Motherboard что это в компьютере
Перейти к содержимому

Motherboard что это в компьютере

  • автор:

Key Computer Components

Maël Fabien

It is essential to understand what the computer we use daily is made of, at a very high level, to understand the essence of Distributed Computing, Cloud Computing, GPUs, TPUs, and other technologies.

I. Computer components


The motherboard is the main circuit board of your computer and is also known as the mainboard or logic board. If you ever open your computer, the biggest piece of silicon you see is the motherboard. Attached to the motherboard, you’ll find the CPU, ROM, memory RAM expansion slots, PCI slots, and USB ports. It also includes controllers for devices like the hard drive, DVD drive, keyboard, and mouse. The motherboard is what makes everything on your computer work together.

Each motherboard has a collection of chips and controllers known as the chipset. When new motherboards are developed, they often use new chipsets. The good news is that these boards are typically more efficient and faster than their predecessors. The bad news is that older components often do not work with new chipsets.


Central Processing Unit

The CPU is the primary component of a computer that processes instructions. It runs the operating system and applications, constantly receiving input from the user or active software programs. It processes the data and produces output, which may be stored by an application or displayed on the screen.

The CPU contains at least one processor, which is the actual chip inside the CPU that performs calculations. For many years, most CPUs only had one processor, but now it is common for a single CPU to have at least two processors or “processing cores.” A CPU with two processing cores is called a dual-core CPU and models with four cores are called quad-core CPUs. High-end CPUs may have six (Hexa-core) or even eight (octo-core) processors. A computer may also have more than one CPU, which each have multiple cores. For example, a server with two Hexa-core CPUs has a total of 12 processors.


Graphical Processing Unit

A GPU is a processor designed to handle graphics operations. This includes both 2D and 3D calculations, though GPUs primarily excel at rendering 3D graphics.


History Early PCs did not include GPUs, which meant the CPU had to handle all standard calculations and graphics operations. As software demands increased and graphics became more important (especially in video games), a need arose for a separate processor to render graphics. On August 31, 1999, NVIDIA introduced the first commercially available GPU for a desktop computer, called the GeForce 256. It could process 10 million polygons per second, allowing it to offload a significant amount of graphics processing from the CPU.

The success of the first graphics processing unit caused both hardware and software developers alike to quickly adopt GPU support. Motherboards were manufactured with faster PCI slots and AGP slots, designed exclusively for graphics cards, became a common option as well. Software APIs like OpenGL and Direct3D were created to help developers make use of GPUs in their programs. Today, dedicated graphics processing is standard – not just in desktop PCs – but also in laptops, smartphones, and video game consoles.

Function The primary purpose of a GPU is to render 3D graphics, which are comprised of polygons. Since most polygonal transformations involve decimal numbers, GPUs are designed to perform floating-point operations (as opposed to integer calculations). This specialized design enables GPUs to render graphics more efficiently than even the fastest CPUs. Offloading graphics processing to high-powered GPUs is what makes modern gaming possible.

While GPUs excel at rendering graphics, the raw power of a GPU can also be used for other purposes. Many operating systems and software programs now support GPU or general-purpose computation on graphics processing units. Technologies like OpenCL and CUDA allow developers to utilize the GPU to assist the CPU in non-graphics computations. This can improve the overall performance of a computer or other electronic device.

Cache Memory

Cache memory, or CPU cache, is a type of memory that services the CPU. It is faster than main memory, physically located closer to the processor, and allows the CPU to execute instructions and read and write data at a higher speed. Instructions and data are transferred from the main memory to the cache in blocks to enhance performance. Cache memory is typically static RAM (SRAM) and is identified by level. Level 1 (L1) cache is built directly into the CPU chip. Level 2 cache (L2) feeds the L1 cache. L2 can be built into the CPU chip, reside on a separate chip, or be a separate bank of chips on the system board. If L2 is built into the CPU, then a level 3 cache (L3) may also be present on the system board.


Stands for “Random Access Memory». RAM is made up of small memory chips that form a memory module. These modules are installed in the RAM slots on the motherboard of your computer.

Every time you open a program, it gets loaded from the hard drive into the RAM. This is because reading data from the RAM is much faster than reading data from the hard drive. Running programs from the RAM of the computer allows them to function without any lag time. The more RAM your computer has, the more data can be loaded from the hard drive into the RAM, which can effectively speed up your computer. Adding RAM can be more beneficial to your computer’s performance than upgrading the CPU.


Hard Disk Drive (HDD)

The data is stored on a stack of disks that are mounted inside a solid encasement. These disks spin extremely fast (typically at either 5400 or 7200 RPM) so that data can be accessed immediately from anywhere on the drive. The data is stored on the hard drive magnetically, so it stays on the drive even after the power supply is turned off.

The term “hard drive” is short for “hard disk drive.” The term “hard disk” refers to the actual disks inside the drive. However, all three of these terms are usually seen as referring to the same thing – the place where your data is stored.


Solid State Drive (SSD)

Stands for “Solid State Drive.” An SSD is a type of mass storage device similar to a hard disk drive (HDD). It supports reading and writing data and maintains stored data in a permanent state even without power. Internal SSDs connect to a computer like a hard drive, using standard IDE or SATA connections.

While SSDs serve the same function as hard drives, their internal components are much different. Unlike hard drives, SSDs do not have any moving parts (which is why they are called solid-state drives). Instead of storing data on magnetic platters, SSDs store data using flash memory. Since SSDs have no moving parts, they don’t have to “spin up” while in a sleep state and they don’t need to move a drive head to different parts of the drive to access data. Therefore, SSDs can access data faster than HDDs.

SSDs have several other advantages over hard drives as well. For example, the read performance of a hard drive declines when data gets fragmented or split up into multiple locations on the disk. The read performance of an SSD does not diminish based on where data is stored on the drive. Therefore defragmenting an SSD is not necessary. Since SSDs do not store data magnetically, they are not susceptible to data loss due to strong magnetic fields close to the drive. Additionally, since SSDs have no moving parts, there is far less chance of a mechanical breakdown. SSDs are also lighter, quieter, and use less power than hard drives. This is why SSDs have become a popular choice for laptop computers.


Conclusion: I hope this high-level overview was clear and helpful. I’d be happy to answer any question you might have in the comments section.

What is Motherboard? | Components Of Motherboard | Types Of Motherboard


The motherboard is the main component of your computer. It is often called the mainboard, or “mobo” for short.

It’s basically a large circuit board that fits into the computer case and it’s where all the computer components connects.

Components of Motherboard

There’s the CPU socket. A CPU socket is where the CPU or central processing unit is located.

There’s the memory slots and this is where the primary memory DIMM modules known as RAM are inserted, and there is also the bus slots or expansion slots. They are used to install various components to add functionality to your computer, such as: Video card, sound card, network card, etc.

Then there’s also the SATA connectors, and this is where you would attach your storage devices, such as SSDs or hard drives.

Motherboards will have several of these connectors, so you can attach multiple storage drives.

On some modern motherboards you might find the M.2 slot. This is a new slot for connecting an M.2 solid-state drive. And you’ll also find the PCH or platform controller hub, which has taken the role of Intel’s earlier chipset architecture, is the most recent.

Устройство и основные разъемы
материнской платы

Статья описывает предназначение и строение материнской платы.

Читатель узнает, какие разъемы есть на материнской плате, как они выглядят и для чего предназначены; какие существуют форм-факторы материнской платы.


Устройство материнской платы

Системная (материнская) плата (англ. — motherboard, mainboard, MB, разг. — мамка, мать, материнка) — это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы — соединить и обеспечить совместную работу всех элементов компьютера.

Основой любой материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет — это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой.

Не так давно чипсет любой материнской платы состоял из двух основных микросхем, называемых «северным» и «южным» мостами.

Южный мост (Southbridge, ICH, I/O controller hub, периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) – микросхема, отвечающая за работу устройств, не требующих высокой скорости подключения (жёсткий диск, SSD, сетевая плата, аудиоплата и т.д). Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) – микросхема, обеспечивающая работу основных узлов компьютера, требующих максимальной скорости соединения — оперативной памяти, линий PCI-E, встроенного видеоадаптера и др.

Наличие северного и южного мостов – классическая схема построения чипсета, на которой еще лет 10 назад строилась любая системная плата. Сейчас она в полной мере встречается только в довольно старых компьютерах. Дело в том, что большинство важных компонентов чипсета постепенно «перекочевало» непосредственно в центральный процессор. В любом современном процессоре есть встроенные контроллеры оперативной памяти и линий PCI-E. Интегрированный видеочип, который раньше находился в северном мосту, теперь также встраивается в центральный процессор. Некоторые процессоры содержат сетевые адаптеры, контроллеры USB, Wi-Fi, Bluetooth и другие модули. Такой подход значительно ускоряет взаимодействие всех этих компонентов между собой, а также с вычислительными ядрами центрального процессора. Ну а чипсет постепенно становился все более упрощенным (особенно северный мост, который в новых материнских платах вообще отсутствует).

Тем не менее, системная логика по-прежнему сильно влияет на стабильность работы и быстродействие компьютера. При выборе материнской платы нужно учитывать в первую очередь то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями чипсетов сейчас являются компании Intel и AMD, в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборе, как правило, лучше отдать предпочтение материнской плате с более «продвинутым» чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот.

Основные разъемы материнской платы

Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:

Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;

РСI-E — разъем для установки различных устройств. В зависимости от возможностей процессора и чипсета, таких разъемов на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разное количество линий (x16, x8, x4, x1). В РСI-E x16 устанавливается видеокарта. В РСI-E с меньшим количеством линий устанавливаются другие устройства (сетевая карта, звуковая карта, W-Fi и др.). Подробнее об этом здесь.

USB — разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с), USB 3.0 (до 4800 Мбит/с), USB 3.1 (до 10 Гбит/с), USB 3.2 (до 20 Гбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 и более новые имеют вдвое больше контактов, хотя и поддерживают возможность подключения старых устройств, рассчитанных на USB 1.0 и 2.0.

SATA (Serial Advanced Technology Attachment — цифровое подсоединение по передовой технологии) — служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x — до 1,5 Гбит/с; 2.x — до 3 Гбит/с; 3.x — до 6 Гбит/с.

M.2 – разъем для подключения быстрых накопителей информации SSD. По сравнению с запоминающими устройствами, которые подключаются к разъему SATA, M.2 обеспечивает в разы более высокую скорость чтения и записи.

Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX), имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).

Системная (материнская) плата

Кроме того, на системной плате имеются различные «игольчатые гребенки», предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.

На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).

Системная плата включает еще одну важную часть — микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS). В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск или SSD, BIOS доступен компьютеру без подключения запоминающего устройства и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту процессора, тайминги модулей оперативной памяти (изменив их быстродействие), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, звуковую плату, Wi-Fi и др.) и многое другое.

Компьютер всегда запускается и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно «обнулить» настройки BIOS до стандартных («заводских») параметров. Для этого нужно на несколько секунд вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка разряжается.

Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.

Форм-фактор материнской платы

По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ.

Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX.

Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.).

Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.


Материнская плата

Материнская плата (англ.  motherboard, MB , также используется название англ.  mainboard  — главная плата; сленг. мама, мать, материнка) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер оперативной памяти и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители.


Основные компоненты

Основные компоненты, устанавливаемые на материнской плате:

  • Центральный процессор (ЦПУ).
  • Набор системной логики (чипсет — англ.  chipset ) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов».
    (англ.  Northbridge ), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.
    (англ.  Southbridge ), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ.  Super I/O ) — микросхемы, обеспечивающей поддержку исторических низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).
    (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. ОЗУ изготавливается как отдельный блок; также может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера в виде оперативной памяти.
  • Загрузочное ПЗУ. Хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.

Классификация материнских плат по форм-фактору

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места её крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъёма центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

  • Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
  • Современные: ATX; microATX; FlexATX; NLX; WTX, CEB.
  • Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд», например, Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы [источник не указан 451 день] ).

Наиболее известными производителями материнских плат на российском рынке в настоящее время являются фирмы Asus, Gigabyte, MSI, Intel, Biostar, Elitegroup, ASRock [источник не указан 451 день] . В России материнские платы производит компания «Формоза» (использовались компоненты фирм Lucky Star и Albatron) [1] . На Украине — корпорация «Квазар-Микро» [2] .

Определение модели

Определить модель установленной материнской платы можно с помощью DMI. В Linux можно использовать утилиту dmidecode, в Windows — SIW или AIDA64.

Технологии энергосбережения

Повышенное внимание к «зеленым» (энергосберегающим) технологиям (а также традиционно важные для материнских плат надёжность и стабильность питания) вынудило многие компании-производители разрабатывать различные решения в этой области.

Ultra Durable (версии 1, 2 и 3) — технология от Gigabyte [3] , призванная улучшить температурный режим и надежность работы материнской платы, которая подразумевает:

  • Увеличенная (удвоенная) толщина медных слоев толщиной 70 мкм (2 унции/кв.фут) как для слоя питания, так и для слоя заземления системной платы снижает полное сопротивление платы на 50 %, что обеспечивает снижение рабочей температуры компьютера, повышение энергоэффективности и улучшение стабильности работы системы в условиях разгона.
  • Использование полевых транзисторов, обладающих пониженным сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)). Транзисторы преобразователей питания +12ATX выделяют относительно много тепла и, когда говорят об охлаждении подсистемы питания процессора, то подразумевают именно их.
  • Использование дросселей с ферритовым сердечником — помимо большей (по сравнению с традиционными моделями) устойчивостью к окислению, эти дроссели обеспечивают меньшие потери энергии и меньший уровень электромагнитного излучения. [4]

Евросоюзом выдвигаются требования по энергоэффективности ErP (Energy-related Products).

Материнские платы мобильных компьютеров

Материнские платы портативных компьютеров (ноутбуков) существенно отличаются от материнских плат настольных компьютеров: в них встроено множество комплектующих (например, видеокарта), которые на обычных персональных компьютерах просто подключаются к ней. Это обеспечивает компактные габариты и низкое энергопотребление ноутбука, но приводит к меньшей надёжности, проблемами с теплоотводом, значительному увеличению стоимости материнских плат, а также отсутствию взаимозаменяемости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *