Материнская (системная) плата — это основная комплектующая компьютера. На ней все строится. Выбор материнской платы представляет собой крайне приятную и легкую процедуру, если хотя бы иногда читать обзоры и следить за новостями компьютерного мира. Но, что делать если нет времени или желания читать обзоры, а сделать выбор необходимо. В таком случае можно положиться на менеджера магазина, но у него задача не выбрать вам оптимальную комплектующую, а продать то что нужно магазину. Это иногда оказываются совершенно разные вещи. Можно обратиться за помощью к другу, все-таки друг не посоветует абы что. Здесь есть следующие моменты. Во первых: вы отнимите время у друга, пока будете рассказывать, что вам необходимо от компьютера, что бы ему было легче сделать оптимальный выбор. Во вторых, у друга могут быть свои взгляды и критерии выбора системной платы и вы примите решение в соответствии с ними. Что в принципе не плохо, но что делать если нет друзей которые могли бы подсказать что и где купить. В таком случае вопрос о выборе материнской платы может стать проблемой. Эта статья переведет проблему в ранг вопросов которые приятно решать.

Разъем или «сокет» (socket) материнской платы и процессора должны совпадать. Это основное правило выбора, иначе у вас просто не получится собрать вашу систему

Выбор материнской платы осуществляется, скорее всего, после выбора процессора . В этом случае разъем (Soсket) уже определен и исключает возможность что то изменить. В этом разделе приведу сокеты под современные CPU и APU (APU=CPU+графическое ядро).

Фирма Intel изготавливает процессоры под следующие разъемы:

• 1155 — наиболее распространен. Поддерживает установку CPU 2-го и 3-го поколений. Для данного «сокета» доступны процессоры от слабеньких Celeron-нов до мощных Core i7.
• 2011 — «сокет» рассчитан на оверклокеров или людей которые выполняют тяжелые задачи. Позволяет устанавливать CPU Core i7 — 3800, 3900 и серверные Xeon. На данный момент самые быстрые системы собираются на этом сокете.

Фирма AMD изготавливает CPU и APU под следующие разъемы:

• AM3 — устаревший, но наиболее распространенный сокет. Устанавливаются процессоры Athlon II и Phenom II с технологическим процессом в 45 нм.
• AM3+ — следующая версия сокета АМ3. Под нее изготавливаются CPU с тех. процессом в 32 нм серии FX.
• FM1 и FM2 — разъем для APU A-Series содержащих встроенную графику. Тех.процесс 32 нм.

Если процессор уже выбран, то материнскую плату выбираем под соответствующий сокет. Если не выбран, то для обычных людей, которые не стремятся ставить рекордов производительности, рекомендую 1155. Под этот разъем Intel производит самые современные APU 3-го поколения по технологическому процессу 22 нм. Они отличаются высокой экономичностью и отличной производительностью, которая пока недостижима конкурентам. Если же вам требуется экстремальная производительность, то Socket 2011.

2. Выбираем чипсет системной платы

Чипсет — это набор микросхем, который отвечает за взаимодействие процессора с практически всеми встроенными и подключаемыми устройствами к материнской плате

Чипсеты охлаждаются с помощь радиаторов показанных на рисунке выше. Больше об охлаждении можно узнать из статьи Бесшумный компьютер своими руками . Следует обратить внимание что бы охлаждение было пассивным (без вентилятора), т.к. вентилятор добавляет шума и снижает надежность всей системы.

Рассмотрим современные чипсеты, на которые желательно ориентироваться при выборе материнских плат , Intel 7 серии:

• Н77, Z75, Z77 — потребительский сегмент
• Q77, Q75, B75 — корпоративный сегмент
• Z79 — для экстремальной производительности

Потребительский сегмент

Первое что стоит сказать, что чипсеты стали поддерживать USB 3.0 без посторонней помощи. Чипсет Н77 для материнских плат не позволяет разгонять процессор, зато в отличии от Z75 поддерживает Intel Smart Response Technology. Технология позволяет использовать SSD накопитель к качестве кэша к основному HDD (Как выбрать жесткий диск?).

Рассмотрим схему чипсета Intel Z77

Из рисунка выше видно, что CPU напрямую работает не только с памятью, но и с видеокартой (Как выбрать видеокарту?). Чипсет же обеспечивает вывод изображения независимо на 3 дисплея, поддержку 4 портов USB 3.0 и 10 портов USB 2.0. Также имеется поддержка встроенной сетевой карты, звуковой карты и 6 портов SATA, 2 из которых поддерживают стандарт SATA3 — 6 Gb/s.

Материнские платы с чипсетом Z77 могут иметь до 3 разъемов PCI-E, Z75 — до 2 и Н77 — 1. Соответственно если вы планируете использовать AMD CrossFireX или NVIDIA SLI, то это следует учитывать.

Как видно из таблицы разъем PCI не поддерживается.

Корпоративный сектор

Данные чипсеты поддерживают ряд функций управления vPro, ISM, SBA, iSIPP, и включена поддержка PCI.

Экстремальная производительность

Как ни странно, но есть поддержка PCI.

Коротко рассмотрели основные характеристики, на чем же остановить свой выбор.

Если вы не планируете разгон, это еще не значит, что рекомендуется выбрать H77. В процессорах встроено видеоядро, которое использует в качестве своей памяти оперативную. Напомню что официально CPU Sandy Bridge и Ivy Bridge поддерживают следующие частоты памяти 1333 МГц и 1600 МГц соответственно. Если повысить частоту ОЗУ (Z чипсеты), то встроенное видео также будет работать быстрее (Тест оперативной памяти). Это на случай если вы хотите обойтись встроенной графикой. Очень заманчиво выглядит чипсет Z77 позволяющий разгонять процессор и память + поддержка Intel Smart Response Technology.

3. Выбор форм-фактора материнской платы

На данный момент наиболее распространены приведенные на рисунке формфакторы материнских плат.

ATX — 305 × 244 мм — принят компанией Intel в 1995 году. Основной форм-фактор для полноразмерных плат. Предназначены для установки в корпуса MiniTower, FullTower.

XL-ATX — 345 × 262 мм — первая плата поддерживающая данный стандарт стала Gigabyte GA-890FXA-UD7 вышедшая 1 апреля 2010 года. Размеры данной платы позволяют установить до 10 плат расширения и требуют более объемных корпусов чем платы ATX.

MicroATX — 244 × 244 мм — принят фирмой Intel 1997 году. Сокращенный ATX имеет меньше слотов расширения

MiniITX — 170 × 170 мм — разработан компанией VIA в 2001 году. Часто в составе этих плат идет встроенный процессор с пассивным охлаждением. Благодаря чему можно собирать абсолютно бесшумные мини пк

CEB — 305 x 267мм — формфактор серверных материнских плат разработан в 2005 году корпорациями Intel, Dell, IBM и Silicon Graphics, Inc.

Выбор формфактора материнской платы определяется назначением компьютера. Если это рабочая станция, то можно выбирать и CEB или XL-ATX, если игровой компьютер — ATX и MicroATX, если хотите компактный компьютер — MiniITX.

4. Разъемы системной платы

Тут также как и в авто индустрии. Есть базовая версия, Версия с полной комплектацией и несколько промежуточных вариантов. Только здесь и полные комплектации, в зависимости от формфактора, могут различаться.

Рассмотрим базовый вариант

Тут следует продумать, что вы хотите подключать к своему компьютеру. Например внешний жесткий диск через eSATA. Следовательно необходимо искать вариант с этим разъемом или присмотреть внешнюю планку или карту расширения с соответствующим портом

Материнская плата ASUS Maximus V Formula (2-я полная комплектация)

Как видим, на вышеприведенных рисунках, производители делают самые разнообразные конфигурации как внешних так и внутренних разъемов. Таким образом материнскую плату можно выбрать практически на любой вкус.

Вывод

Как вы могли заметить по рисункам, мне нравится фирма ASUS. В один ряд с ней, как по качеству так и по известности, идут GIGABYTE и MSI. Есть и другие менее известные фирмы: ASRock, Biostar, Elitegroup. По качеству они скорее всего не отстают, но был прецедент с Elitegroup.

Подведем основные моменты выбора материнской платы .

1. Определиться с процессором. Получим разъем платы (Socket)
2. Определиться с чипсетом. Зависит от производительности: X79 — экстремальная, Z77 — выше среднего, Z75 — средняя, Н77 — достаточная. Если у вас процессор AMD с сокетом FM2 то A75 или A85X
3. Определяемся с форм-фактором материнской платы. В зависимости от назначения компьютера. Либо это будет домашний или рабочий стационарный компьютер — MiniITX, либо рабочий или игровой компьютер — могут подойти формфакторы от MiniITX до XL-ATX и больше
4. Определяемся с разъемами. Для меня важны видео DVI и HDMI + желательно eSATA.

Если у вас возникли какие либо вопросы обязательно задавайте их в комментариях, разберемся вместе. Благодарю за то, что поделились статьей в социальных сетях. Всего Вам Доброго!

Материнская плата обеспечивает взаимодействие всех компонентов, как единой системы, управляя их совместной работой.

Выделяют три основных компонента:

Северный мост

Южный мост

Северный мост

Специальная микросхема, монтируемая на материнскую плату. Основная задача северного моста - управлять работой оперативной памяти, центрального процессора и видеокарты. На многих моделях мат. плат, северный мост обеспечивают дополнительным охлаждением. Это связано с большим потреблением энергии.

Южный мост

Аналог северного моста. Эта микросхема отвечает за управление работой жесткого диска, Чипсет

Общий набор управляющих микросхем, установленных на материнской плате, называют чипсетом. От модели чипсета зависит то, какую модификацию центрального процессора можно установить на данную мат. плату.

интерфейсов (USB, PCI и пр.), управление BIOS.

Назначение и основные характеристики процессора ПК

Центральный процессор (ЦП) представляет собой сложную микросхему с миллионами транзисторов и множеством контактов занимающуюся обработкой машинного кода компьютерных программ. Центральное процессорное устройство (ЦПУ или CPU) является мозгом всей компьютерной системы, производя арифметические и логические операции с данными. Среди основных характеристик центрального процессора стоит отметить следующие: Тактовая частота - если по простому, то количество операций в единицу времени, которое может выполнить процессор. Непосредственно влияет на производительность CPU следовательно, чем выше частота быстрее работает центральный процессор. Напрямую сравнивать частоту можно только внутри одного ядра, так как на производительность влияет множество других факторов.

Сокет - разъем на материнской плате компьютера предназначенный для установки центрального процессора. Подходит только для строго определенного типа процессоров и характеризуется количеством контактов и производителем CPU. Так же физически не позволяет установить процессор неподходящего типа. Сокет является ограничивающим фактором при апгрейде процессора.

Количество ядер - центральный процессор может содержать в себе несколько ядер в одном корпусе, тогда его называют многоядерным. Ядром ЦПУ является главная часть, определяющая основные характеристики процессора и занимающаяся непосредственно вычислениями. Наличие нескольких ядер облегчает выполнение нескольких параллельных задач одновременно, так же при должной оптимизации компьютерной программы значительно увеличивает скорость работы в ней. Например, современные игры, обработка видео, архивирование, 3D-моделирование и многие другие положительно отзываются на наличие нескольких ядер. Так же существуют технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Однако надо понимать, что увеличение количества ядер не приводит к пропорциональному росту производительности процессора, а на некоторых задачах возможно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности выполнять данную задачу несколькими параллельными потоками и насколько грамотно это реализовано в конкретном программном обеспечении. Многоядерность является наиболее перспективным путем повышения производительности на сегодняшний день.

Кэш - высокоскоростная память, интегрированная прямо в центральный процессор. Служит буфером между оперативной памятью компьютера и собственно вычислительным блоком процессора. Обеспечивает увеличение производительности за счет гораздо более высокой скорости работы. Кэш бывает трех уровней: L1, L2, L3. Чем больше объем кэша, тем быстрее работает ЦП при прочих равных условиях.

Тепловыделение - количество теплоты, выделяемое при работе центральным процессором. Это тепло необходимо отводить с помощью системы охлаждения центрального процессора для поддержания его температуры в оптимальном диапазоне. Важный параметр, так как если система охлаждения будет не справляться, то процессор будет перегреваться вплоть до принудительного выключения компьютера. Особенно актуально при разгоне и в маленьких корпусах.

Основными производителями центральных процессоров для персональных компьютеров являются компании Intel и AMD. Процессоры этих компаний не взаимозаменяемые. В случае апгрейда компьютера, выбирать новый процессор нужно исходя из поддерживаемых данной материнской платой компьютера.

Поколения процессоров ПК

В настоящее время семейство х86 насчитывает 6 поколений процессоров у Intel и 7 - у AMD.

Первое поколение (процессоры 8086 и 8088 и математический сопроцессор 8087) задало архитектурную основу - набор неравноправных 16-разрядных регистров, сегментную систему адресации памяти в пределах 1 Мбайт с большим разнообразием режимов, систему команд, систему прерываний и некоторые другие черты. В процессорах применялась "малая" конвейеризация - пока одни узлы выполняли текущую инструкцию, блок предварительной выборки выбирал из памяти следующую. На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 12 тактов процессорного ядра.

Второе поколение (80286 с сопроцессором 80287) привнесло в семейство защищенный режим, позволяющий использовать виртуальную память размером до 1 Гбайт для каждой задачи, пользуясь адресуемой физической памятью в пределах 16 Мбайт. Защищенный режим является основой для построения многозадачных операционных систем (ОС), в которых система привилегий жестко регламентирует взаимоотношения задач с памятью, ОС и друг с другом. Защищенный режим 80286 не нашел массового применения - эти процессоры, в основном, использовались как "очень" быстрые 8086. Их производительность повысилась не только за счет роста тактовой частоты, но и за счет значительного усовершенствования конвейера. Здесь на выполнение инструкции уходило в среднем по 4,5 такта. Во втором поколении появились новые инструкции: системные (для обслуживания механизмов защищенного режима) и несколько прикладных (в том числе для блочного ввода/вывода). Наличие защищенного режима не отменяет возможности работы в реальном режиме 8086, и эта возможность сохраняется во всех последующих поколениях (дань совместимости с программным обеспечением, включая и MS DOS).

Третье поколение (386/387 с суффиксами DX и SX, определяющими разрядность внешней шины) ознаменовалось переходом к 32-разрядной архитектуре IA-32. Кроме расширения диапазона непосредственно представляемых величин (16 бит отображают целые числа в диапазоне 0-65535 или от -32767 до +32767, 32 бита - более чем 4 миллиарда) увеличился и объем адресуемой памяти (до 4 Гбайт реальной, 64 Тбайт виртуальной). Для этого почти все программно-доступные регистры были расширены и получили в названии приставку "Е" (ЕАХ, ЕВХ...). В систему команд ввели возможность переключения разрядности адресации и данных. Защищенный режим был несколько усовершенствован, но оставлена и обратная совместимость с 286. На таком процессоре стала "расцветать" система MS Windows - сначала оболочка, а потом и операционная система. В плане организации исполнения инструкций существенных изменений, повлекших за собой сокращение числа тактов на инструкцию, не произошло - те же средние 4,5 такта, но частота уже достигла 40 МГц.

Четвертое поколение (486, опять-таки DX и SX) в видимую архитектурную модель больших изменений не внесло, но зато принят ряд мер для повышения производительности. В этих процессорах значительно усложнен исполнительный конвейер - основные операции выполняет RISC-ядро, "задания" для которого готовят из входных CISC-инструкций х86. Этот конвейер стал способным выполнять инструкцию в среднем за два такта. Конечно, каждая инструкция проходит через весь конвейер процессора за гораздо большее количество тактов, но темп выполнения в потоке именно таков. Производительность конвейера процессора оторвалась от возможностей доставки инструкций и данных из оперативной памяти, и прямо в процессор ввели быстродействующий первичный кэш объемом 8-16 Кбайт. В этом же поколении отказались от внешнего сопроцессора: теперь он размещается либо на одном кристалле с центральным (называется FPU), либо его нет вообще. По сравнению с предыдущим поколением и сопроцессор стал работать значительно эффективнее. А тактовая частота в этом поколении достигла 133 МГц (у AMD, а у Intel - только 100).

Пятое поколение - процессор Pentium у Intel и К5 у AMD - привнесли суперскалярную архитектуру. Суперскалярность означает наличие более одного конвейера. У процессоров пятого поколения после блоков предварительной выборки и первой стадии декодирования инструкций имеется два конвейера, U-конвейер и V-конвейер. Каждый из этих конвейеров имеет ступени окончательного декодирования, исполнения инструкций и буфер записи результатов. U-конвейер "умеет" все, у V-конвейера возможности немного скромнее. Конвейеризирован и блок FPU. Процессор с такой архитектурой может одновременно "выпускать" до двух выполненных инструкций, но в среднем получается 1 такт на инструкцию. Не все инструкции могут выполняться парно, эффективность использования конвейеров (коэффициент их загрузки или простоя) зависит от программного кода - есть широкие возможности оптимизации. В процессорах применяется блок предсказания ветвлений (инструкций программы, выполняемых после очередного условного перехода или вызова), в обязанности которого входит не оставлять конвейеры без работы "на поворотах" алгоритмов. Для быстрого снабжения конвейеров инструкциями и данными из памяти шина данных процессоров имеет разрядность 64 бит, из-за чего поначалу их даже ошибочно называли 64-разрядными процессорами. На закате этого поколения появилось расширение ММХ, новизна которого заключается в принципе SIMD: одна инструкция выполняет действия сразу над несколькими (2, 4 или 8) комплектами операндов. В ММХ появился и новый тип арифметики - с насыщением (saturated): если результат операции не умещается в разрядной сетке, то вместо переполнения (антипереполнения) устанавливается максимально (минимально) возможное значение числа.

Шестое поколение процессоров Intel началось с Pentium Pro и продолжается по сей день в процессорах Pentium II, Pentium III, Celeron и Хеоn. Его лейтмотивом является динамическое исполнение, под которым понимается исполнение инструкций не в том порядке (out of order), как это предполагается программным кодом, а в том, как "удобно" процессору. Инструкции, поступающие на конвейер, разбиваются на простейшие микрооперации, которые далее выполняются суперскалярным процессорным ядром в порядке, удобном процессору. Ядро процессора содержит несколько конвейеров, к которым подключаются исполнительные устройства целочисленных вычислений, обращений к памяти, предсказания переходов и вычислений с плавающей точкой. Несколько различных исполнительных устройств могут объединяться на одном конвейере.

Результаты "беспорядочно" выполняемых микроопераций собираются в переупорядочивающем буфере и в корректном порядке записываются в память (и порты ввода/вывода). Чтобы можно было одновременно выполнять разные инструкции с одними и теми же программно-адресуемыми регистрами, внутри процессора выполняется аппаратное переименование регистров (их у процессора больше, чем доступных по программной модели). Конечно, при этом учитывается и связь по данным, которая сковывает "беспорядочные" параллельные исполнения, даже пользуясь дополнительными регистрами. В процессорах 6-го поколения реализовано исполнение по предположению: процессор пытается исполнить инструкцию, последующую (по его мнению) за переходом еще до самого перехода. В итоге всех этих ухищрений среднее число тактов на инструкцию у Pentium Pro сократилось до 0,5 такта. В систему команд были введены новые инструкции, позволяющие писать более эффективные коды (с точки зрения минимизации ветвлений).

Проблему доставки "сырья" для работы процессоров 6-го поколения фирма Intel стала решать, используя так называемую двойную независимую шину (DIB). Одна из шин процессора, "фасадная" (FSB - Front Side Bus), связывает его с системной платой, на которой находится и оперативная память. Другая шина связывает процессор со вторичным кэшем, который находится в одной упаковке с процессором (для пользователя вторичный кэш неотделим от процессора). Частота FSB долгое время оставалась в пределах 66 МГц, что обеспечивало пиковую пропускную способность 528 Мбайт/с. Лишь совсем недавно эта частота поднялась до 100 и даже 133 МГц. А вот тактовая частота второй шины пропорциональна частоте ядра - либо полная частота, либо ее половина. Пиковую пропускную способность этой шины можно оценить, умножив ее тактовую частоту на 8 - число байт данных на шине (у новых процессоров Pentium III разрядность этой шины уже 32 байта). Наличие двойной независимой шины у Intel является одним из атрибутов шестого поколения. Системная шина при этом имеет протокол, принципиально отличающийся от протокола шины процессоров Pentium.

Фирма AMD в своих процессорах шестого поколения (К6) реализовала "беспорядочное исполнение", но двойную независимую шину применять не стала. Вместо этого была увеличена тактовая частота той же шины, которой пользовался Pentium - весьма эффективной в однопроцессорных конфигурациях. Двойная шина появилась лишь в процессорах K6-III. Благодаря такому решению сокет-7 (Super7) пережил целых два поколения процессоров. По микроархитектуре (способу реализации "беспорядочного исполнения") процессоры К6 заметно отличаются от своих Intеl"овских собратьев.

Как пятое поколение по ходу развития было "сдобрено" расширением ММХ (целочисленное), так шестое поколение получило расширение 3DNow! (AMD) и SSE (Intel). Однако в отличие от единого ММХ, эти два расширения не эквивалентны. У них общая идея "потоковой" направленности и реализации SIMD для чисел с плавающей точкой. Поток в данном контексте подразумевает, что с его данными должны выполняться однотипные операции. Кроме того, данные, уже прошедшие обработку, в дальнейшем этим вычислительным процессом использоваться не будут и ими не следует засорять кэш. Теперь появились инструкции загрузки данных в кэш, а также записи в память, минуя кэш. Прежде такого явного управления кэшированием не было.

Седьмое поколение (по AMD) началось с процессора Athlon. Причисление его к новому поколению мотивировано развитием суперскалярности и суперконвейерности, которая теперь охватила и блок FPU (в прежних поколениях FPU если и конвейеризировали, то не распараллеливали).

Завершает линию процессоров IA-32 от фирмы Intel процессор Willamette (в начале 2000 года демонстрировался опытный образец с частотой ядра 1,5 ГГц). Его микроархитектура существенно отличается от привычной архитектуры Р6. Конвейер этого процессора имеет 20 ступеней, в то время как у Pentium III 12-ступенчатый целочисленный конвейер и 17-ступенчатый FPU. Длинный конвейер упрощает микрооперации каждой стадии, что позволяет повышать тактовую частоту. Однако при этом растет задержка прохождения инструкции, и, что особенно критично, растут потери времени при ошибках в предсказании ветвлений. Чтобы минимизировать вероятность этих ошибок, в процессоре существенно улучшены узлы, отвечающие за загрузку конвейеров, - блок предсказания переходов, буферы микроинструкций. Первичный кэш имеет объем 256 Кбайт, и в кэше применяется упорядочивание инструкций (чтобы инструкция, следующая за ветвлением, всегда оказывалась в кэше). Существенно повышена производительность исполнительных блоков целочисленных инструкций, но у стандартного FPU (не SIMD) производительность практически та же, что и у Pentium III (в пересчете на эквивалентную тактовую частоту). Для чисел с плавающей точкой основной упор сделан на инструкции SIMD. В процессоре появился набор инструкций SSE2: 76 новых инструкций обработки данных и управления кэшированием. Новые инструкции обработки работают с числами разных форматов, включая учетверенные слова (64 бит) и числа двойной точности с плавающей точкой (64 бит). Процессор имеет совершенно новую шину с тактовой частотой 100 МГц, но передающую до четырех 64-битных пакетов за такт (Quad Pumped) - производительность до 3,2 Гбайт/с. Эта шина является переходной к шине процессоров IA-64. Процессор устанавливается в Socket-462, естественно, не совместимый ни с каким из существующих сегодня сокетов или слотов. В 2001 году ожидается мобильный вариант Willamette - Northwood, а также серверный вариант - Foster.

Фирма Intel сейчас занимается 64-разрядной архитектурой - такая разрядность позволит считать целые числа с числом разрядов почти до 2ґ1019. Первый представитель 64-разрядных процессоров - Itanium, разрабатываемый под кодовым названием Merced. Его архитектура - IA-64 - обеспечивает совместимость с существующим программным обеспечением для используемой ныне архитектуры IA-32.

Микропроцессор Itanium использует 10-уровневый конвейер и может выполнить до шести инструкций за один такт. В новой архитектуре предусмотрено 128 регистров для вычислений с плавающей запятой и столько же для целых чисел, 64 регистра для предсказания переходов и 8 регистров ветвления. На кристалле расположены два блока вычислений с плавающей запятой, обеспечивающие производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3 Гфлоп - с повышенной точностью на частоте 1ГГц. Они существенно ускоряют и обработку графической ЗD-информации. Вся сверхоперативная память разделена на три уровня, два из которых интегрированы на самом кристалле. Кэш-память третьего уровня, выполненная на дискретных микросхемах SRAM общим объемом до 4 Мб, располагается в картридже микропроцессора.

В начале 2000 года фирма Transmeta заявила процессор Crusoe, который является аппаратно-программным комплексом. Этот комплекс работает нетрадиционным способом: инструкции х86 транслируются в длинные слова VLIW (Very Long Instruction Word) регулярной структуры длиной 64 или 128 бит, которые исполняются процессорным ядром. При этом оттранслированные инструкции хранятся в кэш-памяти и при многократном исполнении транслируются лишь единожды. Ядро процессора исполняет элементы кода в строгом порядке. С этим процессором уже могут работать ОС Windows 9x/NT/2000, Linux. Плавающее энергопотребление составляет от 10-20 мВт до 1-3 Вт, в зависимости от выполняемой работы. Процессор имеет наилучшее отношение производительности к потреблению энергии и предназначается для мобильных систем.

Семейство х86 фирмы Intel началось с 16-разрядного процессора 8086. Все следующие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Celeron) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя систему команд и программную модель предыдущих, обеспечивая совместимость с ранее написанным программным обеспечением.

Материнская плата , также называемая главной или системной платой (в разговорах специалистов просто “мать ”), представляет собой одно из основных устройств в компьютере и обеспечивает связь между всеми элементами. При продаже плата часто называется не по ее типу, а по типу центрального процессора, например, плата для Pentium i 3. Она изготовляется из стекловолокна, причем состоит из нескольких листов, на которые наносятся контакты (так называемая печатная плата) и имеет многослойную структуру. Вид платы показан ниже.

Ма­теринская плата крепится к стойке несколькими винтами. На ней располагаются следующие основные элементы: процессор , оперативная память , набор управляющих микросхем (чипсет) , BIOS , кэш-память , шины , слоты расширения , батарейка и другие устройства. Кроме вышеперечисленных устройств, на плате име­ются разъемы для параллельных, последовательных портов (для подключения клавиатуры и мыши), источника питания, встроенного динамика, индикаторов и кнопок, находящихся на передней панели системного блока. Тип материнской платы влияет на производительность компьютера и определяет те устройства, которые можно к ней подключить.

Для передачи данных между устройствами, расположенными на материнской плате, используются проводники, называемые шиной. Шины используются для передачи информации между устройствами и могут быть нескольких видов: шина главного процессора (на которой работает процессор и кэш-память), системная шина . Системная шина является основным источником передачи информации между устройствами, находящимися на материнской плате и вне ее, такими, как оперативная память, процессор, клавиатура, жесткий диск, флоппи-дисковод, клавиатура, мышь и так далее. Конечно, такое взаимодействие происходит не напрямую, а через специальные устройства, называемые контроллерами. Так, например, существует контроллер для клавиатуры, шины расширения (через которую происходит обмен информацией между внешними устройствами и устройствами на материнской плате, такими как звуковая плата, дисплей, сканер) и другие. Характеристики адресной шины и шины данных рассмотрены при описании процессоров, а шины расширения - далее в этой главе.

Материнская плата имеет следующие основные характеристики:

Тип платы или форм-фактор , определяет размер, разъемы питания материнской платы, количество и виды разъемов для карт расширения и пр. Ниже указаны примерные размеры материнских плат разных типов, так как на практике они могут отличаться, обычно в меньшую сторону. Кроме того указаны основные типы плат, существуют и другие модификации.

ХТ (размером 216х279 мм) введен компанией IBM в 1983 году, АТ (305х279-330 мм) введен компанией IBM в 1984 году, Baby - AT (216х254-330 мм) введен компанией IBM в 1985 году – старые форматы, которыми пользовались в 80е-90е годы. Сейчас не выпускаются.

ATX (Advanced Technology Extended) выпущен в 1995 году компанией Intel для конструкции корпуса, в котором унифицировано расположение основных устройств. Для этого типа корпуса разработана материнская плата, носящая аналогичное название АТХ. При этом в системном блоке рассчитана циркуляция воздуха, чтобы охлаждать наиболее нагреваемые устройства, кроме того, кабели рационально размещены, имеется новый тип блока питания, все порты расположены на материнской плате с выходом на заднюю стенку системного блока. В настоящее время это самый распространенный вид блока. Поддерживает платы размером 305x244 мм, имеющими до семи слотов расширения (PCI, PCI-E и AGP). Имеет 20 или 24 контактный разъем для подключения материнской платы к блоку питания. Идеален для домашнего пользователя.

mATX (microATX) выпущен 1997 году компанией Intel для конструкции небольших по высоте корпусов типа microATX , в котором унифицировано расположение основных устройств. Рассчитана на четыре слота расширения, в которые устанавливаются карты расширения PCI, PCI-E и AGP и плата имеет размеры 244х244 мм. Эти платы можно устанавливать в системные блоки АТХ, так как они имеют унифицированные с форматом АТХ отверстия для крепления и расположение основных компонентов. Имеет 20 или 24 контактный разъем для подключения материнской платы к блоку питания. Обычно используется в офисах.

Mini - ATX предназначен для мобильных процессоров и используется в тонких корпусах. Размер платы 170х170 мм.

FlexATX выпущен 1999 году компанией Intel. Имеет размер 229х191мм, и до 3х слотов расширения. Такие платы можно устанавливать в системные блоки АТХ, так как они имеют унифицированные с форматом АТХ отверстия для крепления и расположение основных компонентов.

BTX (Balanced Technology Extended) предложен компанией Intel в 2004 году. Эти платы имеют различные размеры, например, 266х325 мм, поддерживают до семи слотов расширения: один - для видеокарты PCI Express x16, два - для карт PCI Express x1, и четыре - для PCI. Имеет уменьшенную высоту материнской платы с установленным кулером. Создает прямые потоки воздуха для охлаждения устройств за счет установки материнской платы на левую сторону корпуса (в АТХ –правая). Обеспечивает пониженный уровень шума. Имеет модуль теплового баланса и поддерживающий модуль (SRM-металлическая пластина, на которой крепятся материнская плата и модуль теплового баланса). В большинство корпусов этого форм-фактора можно устанавливать и материнские платы mATX. Данный форм-фактор создавался как альтернатива АТХ, но его главное преимущество в том, чтобы охлаждение процессоров не стало критичным, так как стали выпускаться менее теплопроизводящие процессора (или менее энергоемкие).

mBTX (microBTX) выпущен в 2004 году компанией Intel , предназначен для материнских плат форм-фактора mBTX, размером 266.7х264.16 мм, поддерживают четыре слота расширения: один PCI Express x16, два - PCI Express x1 и один для PCI. Как и в BTX-корпусе имеют модуль теплового баланса и поддерживающий модуль. Используют эффективную схему отвода тепла.

ЕATX (Extended ATX) предназначен для материнских плат форм-фактора ЕATX с размерами до 304.8x330.2 мм и большим количеством слотов расширения. Используются в основном для серверов. В большинство ЕATX-корпусов можно устанавливать и материнские платы форм-фактора ATX.

Mini-ITX предназначен для блоков с небольшими размерами (170х170 мм), малым энергопотреблением и низким тепловыделением, что позволяет использовать пассивную систему охлаждения. Используются в тонких клиентах (компьютер, связанный с сервером, большая часть обработки у которого производится не на самом компьютере, а на сервере), у которых мало устройств. Если имеется твердотельный жесткий диск, то компьютер практически бесшумный.

Nano-ITX предназначен для блоков с небольшими размерами (120х120 мм), малым энергопотреблением и низким тепловыделением, что позволяет использовать пассивную систему охлаждения. Используются в тонких клиентах (компьютер, связанный с сервером, большая часть обработки у которого производится не на самом компьютере, а на сервере), у которых мало устройств. Если имеется твердотельный жесткий диск, то компьютер практически бесшумный.

Pico-ITX применяется для блоков с небольшими размерами (100х72 мм), малым энергопотреблением и низким тепловыделением, что позволяет использовать пассивную систему охлаждения. Используются в тонких клиентах (компьютер, связанный с сервером, большая часть обработки у которого производится не на самом компьютере, а на сервере), у которых мало устройств. Если имеется твердотельный жесткий диск, то компьютер практически бесшумный.

LPX в настоящее время устарел. Использовался для низкопрофильных корпусов, имеет размеры 229х279-330. Вместо того, чтобы вставлять карты расширения в материнскую плату, имелась специальная плата, вставляемая в специальный разъем на материнской карте, в которую вставлялись другие карты расширения.

Имеются и другие виды форм-факторов материнских плат, например, для домашних и офисных компьютеров: Mini -LPX (203-229x 254-279), NLX , SSI CEB (305-267), DTX (200x 244), mini -DTX (170x 200), PicoBTX (203-267), WTX (356x 426), Ultra ATX (244x 367),

Старые - Babysize (221х330), Halfsize (218х244 для 386, 486 процессоров), Fullsize (356х304), Full AT (305х350), Halfsize (244х218).

Встраиваемые (центральный процессор встроен или впаян в материнскую плату): UTX (88x 108), ETX (95x 125), XTX (95х125), COM Express (55x 125 или 110x 155), CoreExpress (58x 65), nanoETXexpress (55x 84).

Для серверов : SSI EEB (Server Standards Infrastructure Entry Electronics Bay) размером 305x259 мм, SSI CEB (SSI Compact Electronics Bay) - 305x259 мм, WTX (356x426), EATX (305x330).

Эти платы могут иметь разные размеры, например, АТХ может быть 212х305, 190х305, 192х304, 268х304, 180х305, 203х305, 204х305 210х305, и т.д. Поэтому для разных плат указаны примерные размеры, которые могут широко варьироваться.

Питание материнской платы зависит от типа разъема от блока питания, например 24+4, то есть два разъема, один на 24 вывода, второй на 4. Могут быть разъемы: 24+4,24+4+4, 24+8+4, 24+8+4+4 pin. На рисунке выше показан разъем, имеющий 20 гнезд для подключения материнской платы и на рисунке ниже дополнительный 4-штырьковый разъем. Таким образом на материнской плате и на том же рисунках имеется разъем типа 20+4.

Гнездо процессора указывает вид разъема, в который вставляется процессор, например, LGA 775. Число указывает число контактов разъема. Если у процессора имеется другое число разъемов, например, LGA 1155, то данная материнская плата не подходит под этот процессор. Материнские платы для серверов могут иметь от 1 до 4 таких разъемов. На домашних компьютерах присутствует один разъем.

Поддерживаемые процессоры. Как правило, в описании материнской платы указываются виды процессоров, которые можно установить на данную материнскую плату. Однако на сайтах компаний, продающих комплектующие, практически не указываются эти типы, так как их обычно много. Рекомендуется зайти на сайт производителя и просмотреть документацию на плату. Некоторую информацию можно найти далее в разделе о центральном процессоре.

Число слотов и их вид для оперативной памяти (как правило, от 2 до 4. Для серверов может быть до 16). В настоящее время материнская плата может поддерживать память вида: DDR , DDR 2 и DDR 3 (для мобильных устройств может быть SO DDR , для серверов DDR 2 FB -DIMM ). DDR имеет разъем с 184 штырями, DDR 2 с 240 штырями, DDR 3 с 240 штырями. Несмотря на одинаковое количество штырьков, в разъем для DDR 2 нельзя вставить DDR 3 и наоборот, так как они имеют разный ключ (то есть, выемка в планке расположена в разных местах, потому иной модуль вставить в разъем не получится). Но некоторые платы содержат слоты двух разных видов (DDR и DDR 2, DDR 2 и DDR 3). Если материнская плата поддерживает частоту работы оперативной памяти 800 Мгц, а память поддерживает 1066 Мгц, то будет использоваться меньшее значение (800 Мгц). Поэтому нужно смотреть какую частоту поддерживает материнская плата (от 133 до 2 600 мгц). Кроме того указывается максимальный объем оперативной памяти, который поддерживает плата (например, 4, 16, 32 Гигабайта). Также играет роль, поддерживается ли двухканальный, трехканальный, четырехканальный режим памяти , который увеличивает вдвое или более, производительность доступа к оперативной памяти. Чтобы получить выигрыш в производительности, то следует установить соответствующую память на все разъемы (одинакового объема и вида). Практически на всех современных платах имеется двухканальный доступ. Может быть указан параметр ЕСС , который увеличивает надежность работы компьютера, но в домашних компьютерах он не используется.

Частота системной шины . Более подробно об этом параметре рассказано в разделе о центральных процессорах. Если имеется шина HyperTransport или QuickPath , то частота не указывается (она больше 1 ггц).

Чипсет – набор микросхем на материнской плате, который выполняет роль связывающего элемента, которое обеспечивает прохождение сигнала по шинам к оперативной памяти, слотам расширения, центрального процессора, таймера и других устройств. В современных компьютерах он состоит из двух частей: северный мост и южный мост. Северный мост отвечает за связи по шине с центральным процессором с одной стороны и с южным мостом, оперативной памятью. В северный мост может быть интегрирована видеоподсистема. Южный мост являются связующим звеном между северным мостом и жестким диском, DVD -накопителем, картами расширения, USB и прочими. В него может быть встроена аудиосистема (АС 97 и HAD) . Как правило, они имеют свою марку, например, Intel GMA 4500, где первое слово (Intel ) название компании производителя. Основными производителями чипсетов являются Intel , NVideo , ATI , Via , SiS .

Наличие на материнской плате встроенной видеоподсистемы. На плате, в чипсет могут быть встроены некоторые подсистемы, например, видеосистема. В этом случае не нужна видеокарта. Если функционирует видеосистема, то она использует оперативную память , о чем указывается в BIOS . Там назначается максимальный объем, который обычно меньше, чем указанный. Видеосистема использует оперативную память для своих целей, поэтому желательно на компьютер установить больший размер этой памяти. Встроенная видеосистема позволяет комфортно работать с офисными программами, просмотром видео и большим количеством игр. При этом компьютер дешевле, чем в случае, когда видеосистема использует отдельную плату. Встроенная видео система должна поддерживать технологию DirectX . Как правило, современные системы поддерживают 10 версию, и соответственно более ранние версии. Однако начинают выпускаться игры с версией 11. Если поддерживается 10 версия, а требуется 11, то программа все равно будет работать, но фактура в игре будет более грубой. Для абсолютного большинства других программ (не игр), этот параметр не существенен.

Наличие на плате встроенной аудиосистемы . В этом случае не обязательно иметь аудиокарту. Для аудиосистемы указывается чипсет, который определяет возможности этой подсистемы. Как правило, он не является высокопродуктивным, но для офисных программ и несложных игр достаточен. Встречаются и высокопроизводительные видеоподсистемы. Если их возможности не удовлетворяют, то эти карты можно дополнительно установить. В этом случае через BIOS нужно отключить встроенные подсистемы.

Существует несколько видов встроенных аудиосистем:

AC ’97 – поддерживает 16ти битный звук с частотой дискретизации 48 кгц, объемный звук по стандарту 5.1 (то есть, пять каналов на колоники и один канал на сабвуфер);

HDA (High Definition Audio - звук высокого разрешения) поддерживает 32ти битный звук с частотой дискретизации до 192 кгц, объемный звук по стандартам 5.1 и 7.1;

DSP (Digital Signal Processor -цифровой сигнальный процессор) является более высококачественной системой, по сравнению с предыдущими, так как находится в отдельной микросхеме на материнской плате.

Слотов PCI указывает количество устанавливаемых разъемов PCI , в которые вставляются карты с подсистемами (например, аудио, видеозахвата, Eternet , модем и прочее).

Слотов PCI - E x 16 используется, как правило, для высокотребовательных систем, в основном, видеокарт. Если установлено несколько таких разъемов, то можно установить несколько видеокарт, которые будут работать совместно (режим SLI , CrossFire ).

Могут быть также установлены разъемы PCI -E x 1, PCI -E x 2, PCI -E x 4, PCI -E х8, PCI -E x 12, PCI -E х32 Скорость передачи данных у них в одну сторону версии 2.0: 4 Гбит/сек (PCI -E x 1), 8 Гбит/сек (PCI -E x 2), 16 Гбит/сек (PCI -E x 4), 32 Гбит/сек (PCI -E х8), 48 Гбит/сек (PCI -E x 12), 64 Гбит/сек (PCI -E х16), 128 Гбит/сек (PCI -E x 32). При передаче данных в обоих направлениях число передачи данных увеличивается вдвое.

Дисковые контроллеры указывает, какие разъемы для дисковых накопителей (внутренних жестких дисков и DVD накопителей) устанавливаются на материнской плате. Могут быть: IDE (устаревший разъем для внутренних жестких дисков), FDD (устаревший разъем для гибких дисков), SATA (современный разъем для внутренних жестких дисков и DVD -накопителей). Скорость передачи данных через интерфейс SATAII составляет 3 Гб/с.

Разъемы на задней панели указывает разъемы, которые находятся на материнской плате, но их разъемы выведены на заднюю панель. Как правило, имеются разъемы USB (обычно версии 2.0, но появляются и 3.0), видео (VGA или DMI ), PS /2 (для подключения мыши зеленого цвета и клавиатуры фиолетового цвета), Параллельный порт или LPT (устарел), Последовательный порт или COM (устарел), сетевой интерфейс Ethrnet для подключения к локальной сети (RJ -45), аудио разъемы, если имеется встроенная аудиосистема (разъем подключения наушников, микрофона, линейный вход), Wire Fire (применяется редко),. Может быть выход S /PDIF для подключения многоканальной акустической системы, разъем GAME /MIDI для подключения джойстиков и синтезатора. Более подробно о разъемах указано на предыдущей странице.

Наличие контроллера Bluetooth , которая позволяет работать с беспроводной клавиатурой, мышью, с сотовым телефоном и другими устройствами, которые поддерживают этот стандарт.

Поддержка беспроводной связи Wi - Fi .

Версию и возможности BIOS . Основные производители BIOS: Award, Phoenix, Ami. Возможность восстановления BIOS .

Обычно в комплект материнской платы входят: сама плата, диск с драйверами, кабели, планки с дополнительными разъемами и т.д.

Если центральный процессор использует напряжение меньше 5 в (в старых компьютерах), которое подается на плату, то на ней имеется специальный преобразователь VRM (Voltage Regulator Module), который вырабатывает нужное напряжение для устройств, подключаемых к плате. При этом напряжение можно изменить при помощи перемычек.

Во время развития компьютерной техники появилось достаточно много новых технологий, позволяющих повысить производительность компьютера. Укажем некоторые из них:

HyperStreaming (в переводе – «гиперпоток»), обеспечивает лучшую передачу данных между устройствами материнской платы;

CIA (CPU Intelligent Accelerator – «интеллектуальный разгон ЦП»), производит управление тактовой частотой процессора и системной шины в периоды, когда происходят изменения вычислительной нагрузки на процессор;

MIB (Memory Intelligent Booster - «интеллектуальное повышение пропускной способности памяти»), позволяет обходиться без большого количества буферов между центральным процессором и оперативной памяти при частоте шины в 800 Мгц;

DOT (Dynamic Overclocking Technology – «технология динамического разгона»), выполняет повышение тактовой частоты центрального процессора при возрастающих потоках данных и снижение частоты его работы во время уменьшения нагрузки, а также в такие периоды происходит управление работой охлаждающего вентилятора. Для исполнения этих функций на системной плате находится специальная микросхема CoreCell, контролирующая текущие характеристики системной платы и управляющая необходимыми компонентами через BIOS;

- HyperTransport двунаправленная компьютерная шина с малыми задержками. Работает на частотах от 200 Мгц до 3.2 Ггц (800Мгц, 1.4 Ггц, 2.6 Ггц, 3.2 Ггц). Шина сама определяет ширину шины, то есть, количество данных, передаваемых за один такт, которая может быть от 2 до 32 бит. Является самой быстрой среди всех других шин.

Модули памяти располагаются в легкодоступном месте, так что к ним легко подобраться. Кроме того, центральный процессор располагается ближе к блоку питания, что позволяет ему быть под потоком воздуха от вентилятора блока питания, то есть получать дополнительное охлаждение. Кроме того, улучшен режим энергопотребления, разработанный для режимов пониженного электропотребления, и имеет 20-штырьковый разъем для подключения к материнской плате. Провода имеют доступную длину, чтобы можно было подключить устройство, располагаемое в любых частях системного блока.

Рассмотрим еще один (схематический) вид материнской платы.

На рисунке схематически изображена материнская плата. Она имеет несколько отверстий для ее крепления к корпусу системного блока. Отметим, что не все отверстия могут использоваться для установки материнской платы. Это связано с тем, что отверстия делаются для разных видов системного блока.

До установки платы в системный блок на нее устанавливают центральный процессор и оперативную память, а также перемычки. Современные платы, как правило, имеют от двух до четырех разъемов для оперативной памяти. После установки платы в корпус, к ней подключают провода такие, как аудио разъемы и провода к кнопкам и индикаторам передней панели, провода к вентиляторам, а также провода питания от блока питания.

Затем вставляют платы расширения в разъемы PCI и видеоплату в разъем PCI -E (в старых – AGP, в более старых – PCI ). Далее подключаются кабели к накопителям для гибких и жестких дисков.

На материнской плате показана также аккумуляторная батарейка для поддержки BIOS. Довольно редко, но может возникнуть необходимость ее замены. Так, гарантийный срок ее работы составляет около трех лет, при условии, что компьютер не будет подключен к сети. Если за это время, время от времени подключать системный блок, то срок батарейки будет увеличен.

На материнской плате находятся разъемы, которые выходят на заднюю панель системного блока и содержат разъемы для подключения клавиатуры, мыши, шины USB, последовательного и параллельного порта и другие. Более подробно эти разъемы описаны далее.

Кроме указанных разъемов, на материнской плате могут быть и дополнительные. Например, если в плату интегрирована звуковая подсистема, то присутствует аудиоразъем для подключения к передней панели системного блока и дополнительный аудиовход, разъем ATAPI (белый). На плате могут находиться разного вида индикаторы, например, индикатор спящего режима, а если в материнскую плату интегрирована подсистема работы с сетью, то индикатор работы с сетью. Если интегрирована система SCSI, то индикатор SCSI. Также возможны разъемы USB и IEEE 1394а-2000, если они выводятся на переднюю панель.

В последних платах появился разъем для последовательных жестких дисков по стандарту SATA. Кроме того, может быть разъем для датчика вскрытия крышки системного блока и разъем для дополнительного вентилятора (третьего).

Дополнительно: разъем для питания, разъем для вентилятора регулировки напряжения, вентилятора оперативной памяти, дополнительный разъем для индикатора питания (их может быть два). Также возможны - разъем Wake on LAN, Разъем Wake on Ring.

В настоящее время применяется технология: мгновенная готовность ПК или STR (Suspend to RAM),. Это технология позволяет системе переходить в режим с пониженным энергопотреблением. При этом оперативная память продолжает работать, а большинство компонентов системы, в том числе и вентиляторов, выключается. «Просыпается» компьютер после получении сигнала из сети, модема, например, для считывания электронной почты, после чего снова переходит в спящее состояние.

Переключатели и перемычки

Переключатели (рисунок ниже) и перемычки (рисунок выше) на материнской плате служат для задания режимов работы платы. Перемычки часто также называют джамперами , они занимают меньше места на плате и дешевле, чем переключатели, кроме того, имеют более двух состояний, поэтому более распространены. К достоинствам переключателей можно отнести более простое их переключение. Основная тенденция построения материнских плат заключается в переложении возможности переключения режимов работы платы на программное обеспечение, поэтому на платах становится все меньше перемычек и существуют платы, где они совсем отсутствуют (называются свободные от перемычек ).

Как правило, на разных типах плат устанавливаются различные перемычки и переключатели. На платах для процессоров типа Pentium они определяют тип процессора, частоту системной шины, размер кэш-памяти, включения/выключения некоторых интерфейсов, например, мыши или джойстика и так далее. Однако все они имеют разное значение и местоположение. Поэтому при покупке компьютера или отдельно материнской платы необходимо получить соответствующее руководство. Если инструкция потеряна, то можно обратиться к специалисту, для чего нужно знать название платы.

Перемычки обычно устанавливаются на металлические штыри. Если перемычка замыкает два штыря, то она включена. Перемычки могут состоять из двух или трех штырьков. При размыкании перемычку не убирают, чтобы в дальнейшем ее не потерять, а надевают на один из штырей. Переключатель напоминает кнопку включения карманного фонарика. Внешний вид его показан на рисунке выше, где надпись On - обозначает включен, Off - выключен. На Dip переключателях могут быть надписи: On/off, Open/Close, 0/1. Цифры могут указывать номер переключателя. На рисунке номер один и четыре включены, остальные выключены. В силу того, что переключатели имеют маленький размер, обычно их переключают при помощи скрепок, иголкой или другими предметами. При установке не рекомендуется передвигать его ручкой, так как можно запачкать переключатель пастой. При работе с перемычками людям с плохим зрением лучше воспользоваться фонариком или светом сильной настольной лампы, чтобы подключить именно нужные разъемы. В силу их миниатюрности, можно воспользоваться пинцетом, так как иногда пальцами трудно это сделать из-за выступающих других элементов на материнской плате. При использовании перемычек не пытайтесь ставить их наугад, а посмотрите их значение в справочном руководстве к плате или проконсультируйтесь у специалиста.

Замена материнской платы

При замене материнской платы необходимо знать:

Размер материнской платы, который поддерживает системный блок. Можно приобрести плату с тем же размером, который был у старой платы;

Типы центральных процессоров, включая названия компаний, которые их выпускают. Например, плата может поддерживать Intel Pentium с частотой 200 Мгц и не поддерживать процессоры с той же тактовой частотой компании Cyrix;

Вид оперативной памяти, поддерживаемый платой, и ее максимальный размер;

Тип используемой BIOS и ее возможности. Имеет ли она дополнительные свойства (например, защиту от вирусов);

Возможность использования имеющегося процессора. Можно покупку разбить на части: вначале приобрести материнскую плату, затем процессор. Например, имеется процессор AMD с частотой 2,0 Ггц и нужно увеличить его производительность. Для начала можно приобрести материнскую плату, работающую с требуемыми частотами, например, 2,0 – 3,0 Ггц, и первое время использовать старый процессор. Соответственно следует узнать максимальную частоту процессора, которую поддерживает материнская плата;

Частоту системной шины, которая чем больше, тем лучше;

Какие платы расширения поддерживаются на материнской плате. Не только сами слоты, их тип и количество, но и расположение, так как некоторые слоты невозможно вставить в платы (при этом нужно учесть количество возможных мест, которые можно использовать на задней стороне системного блока). Слоты расширения также называют шиной расширения ;

Какие встроенные контроллеры имеются на материнской плате. Если на старой плате имелся встроенный контроллер SATA или IEEE 1394, а на новой нет, то его придется приобрести отдельно;

Какие видеокарты поддерживает материнская плата. В последнее время все большую популярность приобретают карты AGP.

Материнская плата многослойна, имеет до 10 и более слоев. Если плата гибкая, то при сгибании проводники могут порваться, поэтому ее желательно устанавливать жестко. Отметим, что для увеличения быстродействия не всегда обязательно менять плату с процессором. Часто более ощутимый дешевый результат может дать увеличение оперативной памяти (например, если она меньше 16 Мегабайт).

Снятие материнской платы . Проделайте следующие действия:

Выключите компьютер;

Снимите все провода на задней панели системного блока;

Снимите защитный кожух системного блока, предварительно вывернув винты;

Нарисуйте подключение проводов и плат к старой плате. Отсоедините провода, которые соединены с платой, в том числе платы расширения;

Снимите платы расширения. Карты при этом следует извлекать строго вертикально;

Для удаления материнской платы выверните винты, которые ее удерживают. Для снятия пластмассовых опор наденьте их на использованный стержень от шариковой ручки, чтобы прижать их лепестки. Некоторые платы требуют перед снятием ее сдвинуть. Не забудьте о статическом электричестве.

При работах с отверткой будьте внимательны и делайте так, чтобы она не соскользнула и не испортила хрупкие проводники на материнской плате. Извлекайте карту двумя руками, чтобы не было перекосов. Снимите те элементы, которые могут потребоваться для новой материнской платы. Как правило, это модули памяти.

Для того, чтобы материнская плата не соприкасалась с корпусом системного блока применяются распорки, вид которых показан на рисунке выше. Как их устанавливать показано на рисунке ниже.

Установка материнской платы . Для этого:

Прочитайте документацию на нее и установите необходимые перемычки и переключатели;

Установите оперативную память и процессор. Как это сделать, указано в описании данных устройств;

Вставьте пластмассовые опоры и поместите плату в корпус. Затем заверните винты. Не забудьте, что винты должны иметь диэлектрические шайбы. (Однако появляются новые платы, в которых к отверстию подходит провод заземления и изоляция в этом случае не нужна, а наоборот, вредна. Узнайте об этой проблеме у продавца при покупке материнской платы). При установке материнской платы нужно следить, чтобы она не имела контактов по бокам с металлическим корпусом. На материнской плате имеется много отверстий, не все из которых могут использоваться, так как они предназначены для различных видов корпусов. Однако точки крепления должны окружать слоты расширения со всех четырех сторон. В крепежные отверстия можно вставлять не только пластмассовые штыри, но и металлические винты, при этом для них около отверстия будет находиться обод для заземления или он будет окружен областью, где нет проводников. При покупке платы желательно узнать, как она крепится и какими винтами к корпусу. При установке следует пользоваться не очень длинными винтами, иначе могут привести к сбоям в работе. Так как шайбы трудно установить, на них можно капнуть каплю клея. Кроме того, нужно иметь в виду, что серебряные точки спайки на плате острые и ими можно пораниться. При установке материнской платы разъем для карт расширения должен быть у задней стенки системного блока;

Подключите провода и вставьте карты расширения. При их установке не прикладывайте очень большого усилия, может быть, в слот попали какие-либо предметы, осмотрите его. Материнская плата не должна сильно прогибаться при установке карт, возможно, имеет смысл подложить картон под обратную сторону платы, чтобы ее не испортить;

Закройте кожух на системном блоке или боковую панель и подключите провода, если они были отсоединены, к задней стороне блока;

При первом включении войдите в BIOS и проверьте параметры настройки. Скорее всего нужно будет воспользоваться режимом автоматического определения типа жесткого диска. Более подробно о программе BIOS смотри далее;

Включите компьютер и проверьте правильность его работы. Компьютер должен, прежде всего, загружаться с жесткого диска. Затем проверьте остальные устройства, такие, как звуковая плата, факс-модем и другие, запустив тестовую программу, например, Msd.

Если компьютер не работает, то отключите карту расширения, кроме видеокарты, оставив подключенной к задней стенке системного блока только кабели питания, клавиатуры и монитора, и снова включите компьютер. Если все нормально, то постепенно подключайте дополнительные устройства.

При неисправности компьютера обратите внимание на звуковые сигналы или сообщения на экране дисплея, которые указывают источник неисправности. По окончании работ желательно протестировать все системы компьютера при помощи специальных программ.

Материнская плата довольно хрупкая, если ее погнуть, то могут разорваться проводящие дорожки. При этом во время установки компьютер будет работать какое-то время нормально, затем при нагревании проводники нагреваются и будут происходить сбои. Это довольно трудно определяемая неисправность, поэтому операции по работе с материнской платой нужно проводить осторожно.

Если после включения компьютера, он не работает и нет звуковых сигналов , то нужно сделать следующее. Проверьте правильность подключения динамика, который установлен в системном блоке, а также подсоединение проводов от блока питания к материнской плате.

Затем проверьте работу блока питания. Слышен ли звук вентиляторов, накопителей жестких дисков, горит ли индикатор включенного электропитания. Если звук имеется и индикатор горит, то, скорее всего, блок питания работает. Если все же имеются сомнения в блоке питания, то для его проверки можно подключить другую материнскую плату.

Проверьте правильность установки перемычек, устанавливающие частоту системной шины и центрального процессора. Проверьте поддерживает ли материнская плата тот центральный процессор, который на ней установлен. Можно очистить память BIOS при помощи перемычек.

Проверьте правильность установки процессора, оперативной памяти, плат расширений и кабелей. Можно их отсоединить и снова установить. Отсоедините все устройства, без которых может работать компьютер, например, звуковую карту, модем, индикаторы.

Если компьютер продолжает не работать, то проверьте видеокарту, установив другую на ее место.

Если компьютер после включения не работает, но подает звуковые сигналы , то причиной является неработоспособность одного из устройств, в зависимости от устройства и вида BIOS. В этом случае попробуйте это устройство перемонтировать.

На некоторых платах может присутствовать индикатор ошибок. В этом случае просмотрите код ошибки, расшифровка которого указана в инструкции к материнской плате. Как правило, такого индикатора нет, поэтому ошибка определяется по звуковым сигналам, которые зависят от компании-производителя BIOS.

AWARD BIOS . 1 длинный, 2 коротких сигнала – неисправна видеоподсистема.

1 длинный, 3 коротких сигнала и другие сигналы – проверьте оперативную память, а затем материнскую плату.

Короткие сигналы – неисправность в оперативной памяти.

AMI BIOS . 1, 2 или 3 коротких сигнала – неисправна оперативная память.

5 – неисправность в процессоре или материнской плате.

4, 7 или 10 сигналов - неисправность в материнской плате.

6 сигналов – неисправна клавиатура.

8 сигналов – неисправен видеоадаптер.

9 сигналов - ошибки в микросхеме BIOS.

11 сигналов - ошибка кэш памяти.

1 короткий, 2 или 3 длинных – неисправность в видеоподсистеме.

1 длинный – все нормально.

Phoenix BIOS . 1-1-4 – ошибка в BIOS. Последовательности коротких сигналов 1-3-1,1-3-3,1-3-4,1-4-1,1-4-2, 2 и далее несколько коротких сигналов обычно свидетельствуют о неисправности памяти, либо контроллера памяти, который находится на материнской плате. 3-2-4 – неисправность клавиатуры. 3-3-4 – ошибка в видеопамяти. 3-4-1, 3-4-2 – неисправность монитора. Остальные последовательности сигналов обычно свидетельствуют о неисправности материнской платы.

Иногда при неисправностях вместо звуковых сигналов, коды ошибок с их коротким названием или без них выводятся на экран монитора. Более подробную информацию о такой ошибке можно узнать из инструкции к материнской плате. Если такая инструкция не сохранилась, то ее можно получить с сайта-производителя материнской платы.

Отметим также, что некоторые материнские платы при перегреве центрального процессора подают сигнал, по которому динамик, находящийся на системном блоке, издает непрерывный сигнал. В этом случае нужно выключить электропитание компьютера и проверить правильность теплоотвода процессора, в том числе работу вентилятора.

Батарейки

Иногда на экране может появиться надпись: Invalid Configuration Information (неверная информация о конфигурации) и вместе с ней: Hard Disk Failure (ошибка жесткого диска) или Invalid System Settings-Run Setup. Данное сообщение появляется при истощении батарейки на материнской плате. Необходимо ее заменить. На старых компьютерах использовались как обычные, так и аккумуляторные батарейки. На современных компьютерах используются только аккумуляторные батарейки.

Некоторые старые компьютеры (ХТ) не имели батареек, поэтому при включении компьютера в сеть нужно было устанавливать текущие дату и время. Потом появились батарейки, но ввиду их многообразия описать их довольно трудно. Батарейки могут быть пальчиковые (как в плеере или в фотоаппарате), аккумуляторные (как в часах), могут быть внешние (то есть в отдельном корпусе и подключаемые при помощи проводов), в виде микросхемы (прямоугольные, на которых нарисованы часы).

Если батарея снизила свою мощность на 20 %, то следует заменить ее на новую. Тестирование производится с помощью тестера для измерения напряжения постоянного тока. Некоторые батарейки хорошо подзаряжаются во время работы компьютера, это, например, никель-кадмиевые. Если установлены простые батарейки, то лучше заменить их после двух лет работы, так как каждый год они будут снижать свою мощность примерно на 10 %. Аккумуляторные батарейки могут работать в среднем 5-7 лет.

Некоторые старые платы помимо установленных батарей могут иметь специальный разъем для внешних батарей. Для их подключения нужно переключить специальные перемычки, которые часто находятся около разъема или батарейки. При этом батарейки на плате отключаются. Такая возможность особенно ценна, когда батарейка припаяна к плате. Внешнюю батарейку следует установить при помощи специальных креплений к корпусу системного блока или блоку питания, чтобы она не упала на плату.

Если компьютер довольно долго не подключался, то батарейка может потечь. При этом материнская плата может выйти из строя. Поэтому время от времени проверяйте батарейку. При малейших признаках того, что батарейка может потечь, немедленно ее поменяйте.

Снимая батарейку, запишите, как подключались +, -. После установки батарейки согласно полюсам наденьте защитную крышку системного блока. Затем подключите компьютер в сеть, войдите в программу BIOS, установите тип жесткого диска, возможно, использовав опцию автоматического определения типа жесткого диска и другие параметры. Запустите компьютер и установите текущую дату и время.

На современных материнских платах устанавливаются элемент питания в форме монеты (например, CR2032). Средний срок эксплуатации батареи, когда компьютер постоянно отключен от сети электроснабжения составляет около трех лет. Если компьютер подключен к сети, то напряжение, подаваемое из блока питания продлевает срок службы батареи. Допустимая погрешность системных часов составляет 13 минут в год при температуре 25 ºC.

Системная шина

Следующим основным устройством на материнской плате является системная шина, или просто шина, своего рода дорога, магистраль, по которой передаются данные. Чем она шире (то есть чем больше линий, по которым данные передаются), тем выше производительность компьютера. На­пример, у 486 она 32-разрядная, а у Pentium имеется 64 разряда, по которым передаются данные.

Следующей важной характеристикой является системная частота. Например, для системы Pentium она составляет 50, 60, 66, 100, 133, 200, 400, 433, 500, 533 Мгц. Это количество тактов в одну секунду, за которые происходит передача данных. Процессор с тактовой частотой 120 Мгц имеет системную шину с частотой 60 Мгц, а процессору 100 Мгц соответствует 66 Мгц системной шины. Если программа обрабатывает большое количество данных, то скорость выполнения процессором команд может быть не так существенна и на первое место выходит пропускная способность системной шины. Поэтому Pentium с тактовой частотой 100 Мгц на этих задачах может работать быстрее, чем Pentium 120. Тот же принцип относится и к современным компьютерам.

Современные компьютеры имеют частоты системной шины:

50 Мгц для Pentium 75;

60 Мгц для Pentium 60, 90, 120, 150, 180;

66 Мгц для Pentium 66, 133, 166, 200, Celeron 366 – 533, Celeron II 533-766;

100 Мгц для Celeron II 800-950, Celeron III 1 000, 1 100, Pentium III 550 Е, 600 Е, 650 Е, 700, 750, 800, 850,Pentium M, Intel Xeon (P6), Intel Xeon (NetBurst), AMD К6-2, AMD Athlon;

133 Мгц для Pentium III 533 ЕВ, 600 ЕВ, 667, 733, 800 В, 866, 933, 1 000, 1 130, 1 200 и выше, Pentium M, Pentium D, Intel Core, Intel Xeon (P6), Intel Xeon (NetBurst), AMD Athlon, AMD Athlon XP;

166 Мгц для Intel Core, Intel Xeon (NetBurst) , AMD Athlon XP;

200 Мгц для Pentium IV, Pentium D, Pentium 4EE, Intel Core 2, AMD Duron и AMD Athlon от 700 до 1 300, Intel Xeon (NetBurst) , AMD Athlon XP;

266 Мгц для Pentium 4EE, Intel Core 2, Intel Xeon (NetBurst), AMD Athlon с частотами от 1 000 до 3 000, Intel Xeon (Penryn);

333 Мгц для Intel Core 2, Intel Xeon (NetBurst) , Intel Xeon (Penryn);

400 Мгц для Intel Core 2, Intel Xeon (Penryn);

800 Мгц для AMD Athlon 64/FX/Opteron;

1000 Мгц для AMD Athlon 64/FX/Opteron;

1600 Мгц для

1800 Мгц для AMD K8, AMD K10, AMD Turion 64, X2/Phenom/Phenom II.

2000 Мгц для AMD K8, AMD K10, AMD Turion 64, X2/Phenom/Phenom II.

Развитие системной шины шло следующим образом: сначала системная шина передавала за один такт один бит, повышалась частота для увеличения пропускной способности, затем за один такт стало передаваться больше данных (несколько бит), сейчас идет тенденция увеличение тактовой частоты с увеличением числа бит за один такт.

Процессоры компании Intel i 3, i 5, i 7 первого и второго поколения, некоторые другие используют шины DMI и QPI , которые имеют пропускную способность 2-4 Гбит/сек и выше.

Шина HyperTransport для компании AMD (1600, 1800, 2000 МГц) позволяет передавать 32 бит данных за один такт, соответственно пропускная способность выше частоты в 32 раза. В настоящее время уже имеются центральные процессоры, которые работают на частоте системной шины в 3.2, 4.0 и 5.2 Мгц для Phenom II и FX .

Частота системной шины не равна пропускной способности, так как за один такт может быть передано несколько бит данных. Так, при частоте 66 Мгц может быть, пропускная способность 533 МБ/сек, при частоте 100Мгц может быть 800, 1600 или 3200 МБ/сек.

Отметим, что среднее повышение скорости работы Pentium 150 по сравнению с Pentium 120 увеличивает скорость работы не на 25% (150/120), а на 2%, в основном из-за того, что основным препятствием является системная шина и оба процессора часто будут находиться в состоянии ожидания. Конечно, в Pentium IV имеются уже другие частоты, но принципы остаются теми же.

Чипсет (Chipset)

Chipset - набор микросхем на материнской плате, определяющий ее архитектуру. Данный набор обеспечивает обмен данными CPU с периферийными устройствами. При всех других одинаковых параметрах производительность компьютера может отличаться в зависимости от типа чипсета до 30%. Chipset, выпущенный компанией Intel, имеет название Triton. Набор микросхем предназначен для управления работой каналов прямого доступа, прерываниями, таймерами, системой управления памятью и системной шиной, а также выполняет другие функции. В нем могут находиться контроллеры для работы внешних устройств. Визуально он представляет собой несколько микросхем, которые закреплены на плате. Однозначного сравнения разных архитектур материнских плат сделать нельзя, так как имеется достаточно много взаимозависимых характеристик. Кроме того, бывают модели, которые несовместимы с другими устройствами, например, высокоскоростными графическими платами или некоторыми операционными системами, отличными от ДОС. Однако, чем более гибкое конфигурирование можно произвести при помощи программ BIOS, тем лучше.

Микросхемы характеризуются следующими параметрами: типами поддерживаемых центральных процессоров, их тактовыми частотами; тактовой частотой системной шины; поддержкой многопроцессорности; максимальным размером RAM, устанавливаемым на материнской плате, количеством и разъемами для оперативной памяти, их типом, видом оперативной памяти; поддержкой шины IDE, например, Ultra IDE, в том числе шины SATA ; максимальной скоростью передачи данных по шине PCI (версия 2.0 или 2.1) для операций чтения и записи; поддержкой технологии Plug&Play; встроенной поддержкой контроля четности и исправления ошибок для оперативной памяти; количеством разъемов PCI и ISA; поддержкой AGP и его режимов AGPx4 и AGPx8, шины USB; режимами DMA или Ultra DMA и их количеством; диаграммой работы оперативной памяти, например, 5-1-1-1 при работе с разными видами видеопамяти (EDO, BEDO и другими); прочими параметрами.

В современных платах используется архитектура UMA, при которой видеоконтроллер размещает часть своих данных в оперативной памяти и может осуществлять обработку 2D/3D изображений, а Direct AGP позволяет видеопамяти взаимодействовать с оперативной памятью не через порт AGP, а через контроллер оперативной памяти, что ускоряет передачу данных в полтора раза. Имеются стандартные характеристики, то есть поддержка устройств 7 каналов контроллера DMA, контроллеры прерываний, таблицы декодирования сигналов управления BIOS, контроллер клавиатуры и другие. Чипсеты выпускаются ориентированными для решения разных задач, адаптированы к определенным видам оперативной памяти и поэтому могут иметь противоречивые требования. В продажу постоянно поступают новые виды материнских плат и их имеется большое число, поэтому указать конкретные характеристики достаточно сложно. По этому вопросу лучше проконсультироваться у специалиста.

Другие устройства материнской платы

Кварц предназначен для вырабатывания сигналов, по которым синхронизируется работа компью­тера. Фактически он работает как часы, но минимальный такт не секунда, а ее миллионные доли. Стандартные размеры ее были от 4,77 до 6,8 Мгц, достигали у первых компьютеров Pentium 60-66 и перешагнули 133 Мгц. Имеются следующие частоты: - частота системной шины, частоты работы процессора, частоты шин расширения (PCI, VLB, ISA), частоты работы других устройств, таких, как таймер, последовательный порт и др.

Кроме того, на платах имеются контроллеры (управляющие устройства) и разъемы для последовательных и параллельных каналов, а также кварцевый генератор для стабилизации частоты системной шины.

На плате может присутствовать индикатор. Если он выключен, то это означает, что электропитание компьютера выключено или он находится в спящем режиме. Когда индикатор горит ровным зеленым цветом, то это означает, что компьютер находится в рабочем режиме. Если индикатор мигает зеленым цветом, то происходит ожидание сообщения или компьютер находится в рабочем режиме.

Помимо обычных устройств, на материнской плате могут дополнительно устанавливаться микросхемы , такие, как видео или звуковые контроллеры и прочие устройства.

Другие устройства системного блока.

Помимо описанных выше устройств, в компьютере используется высокоомный динамик. Основная задача динамика состоит в выводе звуковых сигналов после включения компьютера, когда возникают неисправности. Существуют программы в Windows 3.х и Windows 95, которые позволяют выводить через динамик музыку или воспроизводить человеческую речь, однако качество ее оставляет желать лучшего, поэтому для этих целей лучше использовать звуковую плату.

Форм-фактор , или типоразмер системной платы, определяет ее размеры, тип разъема питания, расположение элементов крепления (отверстий, клипсов), размещение разъемов различных интерфейсов и т. д.

Форм-фактор АТХ был предложен фирмой Intel в 1995 г и в настоящее время большинство материнских плат имеют этот формат. К его возможностям относятся: размещение портов ввода-вывода на системной плате; встроенный разъем мыши типа PS/2; расположение IDE, ATA-разъемов и разъемов контроллера дисководов ближе к самим устройствам; перемещение гнезда процессора на заднюю часть платы, рядом с блоком питания; использование единственного 20-контактного разъема питания. Предусмотрена возможность управления режимами работы блока питания со стороны контроллера системной платы. Вентилятор блока питания является нагнетающим, поэтому на материнскую плату попадает меньше пыли, а воздух, поступающий из блока питания, сначала охлаждает процессор.

LPX . В них платы расширения устанавливаются параллельно системной плате, посредством переходника с повернутыми на 90 градусов разъемами. За счет этого получается очень плоская конструкция, но число таких разъемов невелико (обычно не более трех), а термические условия работы компонентов весьма напряженные.

NLX . Системная плата разделена на две части. В специальный разъем (получивший название NLX Riser Connector ), непосредственно примыкающий к блоку питания, вставляется процессорная плата (содержит процессор, BIOS, слоты для модулей оперативной памяти). Кроме контактов питания разъем имеет информационную (системную) шину. Другая плата (названная riser caret ), установлена в корпусе компьютера стационарно (то есть является неотъемлемой частью компьютерной системы) и может иметь слоты интерфейсов PCI, USB, IEEE 1394 и любых других имеющихся и перспективных стандартов. Таким образом, после установки процессорная плата автоматически оказывается подключенной к питанию и к шинам интерфейсов.

Форм-фактор NLX обеспечивает легкую установку процессорной платы. Теперь к ней не подведены никакие кабели и шлейфы, разъемы плат расширения расположены отдельно. Благодаря наличию стационарной отдельной платы с разъемами расширения и встроенными контроллерами ликвидируется обычный сегодня хаос с кабелями.

Процессорный интерфейс. Обычно системный набор создается конструкторами с ориентацией на конкретную линейку процессоров. То есть, обеспечивается поддержка опре­деленного процессорного интерфейса. В это понятие включают тип разъема (механические параметры), его электрические параметры (разводка контактов, напряжение питания ядра и блоков ввода-вывода процессора), возможности BIOS по поддержке конкретных моделей процессоров.

BIOS . Важным элементом системной платы является BIOS (BasicInput/Output System – базовая система ввода-вывода). Так называют аппаратно встроенное в компьютер программное обеспечение, которое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится программный код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими компонентами, а также для загрузки операционной системы с диска.

Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM, Read-Only Memory), расположенной на материнской плате компьютера. Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособности внешних по отношению к материнской плате компонентов (например, загрузочных дисков). Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS из ROM в оперативную память. Задействованная при этом область оперативной памяти называется теневым ПЗУ (Shadow ROM).

В настоящее время большинство современных материнских плат комплектуется микросхемами Flash BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модернизацию BIOS при появлении новых компонентов, которым нужно обеспечить поддержку (например, новейших типов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе менять его нет особой необходимости. Перезапись BIOS – крайне ответственная и весьма непростая задача. Браться за нее следует только в самом крайнем случае, когда проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдавать себе отчет в необходимости и последствиях каждого шага этой операции.

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS , должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема “энергонезависимой памяти”, по технологии изготовления называемая CMOS . От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Шинные интерфейсы материнской платы. Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

PCI. Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью. До недавнего времени она обладала достаточной скоростью для своих периферийных устройств, начиная от звуковых карт, контроллеров USB, компонентов ввода/вывода и заканчивая контроллерами жёстких дисков. Поскольку видеокарты начали требовать большую пропускную способность, появился интерфейс AGP.

Для современных материнских плат PCI стала "узким местом", так как она предоставляет (в стандартном варианте) пропускную способность до 264 Мбайт/с, поделённую между всеми слотами в системе (для 32-разрядных данных). Быстродействие периферийных устройств постоянно увеличивалось, и всё чаще компоненты типа графических карт, жёстких дисков, контроллеров USB и гигабитных сетевых карт Ethernet вступали в битву за пропускную способность – потому, что данные по шине PCI желали одновременно передать несколько устройств.

Важным особенностью стандарта является поддержка режима plug-and-play . Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

FSB. Шина используется для связи процессора и памяти. Она имеет название Front Side Bus (FSB). Эта шина работает на очень высокой частоте 1333/1066/800 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров – именно он и указывается в спецификации материнской платы. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

AGP . Это шина ускоренного графического порта. Интерфейс AGP, специально разработанный для графических карт в середине 90-х, обеспечивает 2 Гбайт/с в своей последней версии (AGP 8x)

PCI - Express . Новая шина предназначается для замены как PCI, так и AGP. Однако, несмотря на схожесть названия с PCI, она не имеет с ней ничего общего. PCI Express использует принцип последовательной передачи , который позволяет достичь более высоких тактовых частот. Шина обеспечивает одновременную передачу данных в двух направлениях с одинаковой скоростью.

На данный момент можно говорить о том, что слотом расширения для будущих материнских плат станет PCI Express x1. В данном случае "x1" означает, что слот будет использовать одну линию PCI Express, обеспечивающую пропускную способность 250 Мбайт/с (500 Мбайт/с, если учитывать пропускную способность в двух направлениях). Кроме того, периферийным устройствам больше не придётся конкурировать за пропускную способность, поскольку каждый слот обеспечивает индивидуальные 250 Мбайт/с в одном направлении.

Видеокарты подключаются к слоту PCI Express x16. Это означает использование 16 линий, что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 Гбайт/с или 8 Гбайт/с, если сложить 4 Гбайт/с в обоих направлениях. Но суммарную пропускную способность всё же следует рассматривать как маркетинговое значение – оно не слишком актуально для конечных пользователей, поскольку для графики важна пропускная способность в одном направлении. Таким образом, шина PCI Express x16 имеет в 2 раза больше пропускную способность, чем AGP 8x для графических карт.

USB (Universal Serial Вus – универсальная последовательная магистраль). Это одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1,5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т. п., этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в “горячем режиме” (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Технические характеристики USB 1.1:

– две скорости:

высокая скорость обмена – 12 Мбит/с

низкая скорость обмена - 1,5 Мбит/с

– максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 5 м

– максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 3 м

– максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) – 127

– возможно подключение устройств с различными скоростями обмена

– напряжение питания для периферийных устройств – 5 В

– максимальный ток потребления на одно устройство – 500 мA

USB 2.0 отличается от USB 1.1 только большей скоростью и небольшими изменениями в протоколе передачи данных для режима Hi-speed (480 Мбит/сек). Существуют три скорости работы устройств USB 2.0:

Low-speed, 10÷1500 Кбит/c (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстики)

Full-speed, 0,5÷12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)

Hi-speed, 25÷480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

Хотя в теории скорость USB 2.0 может достигать 480 Мбит/с (60 МБайт/с), устройства типа жёстких дисков и вообще любых носителей информации в реальности никогда не достигают такой скорости обмена по шине, хотя и могут развивать её. Это можно объяснить достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, другая шина FireWire хотя и обеспечивает максимальную скорость в 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с меньше, чем у USB, в реальности позволяет достичь больших скоростей обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации.

USB 3.0 должен прийти на смену современному стандарту версии 2.0 и принесет с собой десятикратное увеличение пропускной способности – до 4,8 Гбит/с, или 600 Мб/с, тогда как современный вариант USB 3.0 скорее всего появится в 2010 году.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link ) – последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Бурное развитие IEEE 1394 придало появление любительских DV камер. И сегодня IEEE 1394 практически монополизировал этот быстро развивающийся рынок. Сегодня любая, произведённая сегодня DV камера в обязательном порядке оснащается IEEE 1394 интерфейсом.

Главные особенности IEEE 1394:

– Цифровой интерфейс – позволяет передавать данные между цифровыми устройствами без потерь информации

– Небольшой размер – тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов

– Простота в использовании – отсутствие терминаторов, идентификаторов устройств или предварительной установки

– Горячее подключение – возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера

– Небольшая стоимость для конечных пользователей

– Различная скорость передачи данных – 100, 200 и 400 Мбит/с (800, 1600Мбит/с IEEE 1394b). Высокая скорость дает возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени

– Гибкая топология – равноправие устройств, допускающее различные конфигурации (возможность "общения" устройств без компьютера)

– Открытая архитектура – отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

– Наличие питания прямо на шине (маломощные устройства могут обходиться без собственных блоков питания). До полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт

– Подключение до 63 устройств

– Последовательная шина вместо параллельного интерфейса позволила использовать кабеля малого диаметра и разъёмы малого размера.

– Питание внешних устройств через IEEE 1394 кабель

– Простота конфигурации и широта возможностей. Через IEEE 1394 может работать самое различное оборудование, причём пользователю не придётся мучиться вопросом, как это всё правильно подключить

– Поддержка асинхронной и синхронной передачи данных

Асинхронная передача означает, что данные обязательно будут доставлены в целости и сохранности, пусть и не всегда в срок. Получение каждого пакета проверяется и подтверждается, если пакет не дошёл, передача будет повторена заново.

Синхронная передача означает, что скорость и непрерывность потока важнее, чем сохранность данных. Если пакет пришёл с ошибкой, или не пришёл вообще, это даже не проверяется, не говоря уже о том, чтобы переслать пакет заново. Этот тип передачи отлично подходит для мультимедийных приложений, где потеря какой-либо части информации менее критична, чем большая задержка.

В 2004 году увидел свет стандарт IEEE 1394.1. Этот стандарт был принят для возможности построения крупномасштабных сетей и резко увеличивает количество подключаемых устройств до гигантского числа – 64449.

Материнская плата является основным связывающим звеном в рамках системного блока компьютера.

Именно поэтому очень важно при покупке уметь выделить из большого ассортимента материнских плат именно ту, которая подходит под ваши задачи и удовлетворит все ваши требования. В данной статье мы в общих чертах рассмотрим основные пункты, на которые стоит обращать внимание при выборе материнской платы.

Для удобства и быстрого перехода приведено краткое содержание:

Материнская плата и ее основные компоненты

Чтобы лучше ориентироваться в основных компонентах и в дальнейшем визуализировать для себя непосредственно то, что мы будем выбирать – предлагаю ознакомиться с раскладкой элементов материнской платы на конкретном примере. Для образца мы взяли весьма оригинальную материнскую плату Sapphire Pure Z77K (оригинальную, потому что Sapphire), которая к тому же является ориентированной на рынок оверклокинга. На самом деле, для задачи наглядного рассмотрения основных элементов материнской платы, абсолютно не имеет значения ни модель, ни позиционирование. Поэтому переходим к рассмотрению данной системной платы:

Нажмите на картинку для увеличения

Здесь цифрами выделены основные компоненты, но и затронуты некоторые довольно специфические элементы присущие только разгонным материнским платам.

(1) Сокет процессора – один из основных элементов материнской платы. В сокет устанавливается процессор и очень важно, чтобы сокет процессора на который он ориентирован, был совместим с сокетом на материнской плате.

Под номером (0) был указан «двойной» радиатор , который отвечает за охлаждение элементов преобразователей питания процессора, встроенного графического ядра и CPU VTT. Подобные радиаторы зачастую встречаются только в материнских платах для оверклокинга. Обычные материнские платы поставляются без этого охлаждающего элемента.

(2) Слоты PCI-Express . На печатной плате данной материнской платы мы наблюдаем 3 слота PCI-Express X16 версии 3.0, эти разъёмы предназначены для установки видеокарт (либо одной, либо нескольких в режимах SLI и Cross Fire). Сюда же можно отнести и номер (3) – это также слот PCI-Express x16 , но уже более старой версии 2.0. Между слотами PCI-E X16, под номером (14) размещены слоты PCI-E X1 . Эти разъёмы расширения предназначены для установки устройств, не требующих большой пропускной способности шины; им вполне достаточно одной линии X1. К таким устройствам можно отнести ТВ-тюнеры , аудио и сетевые карты, различные контроллеры и многие другие.

Под номером (4) у нас указан чипсет (в данном случае Intel Z77), который скрывается под охлаждающим его радиатором. Набор системной логики содержит в себе различные контроллеры и является связывающим звеном, между управлением частью компонентов и процессором.

(5) Разъёмы для установки оперативной памяти DDR3 . Эти разъёмы окрашены в чёрный и синий цвета, для установки модулей памяти в двухканальном режиме работы, что позволяет немного увеличить эффективность их работы.

(6) Батарейка CMOS-памяти . Данная батарейка питает микросхему CMOS-памяти BIOS , чтобы та не теряла свои настройки после выключения компьютера.

(8) , (12) 24-pin и 8-pin разъёмы соответственно. 24-pin – это основной 24-х контактный разъём питания, через который запитано большинство компонентов материнской платы.

Под номером (9) и (10) указаны разъёмы SATA 3 (6 Гбит/c) и SATA 2 соответственно. Они вынесены на край материнской платы и выполнены в стиле разъёмов материнских плат для оверклокинга (подключение устройств сбоку для открытых стендов). Интерфейс SATA служит для подключения жёстких дисков, SSD-накопителей и приводов. В обычных материнских платах они развернуты фронтально и смещены ближе к центру, что позволяет удобно использовать их в рамках системного блока «не разгонных» систем.

Под номером (11) был обозначен довольно специфический элемент, который встречается только в материнских платах для энтузиастов – это индикатор POST-кодов . Также он отображает температуру процессора, но любит немного приврать.

(13) Задняя панель материнской платы с внешними разъёмами. В разъёмы на этой панели подключаются разнообразные периферийные устройства, такие как мышь, клавиатура, колонки, наушники, а также многие другие.
Теперь когда мы прошлись по раскладке компонентов на материнской плате, можно переходить к рассмотрению отдельных блоков и параметров для выбора материнской платы. Так как данная статья является вводной, то все будет описано вкратце и уже гораздо глубже рассмотрено в отдельных статьях. Итак, поехали.

Выбор производителя материнской платы

Производитель материнской платы не является очень важным фактором при выборе. Здесь абсолютно идентичная ситуацию, как и с выбором производителя для видеокарты – все хороши и вопрос здесь скорее «религиозный» – кто во что верит. Поэтому можно смело выбирать из всех не «no name» производителей таких как Asus, Biostar, ASRock, Gigabyte, Intel и MSI. Даже материнская плата от неизвестного, на рынке материнских плат, Sapphire, которую мы взяли для рассмотрения основных компонентов – представляет собой хороший образец. Возможно, у некоторых плат раскладка не очень удобная, возможно у какого-то производителя комплект поставки не очень обширный, а у кого-то может быть коробка не такая яркая как хотелось бы – но все же, все это не дает нам права вычленить кого-то одного, как безупречного лидера и ответить на вопрос: какая материнская плата лучше в рамках оценки производителя.

Все материнские платы, в конечном итоге, будут комплектоваться одними и теми же чипсетами от AMD и Intel , и будут функционально схожи. Единственное, перед покупкой советую пересмотреть обзоры материнских плат и отзывы пользователей, дабы не нарваться на модель с неудачным охлаждением, или чем-то еще. На выборе производителей материнских плат долго задерживаться не будем, а лучше будем двигаться дальше.

Правильный выбор форм-фактора

Изначально правильный выбор форм-фактора, избавит вас, в будущем от множества проблем. На данный момент наиболее популярными форм-факторами материнских плат, являются ATX и его урезанный вариант – Micro-ATX.

Очень важен тот факт, что форм-фактором определяется дальнейшая расширяемость системы. Форм-фактор Micro-ATX обычно оснащен меньшим количеством слотов расширений PCI и PCI-E под видеокарты и дополнительные устройства. Также, зачастую, такие материнские платы имеют в своем распоряжении всего два разъёма для установки модулей памяти, что значительно ограничивает наращивание оперативной памяти, как количественно, так и относительно вопросов связанных с удобством. Но главное преимущество у Micro-ATX кроется в цене. Выходя из описания этих двух стандартов, можно утверждать, что Micro-ATX позиционируется как бюджетное решение для компактных офисных и домашних систем.

Немаловажным является размер, который как раз вытекает из форм-фактора. Платы ATX гораздо габаритнее, нежели их «Micro-братья», поэтому следует учитывать размеры корпуса в соотношении с размером материнской платы.

Более подробно относительно форм-факторов и их особенностей будет описано в отдельной статье.

Выбор сокета материнской платы

После того как вы определились с процессором, начинается подбор материнской платы. И первым фактором выбора должен быть именно сокет, который обеспечивает совместимость процессора и материнской платы. То есть если был выбран процессор Intel с сокетом LGA 1155, то и материнская плата должна быть с сокетом LGA 1155. Список поддерживаемых сокетов и процессоров, можно найти на сайте производителя материнской платы.

Более подробно с современными разъёмами для процессоров вы можете ознакомиться в статье: сокет процессора .

Выбор чипсета материнской платы

Чипсет является связывающим звеном взаимодействия всей системы. Именно чипсетом во многом определяются возможности материнкой платы. Чипсет – это изначально «набор чипов» системной логики, которая состоит из северного и южного моста, но сейчас с этим не все так однозначно.

На сегодняшний день пользуются популярностью последние чипсеты 7- ой серии от Intel и 900-ой серии от АМД, также к ним примыкается Nvidia, но ассортимент в сфере чипсетов там довольно мал.

Чипсеты седьмой серии Intel такие как Z77, H77, B75 и другие, немного исказили понятие «чипсет», ибо состоят они не из нескольких чипов, а только из северного моста. Это ни как не урезает функционал материнской платы, ведь часть контроллеров просто была переведена в распоряжение процессору. К таким контроллерам можно отнести контроллер шины PCI-Express 3.0 и контроллер памяти DDR3. Северному мосту отдали управление USB, SATA, PCI-Express и т.д. Что к чему привязано и по каким шинам, четко видно на блок-схеме чипсета Z77:

Индексы Z, H, B – означают позиционирование того, или иного чипсета для разных сегментов рынка. Z77 был отнесен к чипсетам для любителей разгона. H77 – это обычный мейнстрим-чипсет с расширенным функционалом. B75 – это немного подрезанный по части возможностей H77, но для бюджетных и офисных систем. Существуют и другие буквенные индексы, но на них мы не будем подробно останавливаться.

Чипсеты от AMD продолжают традицию чипсетов на две микросхемы и последняя 900-ая серия этому не исключение. Материнские платы с этим набором системной логики комплектуются северными мостами 990FX, 990X 970, а также южным мостом SB950.

При выборе северного моста для материнской платы AMD следует также отталкиваться от его возможностей.

990FX – это северный мост, который рассчитан на рынок энтузиастов. Главной диковинкой чипсета с этим северным мостом, является поддержка 42-линий PCI-Express. Поэтому на 32 отведенных для видеоадаптеров линиях, можно подключить до 4-ых видеокарт в связке Cross Fire. Из этого делаем вывод, что единицам пользователей нужны такие возможности, поэтому функционал материнских плат с данным чипсетом для большинства пользователей будет избыточен.

990X и 970 – немного урезанные по возможностям версии. Главное отличие опять же, в линиях PCI-Express. Оба этих северных моста поддерживают по 26 линий, но бедой это вряд ли для кого-то станет. Стоит отметить, что у 970 нету поддержки SLI и Cross Fire, в результате чего он будет не интересен пользователям, которые планируют объединять в системе более одной видеокарты, но из-за своей приемлемой цены, 970-ый будет очень вкусно выглядеть для широкой аудитории пользователей ограничивающихся одной видеокартой.

Более подробно о возможностях чипсетов AMD и Intel будет рассказано в отдельной статье.

Слоты памяти и PCI-Express

Количество разъёмов для установки памяти и слотов расширения PCI-Express является немаловажным фактором при выборе материнской платы. Как мы уже говорили выше, количество этих самых разъёмов зачастую определяется именно форм-фактором. Поэтому если рассчитываете серьёзно и удобно масштабировать объёмы оперативной памяти, то лучше присматриваться к материнским платам с 4 и 6 разъёмами для установки ОЗУ. Это касается и слотов PCI-Express: глупо брать материнскую плату форм-фактора Micro-ATX, если вы рассчитываете на установку трёх видеокарт в SLI или Cross Fire.

Также, очень важно обращать внимание на тип оперативной памяти, который поддерживает материнская плата. Сейчас еще можно встретить в продаже материнские платы с поддерживаемым типом памяти DDR2. При сборке новой системы с нуля, лучше не возвращаться в прошлое и взять материнскую плату с типом памяти DDR3.

Версия шины PCI-Express не является важным фактором, поэтому не стоит так уж гнаться за поддержкой PCI-Express 3.0. Для современных видеокарт вполне хватит версии 2.0. Да и обратную совместимость различных версий этого интерфейса никто не отменял.

Внешние разъёмы

Достаточно важным является наличие тех или иных разъёмов на задней панели материнской платы. Также важно их количество. Если взять во внимание порты USB, то их должно быть, скажем так, – не мало, так как туда, в большинстве случаев, подключается мышь, клавиатура, веб-камера, принтер, сканер и большое множество других устройств.

Следует обратить внимание на аудио разъёмы интегрированной звуковой карты: их может быть либо три, либо шесть. Три разъёма достаточно для стандартной схемы: микрофон, наушники и сабвуфер. Если же вы планируете использовать многоканальную акустику, то вам необходимо смотреть в сторону материнских плат с 6-ю разъёмами. Но даже если вы на данный момент не планируете приобретение такой акустики, то разъёмы не помешают, а на будущее могут очень пригодится. А для офисных и бюджетных систем 3 аудио разъёма хватит с головой.

В дополнение может пригодиться два LAN-разъёма, для этого на плате должны быть распаяны два сетевых контроллера. Но для большинства пользователей одного сетевого разъёма будет предостаточно.

Дополнительные возможности

К дополнительным возможностям можно отнести функционал, который не является востребованным для среднестатистического пользователя, но для некоторых может быть очень полезен:

• ESATA – это интерфейс для подключения съемных дисков, присутствует далеко не во всех материнских платах и для владельцев внешних накопителей, может стать очень полезной фишкой.
• Модуль Wi-Fi и Bluetooth – интегрированные модули беспроводной сети и передачи данных, могут существенно повысить функциональность материнской платы.
• Thunderbolt – новый интерфейс для подключения периферийных устройств и обеспечивающий передачу данных на скорости до 10 Гб/сек, что в 20 раз быстрее, нежели популярный сейчас USB 2.0, и в 2 раза быстрее, чем USB 3.0.

Очень специфический интерфейс, который на сегодняшний день понадобится единицам, но в будущем обещает обрести большую популярность.

• Сюда же можно отнести специальные кнопки и индикаторы на материнских платах для оверклокинга. Также это могут быть различные фирменные элементы и технологии от производителя.

Выводы

Выбор материнской платы не такая уж и простая задача. Необходимо на основании всех параметров подобрать такой вариант, который будет удовлетворителен как в функциональном плане, так и в плане стоимости. Нужно уметь поймать ту тонкую грань соотношения «цена/производительность». Следует помнить, что здесь все очень индивидуально и лучшая материнская плата для вашего товарища, возможно, окажется худшим вариантом для ваших потребностей.

Но если ориентироваться в базовых параметрах и подходить к вопросу комплексно, то выбор будет правильный и полностью удовлетворит все ваши ожидания.

P.S. Постараемся ответить на ваши вопросы вида «какую материнскую плату купить?», «какая материнская плата лучше?» и т.д., в комментариях к статье или же на нашем форуме.

Спасибо за внимание. Удачного выбора!