Материнські плати - це комплекс різних пристроїв, що підтримує роботу системи в цілому. Плата являє собою електронний пристрій, виконаний зі скловолокна, електронні компоненти якого пов'язані між собою металевими доріжками. Хоча загальна кількість додаткових функціональних можливостей системної плати розрізняється залежно від виробника і моделі, вона є ядром, що зв'язує основні компоненти комп'ютера.
5.1 Основні параметри
5.1.1. Форм фактор
Форм-фактор, або типорозмір системної плати, це стандарт, який визначає її габарити, параметри електроживлення, розташування монтажних елементів, розміщення різних компонентів (розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу/виводу, процесорного гнізда і слотів для оперативної пам'яті, а так же тип роз'єму для підключення блоку живлення). Специфікації форм-фактора також містять вимоги до електричних і механічних параметрів блоку живлення і корпусу. В останніх версіях форм-фактора визначаються і вимоги до системи охолоджування комп'ютера.
Форм-фактор AT
Форм-фактор АТ поділяється на дві різні за розмірами модифікації – AT і Baby AT. Усі AT плати мають спільні риси –послідовні і паралельні порти, що приєднуються до материнської плати через сполучні планки. Вони також мають один роз'єм клавіатури в задній частині. Гніздо під процесор встановлюється на передній стороні плати. Сьогодні цей формат сходить зі сцени.
Форм-фактор LPX (mini-LPX)
Плати розширення розміщені на вертикальній стійці паралельно материнській платі. Стійка підключається до плати. Ще одне нововведення – це інтегрований на материнську плату відеочип. Плати цього типу мають тільки один інтерфейс для підключення однієї плати. На самій материнській платі розташовані в ряд порти вводу/виводу, роз'єм для підключення монітора, роз'єми для підключення клавіатури і миші, USB.
Форм-фактор ATX (mini-ATX, micro-ATX, Flex-ATX).
В ATX втілилися кращі сторони і Baby AT і LPX. В результаті вийшло:
- інтегровані роз'єми портів вводу-виводу;
- більш зручний доступ до модулів пам'яті;
- зменшена відстань між платою і дисками;
- рознесення процесора і слотів для плат розширення;
- покращена взаємодія з блоком живлення;
- напруга 3.3 В.
Форм-фактор ATX в всіх його модифікаціях стає все більш популярним.
Форм-фактор NLX (Mini-NLX)
Основні риси материнської плати NLX:
- стійка для карт розширення, що знаходиться на правому краї плати;
- процесор розташований у лівому передньому куті плати, прямо напроти вентилятора;
- розміщення високих компонентів у лівому кінці плати для можливості розміщення на стійці повнорозмірних карт розширення;
- розміщення на задньому кінці плати блоків роз'ємів вводу/виводу одинарної і подвійної висоти, для розміщення максимальної кількості конекторів.
Форм-фактор BTX
Головні переваги форм-фактора ВТХ перед АТХ такі:
- можливість вживання низькопрофільних компонентів для збірки малогабаритних платформ;
- розміщення елементів системи усередині корпусу з напрямків потоків повітря і термічного балансу;
- масштабованість в рамках доступних модифікацій;
- використання малогабаритних блоків живлення;
- оптимальна конструкція кріплення системної плати, якісні механічні елементи для установки масивних компонентів
5.1.2. Чіпсет
Чіпсет (Chip Set, Chipset, чіп) – набір мікросхем системної логіки, який здійснює взаємодію елементів системи один з одним і зовнішніми пристроями. Модель материнської плати є однією з основних характеристик системної плати, яка багато в чому визначається чіпсетом.
Фізично чіпсет – це одна або декілька мікросхем, спеціально розроблених для "обов'язків" мікропроцесора, на які покладається основне навантаження по забезпеченню центрального процесора даними і командами, а також, по управлінню периферією (відео карти, звукова система, оперативна пам'ять, дискові накопичувачі і різні порти вводу/виводу).
5.1.3. Інтерфейс процесору
Зазвичай набір системної логіки створюється конструкторами з орієнтацією на конкретне сімейство процесорів. Тобто забезпечується підтримка певного процесорного інтерфейсу. У це поняття включають тип роз'єму системної шини, електричні параметри (розводка контактів, напруга живлення ядра і блоків вводу-виводу процесора), можливості BIOS по підтримці конкретних моделей процесорів.
Слоты и сокеты
Зазвичай контролери (адаптери) зовнішніх пристроїв знаходяться на окремих платах, що вставляються в уніфіковані роз’єми на материнській платі. Через цей роз'єм контролери (адаптери) підключаються безпосередньо до системної магістралі передачі даних у системі комп'ютер - шина.
Існує два поняття характеризучі два види роз'ємів для пpоцессоpа: сокет (Socket) і слот (Slot). Socket (сокет) - плоский роз'єм для установки мікросхеми з висновками, пеpпендікуляpнимі корпусу. Slot (слот) - це щілинний роз'єм з контактами по краю. На даний момент існують кілька типів роз'ємів для установки процесора в материнську плату:
5.1.4. Тип оперативної пам'яті
Можливість установки на системній платі того чи іншого типу оперативної пам'яті визначається типом контроллера пам'яті. Такий контроллер інтегрований або в набір мікросхем системної логіки (НМСЛ), або в процесор. Перший варіант застосовується в системних платах для платформи Intel. Інтегрований в процесор контроллер пам'яті використовується в платформах AMD.
5.1.5. Інтерфейси платформи
Найважливіша функція НМСЛ і системної плати в цілому – підтримка сучасних інтерфейсів. Зазвичай базову функціональність забезпечує власне чіпсет.
Хоча вимоги до наявності конкретних інтерфейсів офіційно не затверджені, негласно склався індустріальний стандарт, що передбачає мінімально необхідну функціональність:
- системна шина і роз'єм процесора;
- шина пам'яті;
- порт AGP 8х або PCI Express 16х для відеокарти;
- порти плат розширення PCI і PCI Express;
- два канали Parallel ATA для накопичувачів;
- два канали Serial АТА для накопичувачів;
- не менше чотирьох портів USB для зовнішніх пристроїв;
- мережевий контроллер шини Ethernet;
- шина LPC для портів FDD, СОМ, LPT і Ps/2;
- вбудований звуковий контроллер специфікації АС''97 або HD Audio.
5.2 Основні компоненти
До основних компонентів системної плати відносяться:
- інтегральні схеми
- мікросхеми постійного запам'ятовуючого пристрою ROM (ПЗП, Flash)
- мікросхеми оперативної пам'яті RAM (ОЗП)
- мікросхеми-контролери
- два канали IDE-контролера, інтегрованих в чіпсет – первинний (Primary) і вторинний (Secondary)
- роз'єми для підключення плат інших пристроїв
- кеш-II рівня
- роз'єми паралельного + 2 послідовних портів
- перемички і коннектори для кабелів системного блоку.
5.2.1. Друкована плата.
Основу материнської плати складає друкована плата, на якій розташовуються сигнальні лінії (сигнальні доріжки), що сполучають між собою всі елементи материнської плати. Якщо сигнальні доріжки розташовані дуже близько один до одного, то сигнали можуть створювати перешкоди один для одного. Чим довше доріжка і вище швидкість передачі даних по ній, тим більше вона створює перешкод для сусідніх доріжок і тим більше вона вразлива для таких перешкод.
Зазвичай сучасні материнські плати мають шість шарів: три сигнальних шари, шар заземлення і дві пластини живлення.
5.2.2. Структурна схема СП
На друкованій платі розташовуються всі компоненти материнської плати і роз'єми для підключення плат розширення і периферійних пристроїв. Нижче на рисунку (рис.5.1) відображена структурна схема розташування компонентів на друкованій платі.
Рисунок 5.1 – Схема розташування компонентів на друкованій платі
5.3 Вибір материнської плати
Основні характеристики сучасних материнських плат, на які слід звертати увагу при покупці або модернізації комп'ютера:
- компанія-виробник;
- форм-фактор
- тип встановленого на платі чіпсета;
- тип і швидкодія підтримуваних платою процесорів;
- тип і швидкодія підтримуваних платою модулів оперативної пам'яті;
- можливість розширення;
- швидкість;
- система охолодження;
- стабілізація;
- електроживлення;
- наявність вбудованої графіки;
- наявність вбудованого звуку;
- можливість розгону;
- комплектація;
- зовнішній вигляд;
- OEM або Retail упаковка. RETAIL - це плата, упакована з метою виключення механічних пошкоджень в спеціально сконструйовану коробку (картонні або пінопластові «вставки» складної форми, прокладки, коробки всередині коробки і т.д.). OEM - це плати, офіційно призначені не для продажу в роздрібних торгових мережах, а для використання складальниками готових комп'ютерів;
- кількість роз'ємів для модулів пам'яті;
- зручність збірки;
- Тип НМСЛ в основному визначає функціональні можливості плати Набір системної логіки складається з двох мікросхем (ще говорять: має дворівневу архітектуру):
- North Bridge (Північний міст) - здійснює взаємодію процесора, пам'яті і графічної підсистеми. Містить кеш, контролери оперативної пам'яті, інтерфейс між шиною процесора і PCI, AGP. Все це реалізовано на одному кристалі. Частота роботи цієї мікросхеми дорівнює тактовій частоті материнської плати. Сучасні North Bridge працюють на високих тактових частотах і тому додатково обладнані пристроями охолодження.
- South Bridge (Південний міст) - більш повільна мікросхема, інтегрує в систему жорсткі диски, шини PCI, USB, послідовний і паралельний порти і т.п.. Цей компонент відповідає за роботу шини ISA (в наявності є контролер прямого доступу і контролер переривань цієї шини), контролерів IDE і USB, а також реалізує функції пам'яті CMOS, годин і т. д. Ця мікросхема містить велику кількість буферної пам'яті для прискорення обміну з швидкодіючої частиною. Один і той же тип мікросхеми South Bridge може використовуватися, як правило, в декількох наборах системної логіки, тобто може працювати з декількома типами North Bridge.
