повільними компонентами материнської плати.

Для зв'язку з повільними компонентами материнських плат, наприклад, з ПЗП або контролерами низькошвидкісних інтерфейсів, використовуються спеціалізовані шини, такі як: ISA, MCA, LPS та інші.

Шина ISA (Industry Standard Architecture) – 16-розрядна шина, розроблена у 1981 році. ISA працювала на тактовій частоті 8 МГц, і мала пропускну здатність до 8 Мбайт/с. Шина давно застаріла і практично не використовується.

Альтернативою шині ISA була MCA шина (Micro Channel Architecture), розроблена в 1987 році компанією Intel. Ця шина була 32-розрядна з частотою передачі даних - 10 МГц, і пропускною здатністю - до 40 Мбіт/с. Підтримувала технологію Plug and Play. Однак закритість шини та жорстка ліцензійна політика IBM зробили її непопулярною. На даний момент шина практично не використовується.

Справжньою заміною для ISA стала шина LPC (Low Pin Count), розроблена компанією Intel у 1998 році та використовується досі. Працює шина на тактовій частоті - 33,3 МГц, що забезпечує пропускну здатність 16,67 Мбіт/с.

Пропускна здатність шини зовсім невелика, але для зв'язку з повільними компонентами материнської плати є достатньою. За допомогою цієї шини до південного мосту підключається багатофункціональний контролер (Super I/O), до складу якого входять контролери повільних інтерфейсів зв'язку та периферійних пристроїв:

паралельного інтерфейсу;
послідовний інтерфейс;
інфрачервоного порту;
інтерфейсу PS/2;
накопичувача на гнучкому магнітному диску та інших пристроїв.

Також Шина LPC забезпечує доступ до BIOS, про який ми поговоримо в наступній частині нашої статті.

4. BIOS (Basic Input-Output System).

BIOS (Basic Input-Output System - базова системавводу-виводу) – це програма, прошита в постійне запам'ятовуючий пристрій (ПЗП). У нашому випадку ПЗУ вбудоване в материнську плату, проте своя версія BIOS присутня майже у всіх елементах ЕОМ (у відеокарті, у мережній карті, дискових контролерах і т.д.), та й взагалі майже у всьому електронному обладнанні (і в принтері, і у відеокамері, і в модемі і т.д.).

BIOS материнської плати відповідає за перевірку працездатності контролерів, вбудованих у материнську плату, та більшості пристроїв, підключених до неї (процесора, пам'яті, відеокарти, жорстких дисків тощо). Відбувається перевірка при включенні живлення комп'ютера у програмі Power-On Self Test (POST).

Далі BIOS проводить ініціалізацію контролерів, вбудованих в материнську плату, і деяких підключених до них пристроїв, і встановлює їх базові параметри роботи, наприклад частоту роботи системної шини, процесора, контролера ОЗУ, параметри роботи жорстких дисків, контролерів вбудованих в материнську плату і т.д. буд.

Якщо контролери та апаратура, що перевіряються, справні та налаштовані, то BIOS передає управління операційній системі.

Користувачі можуть керувати більшістю параметрів BIOS і навіть оновлювати його.

Оновлення BIOS потрібно дуже рідко, якщо, наприклад, розробниками виявлено та усунуто принципову помилку в програмі ініціалізації будь-якого з пристроїв, або якщо потрібна підтримка нового пристрою (наприклад, нової моделі процесора). Але, як правило, вихід нового типу процесора або пам'яті вимагає кардинального «абгрейду» комп'ютера. Скажімо за це виробникам електроніки «дякую».

Для налаштування параметрів BIOS передбачено спеціально меню, увійти в яке можна, натиснувши клавіші, вказані на екрані монітора під час проведення тестів POST. Зазвичай для входу в меню налаштування BIOS потрібно натиснути клавішу DEL.

У цьому меню можна встановити системний час, параметри роботи дисководів та жорстких дисків, збільшити (або зменшити) тактову частоту процесора, пам'яті та системної шини, шин зв'язку та налаштувати інші параметри роботи комп'ютера. Однак тут варто бути вкрай обережним, тому що неправильно встановлені параметри можуть призвести до помилок у роботі або навіть вивести з ладу комп'ютер.

Усі налаштування BIOS зберігаються в енергозалежній пам'яті CMOS, яка працює від батареї або акумулятора, встановленого на материнській платі. Якщо батарея або акумулятор розрядилися, комп'ютер може не ввімкнутися або працювати з помилками. Наприклад, буде встановлено неправильний час або параметри роботи деяких пристроїв.

5. Інші елементи материнської плати.

Крім описаних вище елементів на материнській платі розташовується тактовий генератор частоти, що складається з кварцового резонатора і тактового генератора. Генератор тактової частоти складається з двох частин, так як кварцовий резонатор, не здатний генерувати імпульси з частотою, необхідної для роботи сучасних процесорів, пам'яті та шин, тому тактову частоту, що генерується кварцовим резонатором, змінюють за допомогою тактового генератора, що множить або ділить вихідні отримання необхідної частоти.

Основне завдання тактового генератора материнської плати – формування високостабільного періодичного сигналу для синхронізації роботи елементів ЕОМ.

Частота тактових імпульсів багато чому визначає швидкість обчислень. Так як на будь-яку операцію, що виконується процесором, витрачається певна кількість тактів, то, отже, чим вища тактова частота, тим вища продуктивність процесора. Звичайно, це правильно тільки для процесорів з однаковою мікроархітектурою, тому що в процесорах з різною мікроархітектурою для виконання однієї і тієї ж послідовності команду може бути потрібна різна кількість тактів.

Генеровану тактову частоту можна збільшувати, тим самим піднімаючи продуктивність ЕОМ. Але цей процес пов'язаний із низкою небезпек. По-перше, при підвищенні тактовою частотою знижується стабільність роботи компонентів ЕОМ, тому після будь-якого розгону ЕОМ потрібно проводити серйозне тестування для перевірки стабільності її роботи.

Також розгін може призвести до пошкодження елементів ЕОМ. Причому вихід з ладу елементів, швидше за все, не миттєвий. Просто може різко скоротитися термін служби елементів, експлуатованих за умов, відмінних від рекомендованих.

Крім тактового генератора на материнській платі розташовується безліч конденсаторів, що забезпечують рівний потік напруги. Справа в тому, що споживання енергії елементами ЕОМ, підключеними до материнської плати, може різко змінюватися, особливо при зупиненні роботи та її поновленні. Конденсатори згладжують такі стрибки напруги, тим самим підвищуючи стабільність роботи та термін служби всіх елементів ЕОМ.

Мабуть, це всі основні компоненти сучасних материнських плат і на цьому огляд материнської плати можна закінчити.

Одним з найважливішим елементом в комп'ютері є материнська плата, інакше вона ще називається системною платою.
До материнської плати підключаються всі внутрішні компоненти, як процесор, оперативна пам'ять, плати розширення, контролери, так і периферійні пристрої, наприклад, SSD-накопичувачі, DVD-дисководи, зовнішні накопичувачіінформації, адаптери, модеми.

Щоб поєднати всі ці компоненти разом, існують спеціальні гнізда, які офіційно називаються слотами, сокетами та конекторами.

ПРИСТРІЙ МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ КОМП'ЮТЕРА

1. Сокет процесора- Роз'єм процесора, найбільший на материнській платі, знайти його не складно. Якщо все ж таки є труднощі, то його розташування вказується у схемі до керівництва для материнської плати.

Слот відрізняється залежно від виду процесора, котрим він призначений, тому встановити у гніздо можна лише сумісну модель. Інакше штирі, якими процесор вставляється в слот, можуть погнутися, у гіршому випадку – зламатися. Процесори різних торгових марок відрізняються стандартом гнізда, але навіть в одного виробника процесори різних випусків можуть відрізнятися форматом сокета.

2. Слоти оперативної пам'яті- Основне сховище тимчасових даних. Є витягнутими отворами із замками по краях, до речі, несиметричної форми. Це зроблено спеціально для того, щоб користувач встановив планку пам'яті без помилок.

Слоти на материнській платі комп'ютера розраховані на конкретний вид пам'яті, який саме можна дізнатися в посібнику до системної плати. Планки оперативної пам'яті відрізняються обсягом та типом. Сьогодні найпопулярніший стандарт DDR3 SDRAM.

3. Слот для відеокарти та інших плат розширення.Сучасні слоти стандарту PCI Express поділяються на такі види:

а) високошвидкісні – для відеокарт,
б) стандартні – всім інших плат розширення.

Відрізнити роз'єм для швидкісних відеокарт можна за спеціальною міткою PCI-E x16. Буває, що він виділений будь-яким кольором. Сучасний слот PCI-Express x 16 став свого роду універсальним з огляду на те, що є двонаправленою шиною з пропуском 8 Гб/с, а в односпрямованому режимі відповідно 4 Гб/с.

4. Конектори для підключення жорсткого диска та приводу. DVD/BlueRay-дисководи, а також жорсткі диски SSD і HDD підключаються, як правило, за допомогою роз'єму SATA. Цей формат дозволяє робити так зване «гаряче підключення», що означає можливість під'єднання/від'єднання при включеному живленні. За промовчанням цей параметр не увімкнено, самостійно його активувати можна в налаштуваннях BIOS.

5. Рознімання для живлення материнської плати.Подача харчування на системну плату та процесор здійснюється за різними проводками. Висновки блоку живлення мають різнокольорові дроти з різним номіналом напруги (+12В, -12В, +5В, "Земля" та інші). Щоб не переплутати куди якусь напругу подавати, вони об'єднані в штекери різної форми.

Слот живлення материнської плати буває різних форматів (залежно від форм-фактора системного болка: АТХ або miniATX) і може мати 20 або 24 контакти. Плата форм-фактора ATX більше за розміром, відповідно вимагає більшого харчування, тобто. їй необхідний буде конектор 24-піновий.

Цю особливість необхідно враховувати при виборі та купівлі блоку живлення. Роз'єм для живлення процесора ви не переплутайте з іншим, він більше не підійде нікуди. У нього така форма, що підключити його неправильно, у вас просто не вийде.

6. Внутрішні USB-контакти.Якщо ви на системній платі побачите 9-штирьовий роз'єм, то швидше за все це роз'єм для підключення зовнішніх USB-портів, розташованих на лицьовій стороні системного блоку. Можна їх і підключати, т.к. завжди є вбудовані порти USB, розташовані на задній стороні плати, на панелі роз'ємів.

7. Підключення кнопок.Коли користувач перезавантажує ПК або вимикає його, він натискає відповідні кнопки управління, які підключені до материнської плати за допомогою ламких подвійних контактів. Щоб уникнути поломки, важливо не переплутати полярність і звертати увагу на написи (опис є у посібнику до системної плати).

СТАНДАРТНІ ЗОВНІШНІ РОЗ'ЄМИ

На задній стороні плати встановлюються порти, доступ до яких здійснюється з задньої стінки системного блоку. Як правило, це наступний набір портів:

USB-порти (мінімум 2 шт.),
LAN (порт мережної карти),
SATA (підключення додаткового вінчестера),
роз'єми для аудіо виходів та аудіо входів;
PS/2 (для мишки та клавіатури);
HDMI (підключення монітора).

ЧИПСЕТ АБО МОСТИ МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ

Чіпсет є мікросхемою або набором мікросхем, які узгоджують роботу процесора, оперативної пам'яті, жорсткого диска, відео адаптера та інших компонентів, підключених до материнської плати. Раніше до складу чіпсету входили північний міст та південний міст. Але сьогодні через високий рівень інтеграції ці дві мікросхеми об'єднані в одну.

Північний міст– це посередник між процесором, пам'яттю та відеокартою, основною функцією якого є організація обміну даними між цими високопродуктивними пристроями. Продуктивність комп'ютера загалом перебуває у безпосередньої залежність від злагодженості роботи цих компонентів разом.

Північний міст отримав свою назву за те, що знаходився найближче до процесора (вгорі). І донедавна був перешкодою нарощування зростання продуктивності ПК, т.к. мав високу затримку передачі між центральним процесором та іншими компонентами північного моста.

Саме через високе навантаження північний міст часто перегрівався і був причиною зависання комп'ютера.

Продуктивність процесорів та відео карт сильно зросла, що вимагало від проектувальників системних плат креативних рішень. Саме тому було ухвалено рішення інтегрувати північний міст у процесор.

Південний місткоординує роботу BIOS та слотів USB, SATA, вінчестера, клавіатури, миші. Він є чіп зі своїм набором мікросхем. Свою назву отримала, т.к. знаходиться "нижче" центрального процесора.

Вимога до продуктивності Південного мосту значно нижча, т.к. до нього підключаються периферійні низькошвидкісні пристрої. Однак через передачу більшого обсягу даних даний чіп часто перегрівається (до речі, не має зовнішнього охолоджуючого пристрою) і може вийти з ладу.

ПЕРИФЕРІЯ

1.Аудіо звук та відео.На задній стінці процесора розташовується роз'єм для підключення колонок або навушників. Тепер не треба купувати дискретну карту – сучасна вбудована аудіо карта має максимальний набір налаштувань, що дозволяє користувачеві якісно відтворити звук.

Відеокарти також перейшли до інтеграції. Сьогодні відеоприскорювачі інтегруються безпосередньо в системну плату або центральний процесор, що дозволяє зменшити розмір кінцевого пристрою і знизити його енергоспоживання.

2.Мережевий слот.Окрему мережеву картку сьогодні вже ніхто не купує. Майже всіх сучасних материнських платах інтегровані гігабітні порти. Останнім часом почали з'являтися плати із двома мережними портами. Їх можна поєднати, підвищивши тим самим швидкість обміну даними.

Почали все частіше зустрічатися варіанти вбудованого бездротового WI-FI контролера.

3.RAID.Все частіше з'являються плати із вбудованими RAID-контролерами.

ШИНИ ДАНИХ І З РІЗНОВИДНОСТІ

Обмін даними у материнській платі здійснюється з допомогою про шин. Залежно від кількості доріжок та властивостей самої шини вони мають різну продуктивність. Поділяються вони за такими параметрами:

частота,
розрядність,
швидкість передачі даних.

За призначенням можна виділити такі шини:

1. процесорна(як правило, найпродуктивніша, забезпечує обмін даними ЦП з пам'яттю та чіпсетом);

2. шина пам'яті(зараз у ній немає необхідності, тому що раніше з'єднувала північний міст та оперативну пам'ять, зараз обмін відбувається по процесорній шині);

3. графічна(шина відповідає за обмін даними з відео картою, від її типу залежать графічні адаптери, що підтримуються). Сьогодні останнім стандартом є "PCI Express 3.0": характеризується високою швидкістю(1 Гб/с на одну лінію) та низькими затримками під час передачі даних.

Опубліковано: 22.01.2017

Вітаю, друзі.

У цій статті ми детальніше розглянемо материнську плату і все, що з нею пов'язано. Розберемося що таке сокет, чіпсет, які внутрішні роз'єми є на материнській платі. Дізнаємося для чого вони використовуються. Навчимося розумітися на відмінностях материнських плат і правильно підбирати їх для свого комп'ютера.

Материнські плати та з чим їх їдять.

p align="justify"> Материнська плата (англ. motherboard або mainboard) - це основа комп'ютера, до якої підключаються всі інші елементи ПК. Вона являє собою тексталітову багатошарову друковану плату, на якій встановлені різні радіоелементи та роз'єми. Служить посередником при взаємодії різних вузлів комп'ютера.

Незважаючи на те, що на материнській платі збирається вся конфігурація, вона все ж таки не є головним елементом системи. Її слід вибирати, виходячи з характеристик решти необхідного нам обладнання.

Материнські плати можуть відрізнятися одна від одної виробником, набором додаткових можливостей, відмінностями у форм-факторі, чіпсеті, сокеті, набором зовнішніх та внутрішніх роз'ємів.

Форм-фактор.

Форм-фактор материнської плати - це стандарт, який визначає розміри плати, місця її кріплення до корпусу, місця та кількість роз'ємів, тип блоку живлення, що підключається. Ці специфікації не є обов'язковими, але більшість виробників намагаються дотримуватися їх для сумісності з іншим обладнанням. На даний момент ці стандарти використовуються тільки в ПК і не відносяться до іншої комп'ютерної техніки, такої як ноутбуки або планшети.

Різновидів форм-факторів існує велика кількість, але сьогодні докладно розглядати всі ми не будемо. Зупинимося лише на 3-х найчастіше використовуваних: ATX, Mini-ATX і Micro-ATX. Головна їх відмінність у розмірах та роз'ємах PCI.

Форм-фактор вибирається виходячи з необхідності в роз'ємах для обладнання, що підключається. Так, наприклад, для офісного комп'ютера буде достатньо Mini-ATX материнської плати. Вона буде компактнішою і дешевшою за повнорозмірну. У свою чергу, повнорозмірна материнська плата формату ATX є кращим варіантом при складанні ігрового ПК або ПК для роботи з графікою. Вона вміщує на собі більше роз'ємів, за допомогою яких можна підключити додаткове обладнання. Наприклад, додаткові планки оперативної пам'яті, більша кількість жорстких дисків, 2 відеокарти і т.п.

Пам'ятайте, при виборі форм фактора материнської плати не слід забувати про розміри корпусу. При складанні буде вкрай неприємно раптом виявити, що мат. плата не влазить у корпус.

Сокетом процесора називається з'єднання між процесором та материнською платою. Сокет є одним із основних параметрів при виборі материнської плати. Він має бути тим самим, що і на процесорі.

Рознімання сокету поділяються на 2 види, залежно від фірми виробника процесора. Для процесорів Intel специфічна в назві наявність літер LGA та цифрового позначення (LGA1155 або LGA775). Для фірми AMD характерним є одно- або дволітерне позначення з цифровою приставкою в 1 або 2 цифри, можливо з символом + (AM3+ або FM2).

Чіпсет – це чіп або група чіпів, які координують роботу підключеного обладнання.

Чіпсет є дуже важливим елементом материнської плати. Від нього залежить максимальна швидкість роботи та кількість роз'ємів на платі. Найчастіше чіпсет прикритий радіатором. Вони так само діляться за виробником, найпоширеніші на даний момент чіпсети компанії Intel – це чіпи 7 серії (Z77 і H77), а чіпсети від AMD представлені 900 серією (990FX, 990X, 970).

Різниця в чіпсетах досить сильно впливає ціну материнської плати. Також більш продуктивні чіпсети споживають більше електроенергії і виділяють більше тепла, отже вони більш вимогливі до охолодження. Для офісних комп'ютерів більш продуктивний чіпсет буде тягарем, але для ігрових машин він необхідний. На більш дешевих чіпсетах обладнання, що підключається, не зможе повністю себе розкрити і працювати з максимальною продуктивністю.

Важливою складовою материнських плат є система управління. Це і є BIOS. У новіших платах UEFI. UEFI є більш просунутою версією BIOS. Вона має більш інформативний графічний інтерфейс і може відображати не тільки набори параметрів запуску, але й стан системи в цілому та елементів окремо, таких як температура, роз'єми або кількість оперативної пам'яті.

Внутрішні рознімання.

Внутрішні роз'єми використовуються для підключення обладнання, що залишається усередині системного блоку. Наприклад, оперативна пам'ять або жорсткий диск. Розглянемо докладно основні роз'єми материнської плати:

Слоти оперативної пам'яті.

Оперативна пам'ять встановлюється спеціально призначені слоти. Кількість слотів коливається від 1 до 32. Найчастіше зустрічаються плати із двома чи чотирма слотами під оперативну пам'ять. Сучасні планки пам'яті бувають двох видів: DDR3 і DDR4. Остання має менше енергоспоживання та більшу швидкість передачі даних (частоту). Якщо слотів 4 і більше, слоти працюють попарно. Також вони попарно розмічені на материнській платі. Пари марковані різними кольорами. Для збільшення продуктивності слід купувати парні планки пам'яті та попарно підключати їх до роз'ємів.

Рознімання PCI.

Дані роз'єми зустрічаються в трьох основних форм-факторах: PCI, PCI-Express x1 і PCI-Express x16. Кількість даних слотів може змінюватись в залежності від типу материнської плати та виробника.

Роз'єм PCI-Express x16 призначений для обладнання з високою швидкістю передачі даних. Найчастіше використовується для підключення різних відеокарт.

Роз'єм PCI-Express x1 використовується для підключення низькошвидкісного обладнання, такого як додаткові контролери USB або TV-тюнери.

Роз'єм PCI є більш застарілим ніж попередні, але все ще використовується в сучасних комп'ютерах. Вона має меншу швидкість, але все ще активно використовується для різних периферійних пристроїв, таких як мережеві або звукові карти.

SATA рознімання.

Цей тип шини найчастіше використовується для підключення жорстких дисків та оптичних приводів(CD, DVD, Bluray дисководи). Ці роз'єми бувають трьох основних ревізій: SATA1, SATA2 і SATA3. Кожне наступне покоління перевищує у швидкості попереднє у 2 рази. Вони є назад сумісними і дозволяють підключатися один до одного без особливих проблем, але швидкість буде вважатися в такому разі по найповільнішому. Найчастіше на материнських платах комбінують наявність цих роз'ємів та поділяють їх види різними кольорами.

Це застарілі роз'єми, які використовувалися раніше для підключення жорстких дисків, CD-DVD приводівта Floppy дисководів. На даний момент повністю застаріли та були витіснені SATA роз'ємами.

Рознімання живлення.

Через роз'єми живлення на материнську плату подається випрямлена напруга. Для роботи різних елементів комп'ютера потрібна різна напруга, тому пінів у цьому роз'ємі так багато. Найпоширенішими є 24 контактні роз’єми. Також часто є додаткові 4-х або 6-ти пінові роз'єми живлення процесора.

Рознімання кулерів.

Для підключення систем охолодження використовуються невеликі 2-х або 4-х пінові роз'єми живлення. 4-х пінові роз'єми мають датчики швидкості і управляються за допомогою ШІМ(Широтно Імпульсної Модуляції). Найчастіше роз'ємів на материнській платі може бути від 1 до 4-х. Основний кулер використовується для підключення охолодження процесора, його роз'єм живлення підписано cpu_fun.

Інші внутрішні роз'єми.

Також, залежно від типу та класу материнської плати, можуть бути додаткові роз'єми. Основна група цих роз'ємів розташована у нижній частині материнської плати. Там знаходяться роз'єми для підключення корпусних кнопок вмикання/вимикання та перезавантаження ПК, виходи на передні аудіо роз'єми та додаткові USB+ системи моніторингу (завантаження процесора, взаємодія з жетським диском). Опис підключення даних роз'ємів нанесено на материнську плату поряд з ними або детальніше описано в інструкції до материнської плати.

Материнська плата – основа будь-якого комп'ютера, саме завдяки ній можлива спільна роботавсіх пристроїв, що утворюють стандартний ПК. Ми розповімо про те, з чого складається та як працює цей найголовніший компонент системи.

Материнська, або системна плата – фундамент, на якому збудовано будь-який сучасний комп'ютер. Неважливо, це настільна система, ноутбук, планшетний і навіть кишеньковий комп'ютер – у кожного є материнська плата. Саме вона забезпечує взаємодію таких різних за своїм пристроєм та функціями компонентів, як процесор, ОЗУ, плати розширення та накопичувачі.

Системна плата – найбільша у складі комп'ютера. Вона прихована у його корпусі, а її заміна – складна операція, яка передбачає повний демонтаж ПК.

Функції материнської плати

Переоцінити роль системної плати у роботі комп'ютера неможливо, як і раніше, що її функцій здавалося б невелика. Але тільки завдяки материнці до комп'ютера можна підключати периферійні пристрої.

Вважають, що за різні інтерфейси комп'ютера відповідає одна з мікросхем чіпсету - так званий південний міст. Однак сьогодні більшість материнських плат оснащені додатковими контролерами інтерфейсів, які не підтримуються чіпсетом. В основному це стосується нових високошвидкісних портів USB 3.0. Конструкція материнської плати дозволяє користувачам без проблем розширювати можливості комп'ютера, підключаючи додаткові компоненти. Така архітектура, названа відкритою, поряд з іншими удосконаленнями забезпечила свого часу вибухове зростання популярності персональних ПК. Про те, як влаштовано системну плату сучасного комп'ютера, читайте далі.

Материнська плата та її компоненти, див. схему.

Плата-бутерброд

Найбільш поширений тип материнських плат – для настільних ПК, однак у більшості випадків сказане про них справедливе і для плат серверів, ноутбуків та інших комп'ютерів.

На материнській платі змонтовано безліч радіодеталей, роз'ємів та інших компонентів, пов'язаних найскладнішою мережею тонких мідних провідників-доріжок. Їх так багато, що в конструкції плати вони розташовані в кілька шарів. Сьогодні материнки містять до шести шарів мідних з'єднань, і за складністю технологічного процесу виробництво системних плат відстає лише від виготовлення сучасних відеоадаптерів – у тих можна використовувати до десяти шарів. Необхідність у великій кількості шарів пов'язана також і з тим, що це дозволяє при збереженні стандартних розмірів плати розвести по ній електричні ланцюги так, щоб рівень взаємних перешкод, що створювалися ними, був мінімальним. За внутрішніми мідними шарами зазвичай розводять ланцюги живлення та заземлення, а за іншими, включаючи верхній та нижній, – електричні сигнальні ланцюги. Якби системна плата не нагадувала своєю конструкцією бутерброд, вона зайняла б у кілька разів більшу площу і, природно, не влізла навіть під комп'ютерний стіл, не кажучи вже про компактний корпус сучасних ПК.

Інтеграція – актуальний тренд

Однією з характерних рис еволюції сучасних комп'ютерів – інтеграція. У нових материнських платах об'єднані функції різних пристроїв, які раніше встановлювалися в ПК додатково.

Ще зовсім недавно набір системної логіки Intel включав мінімум дві мікросхеми, тепер більшість функцій північного мосту перемістилося в чіп центрального процесора. Інші функції зібрані в єдиній мікросхемі, яка називається Platform Controller Hub (PCH). У результаті термін чіпсет (від англ. chipset – набір мікросхем) втратив актуальність, оскільки мікросхема залишилася одна.

Центральні процесори також поступово вбирають у себе додаткові функції: після контролера оперативної пам'яті в ЦП перемістилася і графічна карта