Руководство по мат плату

Материнская плата — платформа, которая собирает и связывает все комплектующие в компьютере. Если без дискретной видеокарты жизнь сборки продолжается, то без материнской платы остальные компоненты системы просто останутся лежать на полочке. Чтобы быстро разобраться с особенностями установки МП в корпус, разберем практический пример: вместе установим плату и покажем нюансы на фото.

Сборка компьютера начинается не с кофе, а с установки материнской платы. Конечно, комплектующие последних поколений становятся дружелюбнее и исключают много «древних» проблем. И все же без опыта в этом деле никуда: достаточно одного неверного движения, чтобы компьютер вышел из строя при первом включении. И таких «мелочей» в процессе установки может быть сколько угодно — все зависит от уровня «творчества» неопытного сборщика. Если же подойти к этому вопросу с расстановкой, то железо запустится без происшествий и свистопляски.

Форм-фактор

Материнские платы производятся не только в разных конфигурациях, но и в разных типоразмерах. Это общепризнанные стандарты типа ATX, micro-ATX, mini-ITX, которые указывают на габариты устройства и на способ крепления платы в корпусе. Поэтому перед сборкой необходимо убедиться, что МП и корпус совместимы.

Перед покупкой платы необходимо ознакомиться с техническими характеристиками корпуса. Для этого можно поискать бумажную инструкцию или обратиться к официальному сайту. Например, корпус Thermaltake J21 TG типа Mid-Tower поддерживает три стандарта:

Аналогичную информацию можно найти на сайте магазина:

Чтобы избежать проблем с взаимопониманием корпуса и платы, необходимо выбирать форм-фактор из поддерживаемого списка. Как правило, распространенные платформы для обычных настольных систем выполняются в трех размерах. Остальные типоразмеры можно найти у МП серверного уровня с двумя процессорными сокетами и восемью DIMM под модули оперативной памяти.

Плата и крепеж

Материнская плата поставляется в комплекте с различными аксессуарами: наклейки, стикеры, диски, инструкции, SLI-мосты. Для установки платы в корпус понадобится сама плата, а также заглушка для задней панели разъемов.

Все остальное, что понадобится для установки, идет в комплекте с корпусом. Это шестигранные стойки и винты, с помощью которых крепится МП.

На задней части материнской платы находятся контакты, контактные площадки, микроскопические компоненты и дорожки, которые могут коротить при соприкосновении с массой. Поэтому для установки используются металлические стойки, которые приподнимают текстолит над корпусом. Если таковые утеряны, можно приобрести новый комплект универсальных креплений.

Этому стоит уделить внимание — даже одна стойка играет роль в креплении платы. Если забыть про эти элементы, материнская плата потеряет упор и начнет прогибаться под действием силы тяжести кулера или при попытке установить модули оперативной памяти, подключить разъем питания или вставить видеокарту. В результате МП примет форму полумесяца или другой замысловатой геометрической фигуры. Например, велика вероятность обломить край текстолита в районе разъема ATX, если под ним окажется пустота.

Подготовка

Перед установкой платы в корпус необходимо провести подготовку: освободить место в корпусе, вкрутить стойки в соответствии с отверстиями на плате, а также установить заглушку для задней панели.

В новых корпусах некоторые подсказки красуются прямо на шасси. Например, указатели, которые помогают понять, какое посадочное отверстие подходит к МП нужного стандарта.

В нашем случае, «A» обозначает «ATX», «MA» — «Micro ATX», а «I» — «ITX», соответственно. Эти обозначения дублируются возле каждой «резьбы» под стойку:

Для установки материнской платы формата ATX подходят только те отверстия, возле которых пропечатана буква A. В том же порядке это работает и с остальными типоразмерами. Впрочем, без примерки платы к корпусу все равно не обойтись. Производители модифицируют их до неузнаваемости, поэтому некоторые отверстия в текстолите могут просто отсутствовать. Естественно, стойка здесь тоже будет лишней.

Размечаем отверстия и вкручиваем шестигранные бочонки с помощью пальцев, пассатижей или специальной насадки на отвертку.

После этого не забываем про заглушку для панели разъемов. Зачастую пользователи вспоминают об этом моменте уже после сборки всей системы. Будет обидно, если придется все разбирать заново.

Панель крепится на защелках. Просто вдавливаем ее изнутри корпуса до щелчка по всему периметру. При правильной установке завальцованные края панели будут немного выпирать. Теперь можно приступать к установке материнской платы.

Установка

Необходимо убедиться, что размещению платы в корпусе ничего не мешает. Это могут быть провода, заглушки, заводские стикеры и другие помехи, которые позже будет сложнее вынуть из-под прикрученной МП.

ПЕРЕД УСТАНОВКОЙ: Бытует мнение, что установку процессора, модулей оперативной памяти и системы охлаждения необходимо проводить, когда материнская плата находится вне корпуса. Нельзя сказать, что это заблуждение или, наоборот, лайфхак. Способ установки и сборки зависит от характеристик корпуса, размеров и типоразмеров системы охлаждения. В некоторых условиях такое можно провернуть, в других — нет, например, если радиатор процессора перекрывает доступ к подключению питания. Этот метод также не подойдет, если в качестве охлаждения CPU используется система жидкостного охлаждения. Зато компактные кулеры с заводским креплением типа «защелка» проблем не доставляют. Можно устанавливать процессор и кулер еще до того, как материнская плата отправится в корпус.

ВАЖНО! Необходимо заранее разобраться с установкой бэкплейта. Некоторые корпуса имеют специальный вырез, который позволяет устанавливать и менять крепление системы охлаждения в любое время. Если же с конструкцией корпуса не повезло и вместо выреза там сплошная панель, то установка задней упорной планки кулера должна производиться до того, как материнскую плату поставят в корпус.

Теперь можно вживлять материнскую плату в шасси корпуса. Для этого необходимо опустить ее на заранее вкрученные стойки с небольшим смещением вправо. Это важно, так как разъемы на задней части платы выступают за пределы текстолита и должны «въехать» в пазы заглушки, которые также выступают в роли фиксаторов.

Из-за таких «усов» приходится устанавливать плату с «подворотом»: сначала правее, затем левее и до упора, пока отверстия под крепежные винты не совпадут со стойками.

Раз-два и в дамки!

ВНИМАНИЕ! После установки платы в пазы проверяем, чтобы металлические отводы заглушки не попали в разъемы. Обычно от этого страдают разъемы LAN и USB.

Как только разъемы совпали с заглушкой, а посадочные отверстия материнской платы — со стойками корпуса, платформу можно притягивать винтами из комплекта.

Питание

Перед установкой остальных комплектующих необходимо подвести провода питания. Первым делом займемся питанием процессора. Производители проектируют БП в соответствии со стандартами, поэтому большинство «игровых» корпусов и блоков питания будут совместимы в плане кабель-менеджмента.

Это развязывает руки дотошным сборщикам, которые экономят каждый квадратный сантиметр свободного места в системнике и следят за провисающими проводами. Перфекционисты говорят, что кабель питания CPU можно проложить между задней стенкой и шасси материнской платы. Собственно, это и есть «родное» место для такого кабеля.

Теперь поворачиваем «избушку» к себе передом, и разъем будет доступен прямо возле колодки питания процессора.

В таком виде кабель не болтается в корпусе, он незаметен, поскольку пребывает в месте, задуманном производителем. Если вспомнить о нем в конце сборки, это будет чревато провалом:

После установки системы охлаждения и без того неудобное подключение станет настоящим испытанием для пальцев сборщика: царапины и повреждения гарантированы. Еще вероятнее частичная разборка.

То же самое касается укладки и подключения разъема питания материнской платы. Это широкая ATX-колодка, которая почти во всех компьютерах вставляется с усилием.

Совет. При подключении разъемов проявляем максимальную осторожность. Некоторые клеммы очень плотно вставляются в колодки материнской платы, поэтому существует вероятность, что пользователь переборщит с силой нажатия и нарушит целостность многослойного текстолита. Не стоит давить на разъем с силой, даже если провод заходит только наполовину. Как выход, можно подставить пальцы под материнскую плату в том месте, где находится разъем, и только тогда надавить на клемму сильнее. Второй способ — при плотном соединении может помочь покачивание провода в разъеме. Можно попытаться защелкнуть колодку с углов.

Отключение проблемных разъемов необходимо проводить с той же аккуратностью и по той же схеме — плавно, от одного угла к другому.

Периферия

Завершающим этапом установки материнской платы можно считать подключение периферийных разъемов передней панели. Это USB-порты, аудиовыход, вход для микрофона, а также диодная иллюминация, кнопки включения и перезагрузки. Для этого используются штырьковые контакты на плате. У разных моделей расположение контактов может варьироваться относительно друг друга. Поэтому для опознания нужной пары штырьков придется обращаться к документации МП или руководствоваться подсказками на текстолите платы.

В продвинутых МП можно найти переходник, который позволяет собрать пучок тонких проводов с панели на весу и одним махом подключить их к материнской плате.

Так гораздо удобнее и быстрее. Не забываем про остальные клеммы. Аудио:

USB:

Под каждый разъем на материнской плате предусмотрены уникальные колодки с защитой от неправильного подключения. В разъеме звукового провода пропущен контакт посередине, а для USB-портов — с краю.

Готово?

Установка материнской платы — это дело техники. Но при этом пользователь должен быть предельно внимательным к мелочам, которые откроются ему только после пары-тройки сборок. Или после прочтения этого материала. Тем более, для новичка гораздо сложнее окажется выбор материнской платы и остальных компонентов. 

Если же юзер преодолеет эти препятствия, то сборка комплектующих в корпус ему не покажется проблемой. На самом деле, установка платы заканчивается еще на этапе «аккуратно прикрутили винты». Но после этого перед сборщиком остается множество нерешенных задач, которые все же относятся к жизни материнской платы в корпусе. Сюда можно отнести подключение и настройку вентиляторов, установку видеокарты, процессора и подключение подсветки. Но это уже совсем другие истории.

У многих людей дома, в школе или на работе есть настольный компьютер. Кто-то ведёт на нём бухучёт, кто-то играет в игры, а кто-то даже сам собирает и ремонтирует их. Но хорошо ли вы знаете, из чего состоит компьютер? Взять к примеру скромную материнскую плату – она сидит себе там тихонечко, спокойно выполняет свою работу, и редко удостаивается такого же внимания, как процессор или видеокарта.

Однако значимость материнских плат, напичканных поистине впечатляющими технологиями, переоценить невозможно. Итак, сейчас мы, как студенты-медики, займёмся изучением анатомии материнской платы. Рассмотрим, какие функции выполняют все её части и чем занимается каждый бит!

Для начала небольшое введение…

Давайте начнем с основной роли материнской платы. По сути, она служит для:

• Обеспечения всех компонентов питанием;
• Обеспечения связи между компонентами.

Также, с помощью материнской платы осуществляется монтаж элементов, реализуется система обратной связи для их тестирования и прочее. Однако основополагающими функциями являются две вышеупомянутых, поскольку почти каждая часть на плате так или иначе зависит от них.

Практически все современные материнские платы для стандартных ПК имеют разъёмы для центрального процессора (CPU socket), модулей памяти (как правило, типа DRAM) дополнительных карт расширения (таких как видеокарта), накопителей, различных входов/выходов и связи с другими компьютерами и устройствами.

Существуют отраслевые стандарты размеров материнских плат, которых стараются придерживаться производители. Основные размеры, которые вы можете встретить, следующие:

• Standard ATX – 12 × 9.6 дюйма (305 × 244 мм);
• Micro ATX – 9.6 × 9.6 дюйма (244 × 244 мм);
• Mini ITX – 6.7 × 6.7 дюйма (170 × 170 мм) /

В Википедии вы можете найти более полный список форм-факторов, но для удобства мы будем придерживаться Standard ATX, потому что различия обычно заключаются лишь в количестве доступных подключений. Чем больше материнская плата, тем больше на ней может быть размещено слотов и разъёмов.

Но что же это всё-таки такое – материнская плата?

Материнская плата – это просто большая печатная плата с множеством контактов и сотнями, если не тысячами, проводников, соединяющих все узлы и компоненты. Теоретически жесткая плата не нужна: можно соединить всё с помощью кучи проводов. Однако производительность у этого клуба проводов будет ужасной, так как сигналы будут мешать друг другу, а сопротивление проводов приведет к существенным потерям мощности. Наше препарирование мы начнем с типичной материнской платы ATX. На фото вы видите Asus Z97-Pro Gamer, и ее внешний вид и функционал схож с десятками подобных плат.

Единственная проблема с этим фото (помимо того, что материнская плата на нём довольно… скажем так, потрёпана) состоит в том, что множество всевозможных мелких деталей усложняет нам понимание работы узлов платы в целом.

Поэтому для начала давайте взглянем на упрощенную схему этой материнской платы.

Так-то лучше, но мы всё ещё видим множество непонятных контактов и разъёмов. Давайте начнём сверху, с самой важной части.

Подключение мозга к компьютеру

В центральной части схемы мы видим компонент, имеющий обозначение LGA1150. Так называется сокет, предназначенный для подключения многих процессоров Intel. Буквы LGA обозначают Land Grid Array – это популярная технология корпусировки процессоров и других чипов.

Системы LGA имеют множество маленьких выводов на материнской плате или в сокете для обеспечения питания процессора и его контакта с другими узлами компьютера. На фото ниже хорошо виден этот массив контактных выводов (пинов).

Металлическая рамка служит для равномерного прижимания процессора, но сейчас она нам мешает рассматривать пины, так что мы её пока уберём.

Желающие могут подсчитать количество пинов и убедиться, что их 1150. Цифровое значение в маркировке сокета LGA1150 означает именно количество выводов. В другой статье мы подробно рассмотрим разъёмы для процессоров, а пока просто отметим, что материнские платы оснащаются разными сокетами, с разным количеством пинов – для разных корпусов процессоров.

В целом, чем производительнее процессор (с точки зрения количества ядер, объема кэш-памяти и т.д.), тем больше потребуется контактных выводов. Бо́льшая часть этих пинов используется для обмена данными со следующей важнейшей частью материнской платы.

Большим мозгам – большая память

Ближе всех к процессору всегда размещаются слоты модулей оперативной памяти DRAM. Они подключены непосредственно к процессору и только к нему. Количество слотов DIMM в основном зависит от процессора, так как контроллер памяти встроен в него.

В нашем примере процессор, который совместим с нашей материнской платой, имеет 2 контроллера памяти, каждый из которых оперирует 2-я модулями – следовательно, 4 слота DRAM поддерживает материнская плата. Вы можете видеть, что слоты памяти на ней окрашены таким образом, чтобы вы знали, какие из них управляются каким контроллером памяти (т.н. каналом памяти). Канал №1 управляет двумя черными слотами, а канал №2 – серыми.

Однако, в данном конкретном случае цветовая маркировка слотов на плате немного сбивает с толку (меня в том числе). Как выяснилось, каналу 1 на ней соответствует ближайшая к процессору пара разноокрашенных слотов, а каналу 2 – дальняя от процессора пара.

Подобная маркировка призвана стимулировать использование материнской платы в так называемом двухканальном режиме – при одновременном использовании обоих контроллеров общая производительность памяти повышается. Допустим, у вас есть два модуля памяти по 8 Гб каждый. Независимо от того, в какую пару слотов вы их вставите – серую или черную, – у вас всегда будет 16 Гб доступной памяти.

Если вы вставите оба модуля в оба черных (или оба серых) слота, процессор будет по сути иметь два пути для доступа к этой памяти. Но стоит только переставить модули в слоты разного цвета, и система будет вынуждена обращаться к памяти только с помощью одного контроллера. Учитывая, что он может управлять только одним каналом, нетрудно понять, что это не идёт на пользу производительности.

Наш пример материнской платы и ЦП использует чипы DDR3 SDRAM (Double Data Rate version 3, Synchronous Dynamic Random Access Memory – «синхронная динамическая память с произвольным доступом и с версией 3 двойной скорости передачи данных»), и каждый слот предназначен для одного SIMM или DIMM. «IMM» обозначает «In-line Memory Module» («рядный модуль памяти»); буквы S и D (Single и Dual) указывают, одна сторона заполнена чипами, или обе (односторонний или двухсторонний модуль памяти).

Вдоль нижнего края модуля памяти располагаются позолоченные контакты, обеспечивающие питание и обмен данными. У данного типа памяти этих контактов 240 (по 120 с каждой стороны).

Одинарный модуль DIMM DDR3 SDRAM. Фото: Crucial

Бо́льшие модули могли бы дать вам больше памяти, но конфигурация устанавливает ограничения контактами на процессоре (почти половина из тех 1150 контактов в нашем примере выделена для обмена данными с модулями памяти) и физическим местом для прокладки всех проводников на материнской плате.

В 2004 году компьютерная индустрия остановилась на использовании 240 контактов в модулях памяти и с тех пор не показывает никаких признаков изменения этого стандарта в ближайшее время. Чтобы улучшить производительность памяти, с каждой новой версией просто ускоряется работа чипов. В нашем примере контроллеры памяти ЦП могут отправлять и получать по 64 бита данных за такт. А поскольку контроллеров у нас два, было бы логично увидеть на планках памяти 128 контактов для обмена данными. Так почему же их 240?

Каждый чип на модуле DIMM (всего их 16, по 8 на каждую сторону) передаёт 8 бит за такт. Это означает, что каждому чипу для обмена данными требуется 8 контактов; однако чипы работают парно, используя одни и те же выводы, поэтому только 64 контакта из 240 являются контактами для данных. Остальные 176 выводов необходимы для контроля и синхронизации, а также для передачи адресов данных (места расположения данных на модуле), управления микросхемами и обеспечения электроэнергией.

Так что, как видите, наличие более 240 контактов не обязательно должно улучшить ситуацию!

Память – не единственное, что подключено к процессору

Системная память подключается напрямую к центральному процессору с целью повысить производительность, но на материнской плате есть и другие разъемы, которые подключены примерно так же (и по той же причине). Это слоты стандарта PCI Express (для краткости PCIe), и все современные процессоры имеют встроенный контроллер PCIe.

Эти контроллеры могут обрабатывать несколько соединений (обычно называемых линиями или лэйнами – lane), несмотря на то, что это система «точка-точка», то есть линии в сокете не используются совместно с любым другим устройством. В нашем примере контроллер PCI Express в процессоре имеет 16 линий.

На фото ниже показаны 3 слота: два верхних – это слоты PCI Express, а нижний – слот гораздо более старого стандарта PCI (родственный PCIe, но намного медленнее). Маленький слот вверху, маркированный как PCIEX1_1, является однолинейным слотом, а под ним – 16-ти линейный слот PCIEX16_1.

Если вы вернетесь в начало статьи и снова взглянете на полную фотографию нашей материнской платы, вы легко найдёте там:

• 2 слота PCI Express (1 lane);
• слота PCI Express (16 lane);
• 2 слота PCI.

Но если контроллер процессора имеет только 16 линий, то что происходит? Во-первых, к центральному процессору подключены только первые два 16-линейных слота: PCIEX16_1 и PCIEX16_2. А третий, и два 1-линейных, подключены к другому процессору на материнской плате (подробнее об этом чуть позже). Во-вторых, если задействованы оба первых слота PCIEX16, то ЦП выделит только по 8 линий для каждого.

Это справедливо для всех современных процессоров. Поскольку число линий у них ограничено, устройствам приходится делить их между собой, и чем больше устройств подключается к ЦП, тем меньше линий выделяется каждому устройству.

Различные конфигурации процессора и материнской платы по-разному реализуют это ограничение. Например, материнская плата Gigabyte B450M Gaming имеет один слот PCIe на 16 линий, один слот PCIe на 4 линии и один разъем стандарта M.2, использующий 4 линии PCIe. При наличии всего 16 линий у ЦП, одновременное использование любых двух слотов приведет к тому, что самый большой, 16-линейный слот будет урезан до 8 линий.

Так какие же устройства используют такие слоты? Наиболее распространенные варианты:

• 16 линий = видеокарта;
• 4 линии = накопители SSD;
• 1 линия = звуковые карты и сетевые адаптеры.

На фото выше легко заметить разницу в разъёмах: видеокарта имеет длинную контактную полосу на 16-линейный слот, в то время как звуковая карта обходится короткой полосой контактов для 1-линейного слота, ведь у ней гораздо меньше данных для обмена, поэтому ей не нужны все эти дополнительные линии.

Наша изучаемая материнская плата, как и любые другие, имеет гораздо больше всевозможных разъёмов и подключений, всеми которыми необходимо управлять, и на помощь центральному процессору приходит другой процессор.

Повернёмся на юг и пройдёмся по мосту

Если взглянуть на материнские платы 15-летней давности, мы увидим на них два дополнительных чипа для поддержки процессора. Вместе они назывались chip set – «набор микросхем» (позже это словосочетание стало одним словом – chipset), а по отдельности они именовались микросхемами Северного моста (Northbridge, NB) и Южного моста (Southbridge, SB).

Северный мост работал с памятью и видеокартой, а Южный обрабатывал данные и инструкции для всего остального.

На фото выше – старенькая материнская плата ASRock 939SLI32, где отчетливо видны микросхемы NB и SB – они обе прячутся под одинаковыми алюминиевыми радиаторами, но Северный мост находится ближе к процессору, почти в середине платы. Пройдёт ещё пару лет после выхода этой платы, и производители откажутся от Северного моста – Intel и AMD выпустят процессоры с интегрированным NB.

А вот Южный мост остаётся отдельным и, вероятно, будет таковым в обозримом будущем. Интересно, что оба производителя процессоров перестали называть его SB и часто называют его чипсетом (собственное название Intel – PCH, Platform Controller Hub – «блок контроллеров платформы»), хотя это всего лишь один чип!

На нашем более современном примере от Asus, SB также оснащен радиатором. Давайте снимем его и взглянем на этот вспомогательный процессор.

Этот чип представляет собой мощный контроллер, управляющий периферией. В нашем случае, мы имеем чипсет Intel Z97, выполняющий следующие функции:

• 8 линий PCI Express (PCIe версии 2.0);
• 14 портов USB (6 для версии 3.0 и 8 для версии 2.0);
• 6 портов Serial ATA (версии 3.0)

Кроме того, в него встроены сетевой адаптер, звуковой контроллер, адаптер VGA и целый ряд других систем синхронизации и управления. Другие материнские платы могут иметь более

упрощенный функционал чипсета или наоборот – усложненный (например, обеспечивающий большее количество линий PCIe), но в целом их функционал мало чем отличается друг от друга.

Конкретно у рассматриваемой нами материнской платы – это процессор, который управляет всеми 1-линейными слотами PCIe, третьим 16-линейным слотом PCIe и разъемом M.2. Как и многие новые чипсеты, он обрабатывает все эти различные соединения, используя набор высокоскоростных портов, которые можно переключать на PCI Express, USB, SATA или сеть, в зависимости от того, что подключено в данный момент. Это, к сожалению, накладывает ограничение на количество устройств, подключенных к материнской плате, несмотря на все эти разъемы.

В случае нашей материнской платы Asus, порты SATA (используемые для подключения жестких дисков, DVD-приводов и т.д.) из-за этого ограничения сгруппированы, как показано выше. Блок из 4 портов использует стандартные USB-соединения чипсета, тогда как отдельно стоящие от него порты слева используют некоторые из этих высокоскоростных соединений.

Так что если вы используете те, что слева, то у чипсета будет меньше соединений для других слотов. Это верно и для портов USB 3.0. Из поддерживаемых 6 устройств на USB 3.0, 2 будут подключены к высокоскоростным соединениям.

Разъем M.2, используемый для подключения SSD накопителя, также высокоскоростной (вместе с третьим 16-линейным слотом PCI Express на этой материнской плате); однако в некоторых комбинациях ЦП и материнской платы разъемы M.2 подключаются непосредственно к ЦП, поскольку многие новые продукты имеют более 16 линий PCIe.

Вдоль левого края нашей материнской платы есть ряд разъемов, обычно называемых «Блок ввода/вывода» (I/O set), и в нашем случае Южный мост (чипсет) управляет лишь некоторыми из них: 

• Разъём PS/2 – для клавиатуры или мыши (вверху слева)
• Разъём VGA – для бюджетных или старых мониторов (верхний в центре)
• Порты USB 2.0 – черные (внизу слева)
• Порты USB 3.0 – синие (внизу в центре)

Встроенный в ЦП графический процессор управляет разъёмами HDMI и DVI-D (внизу в центре), а все остальные управляются дополнительными чипами. Большинство материнских плат имеют множество маленьких процессоров для управления всеми видами устройств, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Вспомогательные микросхемы

ЦП и чипсеты ограничены в возможности подключаемых или поддерживаемых устройств, поэтому большинство производителей материнских плат предлагают продукты с дополнительными функциями благодаря использованию других интегральных микросхем. Например, это могут быть дополнительные порты SATA или разъемы для подключения старых устройств.

Наша материнская плата Asus не исключение. Например, микросхема Nuvoton NCT6791D управляет всеми маленькими разъемами, ведущими к вентиляторам, а также датчиками температуры на плате. Процессор Asmedia ASM1083, расположенный рядом с ним, обеспечивает поддержку двух устаревших разъемов PCI, поскольку у чипа Intel Z97 такой возможности нет.

Хоть в чипсете Intel и предусмотрен сетевой адаптер, Asus посчитала практичным добавить на плату независимый сетевой контроллер от той же Intel (I218V), чтобы разгрузить ценные высокоскоростные соединения чипсета. Этот малюсенький квадратик (6мм) управляет тем красным разъёмом Ethernet, который мы видели в блоке ввода/вывода. 

Овальная металлическая штука рядом с ним – это кварцевый генератор частоты. Он вырабатывает низкочастотные синхронизирующие сигналы для сетевого контроллера.

По тем же причинам на плату добавлен и независимый звуковой контроллер, в обход имеющемуся в чипсете Intel. Как и в случае, когда пользователь предпочитает дискретную видеокарту взамен встроенного в ЦП видеоконтроллера, резон ещё и в том, что независимый контроллер попросту лучше встроенного в чипсет.

Но не все дополнительные чипы на материнской плате призваны лишь заменить некоторые функции основных процессоров. Многие предназначены для обеспечения работоспособности платы в целом.

Эти маленькие микросхемы – свитчи PCI Express, помогающие процессору и Южному мосту управлять 16-лэйновыми слотами PCIe, распределяя линии по устройствам.

Материнские платы с возможностью разгона процессоров, чипсетов и памяти стали обычным явлением, и многие теперь поставляются с дополнительными микросхемами для управления разгоном. В нашем примере платы, красным прямоугольником выделен собственный чип Asus под названием TPU («процессор TurboV»), который настраивает тактовые частоты и вольтажи наилучшим образом. 

Рядом с этим чипом находится маленькая микросхема флэш-памяти Pm25LD512, выделенная синим цветом. Она сохраняет все ваши настройки разгона при выключении компьютера.

На любой материнской плате есть как минимум одна микросхема флэш-памяти, и она предназначена для хранения BIOS (Basic Input/Output System – «базовая система ввода-вывода», операционная система инициализации оборудования, которая запускает все перед загрузкой Windows, Linux, macOS и т.д.).

Объём памяти у этой микросхемы Winbond всего 8 Мб, но этого более чем достаточно, чтобы вместить весь необходимый софт. Этот вид флэш-памяти потребляет очень мало энергии и надёжно хранит данные в течение десятилетий.

При включении компьютера, для максимальной производительности содержимое флэш-памяти копируется непосредственно в кэш ЦП или системную память, а затем запускается оттуда. Однако единственное, с чем такой трюк не пройдёт – это время.

Эта материнская плата, как и любая другая, использует батарейку CR2032 для питания простой схемы часов. Конечно, батарейка не вечная, и однажды она придёт в негодность, и тогда материнская плата установит умолчания даты/времени, находящиеся во флэш-памяти.

И раз речь зашла о питании, то тут тоже есть о чём рассказать!

Питание

Для обеспечения материнской платы и многих подключенных к ней устройств необходимыми напряжениями, блок питания (PSU, Power Supply Unit) имеет несколько стандартных разъёмов. Главным из них является 24-пиновый разъём ATX12V версии 2.4.

Выдаваемые напряжения зависят от блока питания, но промышленными стандартами являются напряжения +3,3, +5 и +12 вольт.

Центральный процессор основную часть питания берёт с 12-вольтных контактов, но для современных мощных систем этого недостаточно. Чтобы эту проблему решить, предусмотрен дополнительный 8-пиновый разъем питания, несущий ещё четыре 12-вольтных линии.

Цветная маркировка проводов от блока питания позволяет определить, где какой провод. Но на разъёме материнской платы никаких маркировок нет. Ниже приведена распиновка обоих разъёмов на плате:

Линии +3,3, +5 и +12В обеспечивают питанием различные компоненты самой материнской платы, а также процессор, DRAM и любые устройства, подключенные к разъемам расширения, таким как порты USB или слоты PCI Express. Все, что использует порты SATA, требует электропитания непосредственно от блока питания, а слоты PCI Express не могут предоставить своим устройствам более 75 Вт. Если какому-то устройству недостаточно этой мощности (например, многим видеокартам), то его тоже следует запитать напрямую с блока питания.

Но есть более серьезная проблема, чем наличие достаточного количества линий 12В: процессоры на этом напряжении не работают.

К примеру, процессоры Intel, совместимые с нашей материнской платой Asus Z97, имеют рабочее напряжение от 0,7 до 1,4 вольт. Это не фиксированное напряжение, потому что для экономии энергии и уменьшения нагрева современные процессоры умеют регулировать входное напряжение в зависимости от своей нагрузки. При простое процессор может отключиться,

потребляя при этом менее 0,8 вольт. А затем, при полной нагрузке всех ядер, потребление возрастет до 1,4 или более вольт.

Блок питания предназначен для преобразования переменного тока сети (110 или 220 В, в зависимости от страны) в фиксированные напряжения постоянного тока, поэтому нужны дополнительные элементы цепи для регулировки этих фиксированных напряжений. Они так и называются – модули регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulation Modules) и их легко можно найти на любой материнской плате.

Каждый VRM (выделен красным) обычно состоит из 4 деталей:

• 2 мощных управляющих MOSFET-транзистора (синим);
• 1 дроссель (фиолетовым);
• 1 конденсатор (жёлтым). Глубже познакомиться с их работой можно на Wikichip, мы лишь кратко рассмотрим несколько моментов. Каждую VRM принято называют фазой, и чтобы обеспечить достаточное питание современному процессору, таких фаз необходимо несколько. К примеру, наша материнская плата имеет 8 VRM, называемых 8-фазной системой.

VRM обычно управляются специальной микросхемой, которая переключает модули в соответствии с требуемым напряжением того или иного устройства. Такая микросхема называется многофазным ШИМ-контроллером; Asus называет ее EPU (Energy Processing Unit). Транзисторы и чип довольно сильно нагреваются при работе, поэтому часто оснащаются общим радиатором для отвода тепла. Даже стандартный процессор, такой как Intel i7-9700K, может потреблять ток более 100А при полной загрузке. VRM очень эффективны, но они не могут изменять напряжение без некоторых потерь. Нетрудно догадаться, куда лучше всего положить тост, если у вас сломался тостер.

Снова взглянув на полную фотографию нашей платы, можно увидеть и пару модулей VRM для DRAM, но так как там нет таких напряжений, как на ЦП, эти VRM греются не сильно и в радиаторе не нуждаются.

Эти ненавистные перемычки!

Последние разъемы, о которых мы поговорим, – это те, которые управляют основной работой материнской платы и подключают дополнительные устройства. На рисунке ниже показан основной блок разъёмов для выключателей, индикаторов и системных динамиков:

Здесь мы имеем:

• 1 разъём кнопки мягкого выключения
• 1 разъём кнопки ресета
• 2 разъёма LED-индикации
• 1 разъём системных динамиков

«Мягким» выключение питания называется потому, что при нем не происходит простого включения и отключение всей материнской платы. Вместо этого, при замыкании контактов этого разъёма, специальные «недремлющие» узлы платы включают или отключают основное питание платы в зависимости от текущего состояния. То же относится и к кнопке ресета, только в этом случае материнская плата будет всегда выключаться и тут же снова включаться.

Строго говоря, кнопка ресета, индикация и системный динамик не являются критически важными, но они традиционно обеспечивают самое базовое управление и информацию о состоянии системы.

Большинство материнских плат имеют подобный дополнительный блок разъемов, как показано выше. Тут мы имеем следующее (слева направо):

• Разъем аудиопанели – если корпус компьютера оснащен дополнительной фронтальной панелью с разъёмами для наушников и микрофона, то с помощью данных разъёмов на плате они подключаются к встроенному аудиоконтроллеру. § Разъем цифрового аудио – то же, что и обычный аудиоразъём, только в стандарте S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface), обеспечивающем строго цифровую передачу аудиосигналов без промежуточной аналоговизации.
• Перемычка (джампер) сброса BIOS – она позволяет сбросить все настройки BIOS к заводским. За ней также спрятан разъем термозонда. § Разъем криптопроцессора TPM (Trusted Platform Module) – он используется для повышения безопасности материнской платы и системы. § Разъем последовательного порта (COM) – древний интерфейс. Интересно, его кто-нибудь использует вообще? Хоть кто-нибудь?

Остальные подобные разъёмы на этой плате предназначены для подключения кулеров и дополнительных USB портов. Не обязательно каждая материнская плата должна поддерживать все это, но на большинстве из них они есть, как и есть на некоторых платах дополнительные разъёмы, которых на нашей рассматриваемой плате нет – скажем, разъём для RGB-подсветки (VDG).

Соединение соединений

Прежде чем мы закончим наше «вскрытие» материнской платы, кратко поговорим о том, как все эти устройства и разъемы соединены воедино. Мы уже упоминали о проводниках на плате, но что они из себя представляют?

Простым языком, это тонкие медные полоски. На фото ниже они окрашены для красоты в черный цвет со всей платой. Но это лишь маленький фрагмент проводников из тысяч подобных. Видимые нам проводники – лишь проводники на внешнем слое печатной платы, а плата состоит из нескольких слоёв и каждый из них испещрён такими кружевами проводников.

Простые, дешевые или старые материнские платы могут иметь только 4 слоя, но большинство современных плат имеют 6 или 8. Увеличение количества слоев не обязательно автоматически должно означать улучшение. Суть лишь в том, чтобы грамотно расположить все необходимые проводники на достаточном расстоянии друг от д

Разработчики материнских плат используют специальные программы для проектирования монтажа и, соответственно, оптимального вытравливания проводников. Опытные инженеры затем вручную корректируют компьютерный результат, основываясь на имеющейся практике. Это видео наглядно демонстрирует процесс проектирования сети проводников между элементами на печатной плате.

Поскольку материнские платы – это просто большие печатные платы, можно создать свою собственную, и если вы хотите получить представление о том, как это делается, прочитайте это превосходное руководство по изготовлению печатных плат.

Конечно, производство материнских плат в промышленных масштабах – это совсем другая история, поэтому, чтобы представить весь объём этого сложного процесса, посмотрите два видео ниже. Первое – в общих чертах о том, как проектируются и производятся печатные платы; на втором показан основной процесс сборки типичной материнской платы.

Заключение

Итак, мы произвели «вскрытие» современной материнской платы для настольных ПК. Это большие, сложные печатные платы, напичканные процессорами, свитчами, разъемами и микросхемами памяти. Там так много всевозможных интересных технологий, но мы часто забываем о них, когда они сидят в наших системных блоках. 

Но, надеюсь, вы смогли ближе познакомиться с некоторыми из тех, что населяют ваш системный блок и, что более важно, у вас есть куча вопросов о них! Пишите нам, и мы попробуем разобраться

По материалам techspot.com

Related Manuals for ECS Motherboard

Подключение материнской платы – это весьма интересно, хоть и индивидуально. Ведь разные модели могут иметь разные разъёмы, расположение разъёмов и особенности. Однако в общих чертах можно дать обобщённое руководство по подключению материнской платы, которое я приведу ниже.

В данной статье приведу инструкцию по подключению материнской платы на примере ASRock P67 Pro3. Она может отличаться по некоторым вещам от других плат, поэтому не пугайтесь, если у вас будет что-то не так, как я пишу.

Смотрите внимательно, и всё получится. А если не получился, то спрашивайте, я помогу вам.

Итак, для удобства приведу план-картинку, и будут рассказывать, что и куда подключать на материнской плате.

Как подключить материнку к питанию

Перед тем, как подключить материнскую плату к питанию, выделим из БП два кабеля — Main Power Connector 20+4 pin, состоящий из 24-х или 20-ти контактов и 12V Power Connector, состоящий из 4-х или 8-ми контактов. Первая необходима для питания самой платы, вторая обеспечивает работу процессора компьютера. Вы можете почитать подробнее о типах разъёмов блока питания.

В нашем случае материнка питается от 24-х канального кабеля, а процессор от 8-ми канального. Перед, как подключить материнскую плату к питанию, найдите эти кабели, и подключи их в соответствующие разъёмы.

Естественно, что разъёмы подключения БП к материнской плате снабжены замками-защёлками, поэтому добейтесь характерного щелчка, во избежание внезапного отключения питания. Ознакомьтесь с подробным описанием подключения блока питания.

Подключение шлейфов к материнской плате

Шлейфами к материнской плате подключаются жёсткий диск и приводы для компакт-дисков. Большинство современных материнских плат поддерживают два интерфейса девайсов — IDE ATA и Sata.

Подключение шлейфов к материнской плате осуществляется в соответствующие разъёмы: большой для ATA, маленький для Sata. Замечу, что IDE ATA поддерживают подключение сразу двух устройств к одному разъёму порта, а Sata позволяет к одному порту подключить только одно.

Очевидно, что когда подключение шлейфов к материнской плате осуществлено, к свободным их концам следует подсоединить устройства – жесткие диски или приводы компакт-дисков с соответствующими интерфейсами ATA или Sata.

Как подключить материнку к корпусу

Перед тем, как подключить материнку к корпусу, давайте проясним, что под этим выражением подразумевается соединение её с передней панелью – то есть, это кнопки старта, рестарта, динамика (если есть) и индикаторные светодиоды.

Среди всех рассмотренных выше аспектов эта мелочь является самой сложной, наверное, для многих, и какую-либо общую инструкцию о том, как подключить материнку к корпусу, я не дам, так как везде всё по-разному.

Перед тем, как подключить к материнке провода от светодиодов и кнопок панели, обратите внимание на их разъёмы, там должны маркировки, как показано на рисунке выше. Затем вам следует обратиться к инструкции подключения именно вашей платы, и подключить эти несколько проводов так, как там будет написано. Или же соответствующие обозначения будут указанны на самой плате.

На этом всё. Скажу ещё лишь, то если у вас Floppy дисковод и материнка поддерживает его подключение, то подключите его с помощью шлейфа, похожего она IDE ATA. Однако в плате, которую мы разбирали, нет такого разъёма, и его нет во всех современных платах.