3.2.
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА
Материнская
плата (англ. motherboard, MB,
также используется название англ. mainboard —
главная плата; сленг. мама,
мать, материнка) — это сложная
многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты
персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно
ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как
правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения
дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины
USB, PCI и PCI-Express.
Основные компоненты, установленные на материнской плате:
· центральный процессор.
· набор системной логики (англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов».
· Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер. Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI. Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение. В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.
·
Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный
контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска,
Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины
PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются
устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC —
используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для
подключения мультиконтроллера (англ. Super
I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного
и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).
Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.
· Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.
· загрузочное ПЗУ — хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.
Классификация материнских плат
по форм-фактору
Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.
Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.
· Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
· Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.
· Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX
Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы).
|
Форм-фактор |
Физические
размеры |
Спецификация,
год |
Примечание |
|
|
дюймы |
миллиметры |
|||
|
XT |
8,5 × 11 |
216 × 279 |
IBM, 1983 |
архитектура IBM PC XT |
|
AT |
12 × 11/13 |
305 × 279/330 |
IBM, 1984 |
архитектура
IBM PC AT (Desktop/Tower) |
|
Baby-AT |
8,5 × 10/13 |
216 × 254/330 |
IBM, 1990 |
архитектура IBM PC XT (форм-фактор считается недействительным с 1996 года.) |
|
ATX |
12 × 9,6 |
305 × 244 |
Intel, 1995 |
для системных блоков типов MiniTower, FullTower |
|
ATX Riser |
|
|
Intel, 1999 |
для системных блоков типа Slim |
|
eATX |
12 × 13 |
305 × 330 |
|
|
|
Mini-ATX |
11,2 × 8,2 |
284 × 208 |
|
для системных блоков типа Tower и компактных Desktop |
|
microATX |
9,6 × 9,6 |
244 × 244 |
Intel, 1997 |
имеет меньше слотов, чем ATX, также возможно использование меньшего PSU |
|
LPX |
9 × 11/13 |
229 × 279/330 |
Western Digital, 1987 |
для системных блоков типа Slim |
|
Mini-LPX |
8/9 × 10/11 |
203/229 × 254/279 |
Western Digital, 1987 |
для системных блоков типа Slim |
|
NLX |
8/9 × 10/13,6 |
203/229 × 254/345 |
Intel, 1997 |
предусмотрен AGP, лучшее охлаждение чем у LPX |
|
FlexATX |
9,6 × 7,5/9,6 |
244 × 190,5/244 |
Intel, 1999 |
разработан как замена для форм-фактора MicroATX |
|
WTX |
14 × 16,75 |
355,6 × 425,4 |
1999 |
для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня |
|
Mini-ITX |
6,7 × 6,7 |
170 × 170 |
VIA Technologies, 2003 |
допускаются только 100 Вт блоки питания |
|
Nano-ITX |
|
120 × 120 |
VIA Technologies, 2004 |
|
|
BTX |
12,8 × 10,5 |
325 × 267 |
Intel, 2004 |
допускается до 7 слотов и 10 отверстий для монтажа платы |
|
MicroBTX |
10,4 × 10,5 |
264 × 267 |
Intel, 2004 |
допускается до 4 слотов и 7 отверстий для монтажа платы |
|
PicoBTX |
8,0 × 10,5 |
203 × 267 |
Intel, 2004 |
допускается 1 слот и 4 отверстия для монтажа платы |
|
ETX и PC-104 |
|
|
|
используются для встраиваемых (embedded) систем |
|
CEB |
12 × 10,5 |
305 × 267 |
2005 |
для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня |
|
Pico-ITX |
3,9 × 2,7 |
100 х 72 |
VIA, 2007 |
используются в ультракомпактных встраиваемых системах |
Наиболее известными производителями материнских плат на российском рынке в настоящее время являются фирмы Asus, Gigabyte, MSI, Intel, Elitegroup, AsRock. Ранее большой известностью пользовались платы фирм Abit и Epox. На сегодня обе фирмы прекратили выпуск материнских плат. Из российских производителей материнских плат можно упомянуть только компанию Формоза, которая производила платы, используя компоненты фирм Lucky Star и Albatron. Из украинских — корпорацию «Квазар-Микро».