Материнская плата: схема и характеристики

Содержание:

Форм-факторы материнской платы

На рынке компьютерной техники представлено огромное разнообразие системных плат, что может усложнить процесс выбора подходящего устройства. Следовательно, необходимо ознакомиться с основными типоразмерами плат, которые формируют определенный набор технических характеристик для каждого вида:

ATX – устройство, имеющее большое число разъемов для подключения дополнительных системных интерфейсов (отличается удобством крепления и большими размерами);
mATX – предельно полноценное устройство, с технической точки зрения, имеющая средние размеры и подойдет при формировании бюджетного персонального компьютера для использования в домашних условиях;
mITX – наименьшая на рынке плата, которая изначально интегрирована в персональный компьютер, соответственно в редких случаях она продается отдельно.

От выбора типа материнской платы зависят не только функциональные возможности, но и способность подобрать требуемый внешний корпус устройства.

Что такое чипсет?

Оптимальная работа компьютера зависит от чипсета, то есть от набора микросхем, который необходим для налаживания взаимодействия между главным процессором и составляющими системы. Это ключевой элемент материнской платы.

Состоит чипсет из двух микросхем, расположенных в основном под охлаждающим элементом ПК

От того какие бывают модели данного элемента напрямую зависит производительность компьютера, поэтому важно ответственно подойти к выбору материнской платы

Необходимость микросхемы BIOS

Для первого запуска ПК необходимо наличие БИОС-микросхемы, в которой расположено заводское программное обеспечение. Именно к данному элементу обращается система при первоначальном включении и взаимодействует с ним до полного окончания рабочей сессии. Основными функциями БИОС-микросхемы является контроль корректности работы компьютерных систем, обеспечения взаимодействия с дисплеем, клавиатурой и мышью.

Один мой знакомый человек задал мне вопрос: «В последнее время после включения компьютера я вижу английский текст белого шрифта на черном фоне после запуска системного блока. Чтобы продолжить загрузку мне нужно нажать клавишу F1. Но ведь раньше было все в порядке?» Это и есть Биос в действии

Когда же пользователь заметил такую некорректность работы системы, достаточно обратить внимание на системное время и дату. Если оно после выключения компьютера постоянно сбивается, то пришло время менять батарейку на материнской плате

Ведь она обеспечивает сохранность пользовательских настроек BIOS и системного времени на компьютере.

Понимание основ функционирования вашего компьютера позволит более корректно воспринимать те сигналы, которые посылает вам устройство в случае возникновения неполадок или снижения мощности. Не стоит забывать о связующих элементах (шинах) и об интегрированных компонентах, драйверах. Надеюсь, что хотя бы капельку новых знаний ты, дорогой читатель, почерпнул из этой статьи. Если это так, то поделись ее со своими друзьями, а если нет, то всё равно поделись. Возможно, для твоих друзей это будет морем знаний.

Хотите узнать как делают материнские платы? Смотрите видео

Какую материнскую плату выбрать? Разъемы для накопителей

Материнская плата для игрового компьютера

Скорость SSD, особенно с интерфейсом PCI-E, впечатляет и радует, сравнение их цен с традиционными жесткими дисками несколько расстраивает. Старые добрые HDD медленные, шумные, но пока что имеют как минимум одно преимущество – емкость. Если точнее, то стоимость единицы емкости. За цену среднестатистического SSD емкостью 1 ТБ можно легко приобрести 4-терабайтный «винчестер».

Для подключения таких накопителей нужен используемый уже не одно десятилетие интерфейс SATA и соответствующий разъем. В настоящее время этот интерфейс имеет 3-ю версию, и служит для подключения как традиционных HDD, так и SSD форм-фактора 2.5 дюйма. Скорость их работы будет ограничена пропускной способностью интерфейса, но далеко не всегда необходимо быстродействие шины PCI-E. А вот для хранения всякой всячины SATA устройства подходят более чем.

В подавляющем большинстве случаев материнские платы имеют как минимум 4, а чаще всего 6, и даже более таких разъемов. Расположение их на плате, ориентация в пространстве (параллельно плоскости платы и перпендикулярно) – это зависит от производителя материнки.

Существует 3 формата SSD это:

SATA 2,5
M.2
mSATA

SATA 2,5″ самый обыкновенный формат накопителей, по форме и размерам выполнен как HDD 2,5″ (ноутбучные жесткие диски). Интерфейс подключения SATA, понятно из названия. Скоростные характеристики ограничиваются только пропускной способностью SATA 6 Гб.

mSATA — это mini SATA предназначенный для установки в ноутбуки, нетбуки, некоторые планшеты и настольные ПК, которые имеют соответствующий разъем. По сути, это тот же самый вход SATA, только в другом исполнении, существуют переходники с mSATA на SATA 3.

M.2 — форм-фактор, который все чаще стал использоваться в современных материнских платах в ПК и Ноутбуков. Есть два типа SSD накопителей этого форм-фактора это:

M.2 NVMe
M.2 SATA

С момента начала выпуска классического накопителя SSD 2.5”, прошло не мало времени для появления новых современных форм-факторов, таких как:

mSATA SSD
M.2 SATA
M.2 NVMe.

Если на вашей материнской плате есть слот М.2, то можете легко установить накопители формата M.2.

Было бы хорошо, если M.2 слот и М.2 накопители был одного типа и размера.

Типы SSD M2

Накопители M.2 реализованы в четырех типах:

2230 мм.
2242 мм.
2260 мм.
2280 мм.

Что обозначают эти цифры? Они обозначают размеры плат накопителей. Первые две цифры обозначают ширину платы, вторые две высоту платы. Пример на фото ниже.

Существуют два вида шины передачи данных у М.2, это PCI-e и SATA шины, они оборудованы ключами для правильной установки, это ключ «М» и «В».

Обычно M2 накопитель, имеющий два ключа «M» + «B», работает на шине SATA. А накопитель SSD M2 NVMe, который работает на шине PCIe и AHCI с одним ключом «M».

Накопители с двумя ключами возможно установить в большинство слотов М.2, в отличие от NVMe.

В чем различия M2 и NVMe

M.2 — это форм-фактор. Накопители М.2 SATA можно сказать аналоги обычным SSD 2,5″ SATA 3, за счет все той же пропускной способности шины.

А вот уже накопители М.2 NVMe работают в разы быстрее, за счет очень высокой пропускной способности шины PCI-e, с которой они работают. Стоит только сравнить скорость записи и чтения на M.2 SATA и M.2 NVMe, и вы поймете, что лучше и что нужно вам.

Современные материнские платы используют SATA III со своей пропускной способностью 600 МБ/с. Поэтому многие SSD накопители обеспечивают скорость чтения и записи примерно 500 МБ/с.

У накопителей NVMe, скорость записи более 3000 МБ/с.

Что в 6 раз больше, накопителей, использующих шину SATA!

Функциональность платы

Как узнать, какая материнская плата установлена на компьютере

Возможности материнской платы в первую очередь связаны с её ценой – чем дороже устройство, тем выше его функциональность. Новые и дорогие «материнки» предоставляют возможность одновременно установить несколько графических процессоров – для работы с чертежами и 3D-объектами или для подключения 2–3 мониторов.

Бюджетные платы обеспечивают работу, максимум, одной видеокарты и часто оснащаются встроенной графикой, не совместимой с большинством игр, но вполне подходящей для работы с документами, интернет-сёрфинга, а иногда даже для просмотра фильмов в FullHD (при наличии достаточного объёма памяти).

Зачем нужна материнская плата в компьютере

Материнская плата не определяет новый ssd m.2: как это исправить

Подробнее:Выбираем материнскую плату для компьютера

Объединение комплектующих

На системную плату устанавливается процессор, оперативная память, видеокарта, подключается жесткий диск и SSD. Кроме того, присутствуют дополнительные разъемы питания, обеспечивающие функционирование кнопок ПК. Все необходимое для соединения находится на самой панели платы в отведенных для этого местах.

Единая рабочая система для периферии

Каждый пользователь подключает к компьютеру различные периферийные устройства, будь то только клавиатура, мышь или принтер. Разъемы на материнке преобразуют все это оборудование в одну систему, которая помогает взаимодействовать с ПК, выполнять определенные функции ввода-вывода.

Некоторые составляющие подключаются не через USB, а требуют выполнения дополнительных манипуляций. Относится это, например, к дисководу или передней панели системного блока. Развернутые инструкции по соединению этих частей с материнской платой читайте в статьях по ссылкам ниже.

Подробнее:Подключение передней панели к материнской платеПодключение дисковода к материнской плате

Передача изображения на дисплей

Сейчас практически любой ЦП оборудован встроенным видеоядром. Не у каждого пользователя есть возможность докупить дискретный графический адаптер. При условии того, что монитор подключен через материнку, она отвечает за вывод изображения на экран. В новых моделях плат вывод происходит через видеоинтерфейс DVI, DisplayPort или HDMI.

Что касается сравнения вышеперечисленных видеоинтерфейсов, то здесь нельзя дать точный ответ, поскольку каждый имеет свои преимущества и недостатки

Если вы хотите узнать, какой тип соединения использовать, обратите внимание на материалы по ссылкам ниже

Подробнее:Сравнение подключений VGA и HDMIСравнение HDMI и DisplayPortСравнение DVI и HDMI

Передача звука

Хоть встроенные звуковые карты в материнках не сравнятся по качеству с дискретными, все же они обеспечивают нормальную передачу звука. Вы можете подключить наушники, колонки и даже микрофон в специальный разъем и после инсталляции звуковых драйверов переходить к работе.

Выход в интернет

Практически каждая модель материнской платы имеет встроенный сетевой адаптер. Он позволяет соединить компьютер с роутером или модемом посредством LAN-кабеля. Кроме этого модели среднего и высокого ценового класса могут обладать встроенным Wi-Fi модулем, что обеспечивает беспроводное соединение с интернетом. За передачу данных также отвечает и Bluetooth, что часто встречается в ноутбучных платах и очень редко в компьютерных.

Как и любое комплектующее, системная плата иногда ломается, возникают проблемы с запуском или требуется замена деталей. Другие авторы на нашем сайте уже написали рекомендации по решению самых популярных задач и проблем, связанных с рассматриваемым оборудованием. Читайте их по ссылкам ниже.

Подробнее:Замена батарейки на материнской платеЧто делать, если не стартует материнская платаОсновные неисправности материнской платыРуководство по диагностике материнской платы компьютера

Выше мы рассказали о роли системной платы в компьютере. Как видите, это достаточно сложное устройство, управляющее всеми составляющими и обеспечивающее подключение определенного количества периферийного оборудования. Надеемся, наша статья была вам полезна, и теперь вы знаете, зачем в ПК нужна материнка.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Виды материнских плат и их производители

Сегодня на рынке доступно просто огромное количество моделей материнских плат от ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic и многих других компаний. Считаю, что деление комплектующих на виды по производителю, в некоторой степени справедливо, но только в плане качества. По характеристикам же у каждой компании есть свой модельный ряд сопоставимый с модельным радом конкурентов.

Материнские платы можно разделить на два вида в зависимости от поддерживаемой марки процессора: под Intel или AMD. Дело в том, что способ установки процессоров от первой компании отличается от второй. Ножки контактов у Intel расположены на сокете, а контактные площадки на процессоре. У AMD же — наоборот. Кроме этого, у них отличаются крепления системы охлаждения, а также размеры самого сокета.

Но сокеты отличаются не только в зависимости от производителя процессора. У каждой компании есть несколько поколений процессоров. Например у Intel есть сокеты LGA 1151, LGA 1151-V2, LGA 1200. У AMD: AM1, AM3+, АM4, FM2, FM2+. Они также отличаются друг от друга, и не всегда процессор одного поколения станет в сокет от другого.

Самое же характерное разделение материнок по виду можно произвести по форм-фактору — параметр, определяющий площадь платы, а также количество разъемов под основные и периферийные устройства. Самые распространенные форм-факторы материнских плат в потребительском сегменте сегодня: ATX, Micro-ATX и Mini-ITX

Standard-ATX или просто ATX — самый распространенный форм-фактор. Отлично подходит, как для игровых машин, так и для рабочей системы. Размеры материнских плат ATX формата — 305/244 миллиметра. Хорошо совместимы с большинством типов корпусов. Достаточно большая площадь снижает вероятность перегрева, поскольку места для комплектующих много и им не приходится быть зажатыми в ограниченном по размеру корпусе, что положительно сказывается на потоке воздуха между ними. Позволяет устанавливать в системный блок несколько видеокарт;
Micro-ATX уступают в размерах предыдущему типу (244/244 миллиметра) за счет чего позволяют собрать более компактный системный блок. Однако за уменьшение размеров приходится платить функциональностью. Так материнки формата Micro-ATX имеют, как правило меньший набор слотов PCI Express и разъемов под ОЗУ в сравнении с платами ATX. Пригодны больше для рабочих ПК, но также часто используются и в игровых сборках;
Mini-ITX — одни из наиболее компактных материнок с габаритами 170/170 миллиметров. При желании повозится с подбором оборудования и корпуса на Mini-ITX можно собрать мощный игровой ПК. Однако проще использовать такую компактность для рабочей машины.

Питание

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Составляющие компоненты

Плата непосредственно состоит из некоторого количества изоляционных слоев, между которыми имеются медные дорожки, служащие для передачи данных. Они осуществляют соединение компонентов, расположенных на разных слоях. Главные составляющие, которыми характеризуется устройство.

Чипсет

Представляет собой комбинацию микросхем, созданных для общей работы, главным назначением которых является исполнение определенных задач. Чипсет выступает в роли связующего звена, обеспечивая совокупную производительность процессора, памяти и других компонентов. От этого элемента зависит поддерживаемый тип процессора и оперативной памяти, а также скорость передачи данных ко всем устройствам ПК. Чипсет составляют два «моста»: северный и южный. Это отдельные микросхемы, отвечающие за выполнение соответствующих функций.

Northbridge (северный мост) необходим для интеграции процессора с устройствами, использующими шины большой производительности – видеокарта и оперативная память. Тип оперативной памяти и ее максимальный объем, а также частота системной шины напрямую зависят именно от данного компонента. В некоторых случаях северный мост оснащен встроенным графическим процессором.

Southbridge (южный мост) используется для подсоединения таких компонентов как жесткие диски, сетевые платы, USB или PCI, не требующие высокой пропускной способности и к которым подключают дополнительные устройства.

Классическое строение чипсета предполагает наличие двух мостов, однако, иногда комплектация может отличаться. Чаще всего это относится к современным процессорам, которые характеризуются наличием элементов, выполняющих роль северного моста. В таких компьютерах имеется только южный мост.

Стабилизатор импульсный

Выдаваемое блоком питания напряжение может варьироваться: +3,3 В, +5 В, +12 В, -12 В, а для питания ядра процессора необходимо не более 1 В. Стабилизатор пропускает десятки ампер. Он располагается чаще всего рядом с процессором. В связи с повышенной нагрузкой на стабилизатор он обладает повышенной вероятностью выхода из строя. Самая уязвимая часть — это конденсаторы.

BIOS и CMOS

На материнке присутствует микросхема BIOS. Плата характеризуется наличием нескольких подсистем, настройки которых должны быть организованы специальным образом.

Все настройки BIOS сохраняются и микросхеме CMOS, питание которой при выключенном компьютере обеспечивается с помощью элемента 2032 напряжением 3В, а при включенном – блоком питания. При извлечении батарейки настройки микросхемы сбрасываются. На сегодняшний день такой сброс не опасен, так как вся информация, необходимая для загрузки системы получается автоматическим путем, сбросится только дата и время.

Малое энергопотребление микросхемой CMOS обеспечивает бесперебойную работу на протяжении нескольких лет, при снижении напряжения до 2,8 В настройки сбрасываются. Иногда при сниженном заряде батарейки компьютер не запускается вовсе. В таком случае необходимо провести диагностику и исключить проблему.

Основные параметры: размер материнской платы, микросхемы, разъемы и порты

Если вы хотите освежить знания по основным функциям материнской платы, включая различия между наборами микросхем, размерами материнской платы, функциями разъемов и портов, а также слотами оперативной памяти, вы можете найти их в статье «Основные сведения о материнских платах»

В ней мы подробно рассматриваем конструкцию платы и ее функции, чтобы вы точно знали, на что обращать внимание (а что игнорировать) при покупке материнской платы.

Сколько стоят материнские платы?

Цены варьируются от $50 на модели эконом-класса до $1000 на материнские платы премиум-класса, которые поддерживают чипы сегмента HEDT, такие как Core X и Threadripper. Вот примерный ценовой диапазон:

До $150: платы с набором микросхем Intel Z370 или Z390, которые вам понадобятся для разгона, начинаются с нижнего предела этого ценового диапазона. Посмотрите на платы AMD с высокопроизводительным набором микросхем (X470) и премиальными функциями, такими как подсветка RGB и Wi-Fi.

До $200: по мере приближения к топовым моделям премиум-класса, появляется больше моделей с RGB подсветкой, более мощные радиаторы, улучшенные фазы питания и VRM (модули регулирования напряжения), которые необходимы для хорошего разгона. В этом ценовом диапазоне вы также найдете лучший выбор портов, включая разъемы USB 3.0/3.1 Gen 2. Цена на новые платы Intel Z490 также начинается в этом диапазоне, от 150 долларов и выше.

До $200+: для популярных платформ, до появления микросхем Z490 и X470, это был действительно премиальный ценовой уровень с лучшим набором компонентов, гигантскими (часто очень стилизованными) радиаторами и панелями ввода-вывода с элегантным дизайном. Также зачастую особенностью таких плат является наличие функции экстремального разгона, которая не нужна обычному пользователю.

Цена на новейшие первоклассные платы типа Z490 начинается от $250.

Также в этой ценовой категории вы найдете материнские платы HEDT для ЦП с большим количеством ядер (Intel Core X и AMD Threadripper). В частности, цены на материнские платы Threadripper начинаются с $300.

Какой процессор вы будете использовать с материнской платой

То, какой процессор вы планируете использовать, – это первое, о чем нужно задуматься при выборе платы. Это сузит ваш спектр поиска, поскольку сокет процессора на материнской плате будет работать только с той линейкой микросхем, для которой он был разработан.

Например, если покупать процессор Intel Core 10 поколения, вам понадобится плата с сокетом LGA 1200. Более старым процессорам 9 поколения нужны платы с сокетом LGA 1151. У AMD с этим чуть проще, потому что (по крайней мере сейчас) компания использует один и тот же сокет AM4 для всех своих популярных микросхем текущего поколения – от Athlons до 16-ядерного Ryzen 9, хотя у вас могут возникнуть сложности с установкой новых процессоров на материнские платы предыдущего поколения. С другой стороны, Intel в последние годы имеет тенденцию адаптировать сокеты (или, по крайней мере, совместимость с сокетами) из одного поколения в другое.

Но для премиум-класса и Intel (LGA 2066), и AMD (TR4) производят отдельные сокеты, чтобы обеспечить подходящий размер и добиться нужной мощности процессоров Core X и Threadripper. Для получения дополнительной информации о процессорах ознакомьтесь с нашим руководством по покупке процессора.

Производитель

Основной класс

HEDT (Премиум)

Intel

LGA 1151

LGA 2066

AMD

AM4

TR4

Какого размера материнскую плату вы хотите

Мы подробно рассмотрели особенности материнской платы в статье «Таблица характеристик материнской платы». Современные материнские платы бывают 3 размеров.

ATX – стандартная плата с большим количеством разъемов и слотов.

Micro-ATX на 6 см короче, поэтому в ней меньше места для слотов.

Mini-ITX подходит для крошечного ПК, но места хватит только для одной видеокарты и будет меньше разъемов для жестких дисков и оперативной памяти.