▷ Što je matična ploča i kako funkcionira

Danas moramo razgovarati o matičnoj ploči računala. Matična ploča nesumnjivo je osnovni element za stvaranje računala, na njemu će biti instalirani ostatak komponenti poput CPU-a ili RAM-a, tako da je stroj sposoban pokrenuti i raditi. Pa pogledajmo detaljno što je matična ploča i kako funkcionira.

Sadržaj indeks

Što je matična ploča?

Matična ploča bez sumnje je najvažniji dio računala. To je onaj koji će odrediti kakvu arhitekturu ima naš tim u svojim unutrašnjim komponentama. Svaka će matična ploča biti dizajnirana za smještaj određenih komponenata ili određenih vrsta obitelji komponenti, a također će podržavati određene brzine i kapacitete tih komponenti.

Sve ili gotovo sve komponente koje su dio računala bit će povezane s matičnom pločom, bit će također zadužen za uspostavljanje komunikacijske magistrale između tih komponenti (CPU, RAM, grafička kartica) i perifernih uređaja koji su na njemu instalirani (miš, tipkovnica, zaslon itd.)

Njegov fizički aspekt je onaj elektroničkog kruga određenih dimenzija u koji je ugrađen niz elemenata poput čipova, kondenzatora, komponentnih konektora i vodova električne energije koji zajedno tvore strukturu računala.

Gotovo svi moraju imati instalirane četiri osnovne komponente:

• NapajanjeCentralni procesorRAM memorijaStorage jedinice

Matične ploče sastoje se od različitih fizičkih formata koji određuju njihove fizičke dimenzije.

Formati matične ploče

Formati koje možemo pronaći na tržištu su sljedeći:

E-ATX

To je najveći oblik faktora koji imamo na tržištu. Dimenzije su mu 305 x 330 mm. Ove ploče obično imaju obilje rupa za kartice za proširenje i brojne mogućnosti u smislu ugradnje grafičkih kartica u SLI ili Crossfire.

Uz to, imat ćemo do 8 utora za instaliranje RAM memorije

ATX

Ovi se ploče nalaze na tržištu od 1995. zahvaljujući njihovoj implementaciji od strane Intela. Oni su ujedno i najčešći koji možemo pronaći. Dimenzije su mu 305 x 244 mm iako postoje i neke s nešto drugačijim dimenzijama. Naravno, rupe za njegovo postavljanje u kućištu moraju se nalaziti točno na standardiziranim mjestima.

Ova vrsta matičnih ploča koristi se za gotovo sve vrste sustava, uredske, igračke itd. To je zbog njegovih širokih mogućnosti širenja. Obično imamo 7 utora za proširenje i 4 utora za instalaciju RAM memorije .

Micro ATX

Matične ploče ovog formata imaju dimenzije 244 x 244 mm, tako da su prilično manje od prethodnih, oko 25%. Ove ploče, manjeg formata, namijenjene su uredskim radnim timovima, kojima nije potrebno toliko slotova za proširenje i zauzimaju manju šasiju.

Među svojim mogućnostima proširenja ima najviše 5 utora za proširenje, iako su normalna 3 i razmaci do 4 RAM memorije. Ova vrsta ploča trebat će šasije kompatibilne s njihovom pričvršćivanjem jer će položaj vijaka biti različit od ATX ploča.

Mini ITX

Ovo je najmanji format ploča dostupan za kućna računala. Ima dimenzije 170 x 170 mm. Za pričvršćivanje se sastoji od četiri rupe koje se poklapaju s onim instaliranim za ATX ploču.

Na tim pločama možemo pronaći jedan utor za proširenje grafičke kartice i dva utora za RAM memoriju

Postoje i drugi formirani poput XL-ATX-a, ali obično ih se ne vidi puno u niskom / srednjem rasponu. Samo u rasponu PREMIUM

Fizičke komponente matične ploče

Ovo će biti daleko najširi odjeljak u ovom članku, jer matična ploča ima mnoštvo komponenti koje vrijedi imenovati. Počnimo tada.

čipset

Čipset ili "chipset" skup je integriranih krugova koji su osmišljeni da uspostave komunikaciju između procesora i ostalih komponenti instaliranih na matičnoj ploči. Ti elementi mogu biti RAM memorija, tvrdi diskovi, slotovi za proširenje te ulazna i izlazna vrata.

S razvojem tehnologije matične ploče ti se čipovi obično sastoje od jednog središnjeg čipa. Nadalje, ti su čipovi dizajnirani isključivo za skup procesora ili određene marke te za određene RAM memorijske module. Zbog toga smo prilikom nabave matične ploče s tržišta prisiljeni kupiti i kompatibilni procesor i RAM module.

Stare matične ploče

Čipset se može integrirati s dva čipa, a nazivaju se i Sjeverni most ili Sjeverni Brigde i Južni most ili Južni most. Svaki od ovih čipova odgovoran je za određene zadatke koje treba obaviti:

Sjeverni most: Ovaj je čip izravno priključen na procesorsku magistralu i ima direktnu komunikaciju s njim i RAM memorijom. Ovaj se autobus također naziva Front Side Bus ili (FSB) i presudan je u brzini i performansama računala. Uz sve to, zadužena je i za komunikaciju s PCI-Express priključcima, jer su oni ti koji podržavaju komponente velike brzine kao što su matična ploča ili nove M.2 i PCI-E jedinice za SSD.

Južni most: Ovaj je čip izravno povezan sa sjevernim mostom putem izravnog medijskog sučelja ili (DMI) sabirnice. Ovaj čip je odgovoran za komunikaciju ulaznih i izlaznih uređaja i za njihovo povezivanje sa sjevernim mostom. Na primjer, SATA hard diskovi, USB, Fire Wire, mrežna kartica, AUDIO itd.

Moderne matične ploče

Trenutno pojavom višejedrnih procesora kao što su Intel Core i AMD FX, ovaj je čipset znatno smanjen na jedan čip, čime je nestao južni most.

To je zato što novi procesori integriraju memorijski kontroler unutar njih, pa su izravno povezani s memorijskom magistralom RAM-a. Recimo da je FSB most integriran u procesor, a sabirnica koja je zadužena za ostale uređaje naziva se Plataform Controller Hub (PCH), zamjenjujući DMI sabirnicu.

Vrste čipova

Postoji veliki broj čipset modela. Sa svakom evolucijom procesora dolazi i do razvoja tih čipova. Kao i u svemu, postoje niske klase, za upravljanje nižim ili bržim komponentama, srednji i high-end koji nude maksimalnu brzinu i podršku za razne grafičke kartice i najbrži RAM na tržištu.

Prema proizvođaču procesora možemo pronaći skupove čipova dizajnirane za AMD procesore i čipsete dizajnirane za Intelove procesore.

Za više informacija o najnovijim modelima čipove čipova za obje tehnologije i njihovu usporedbu, posjetite naše sljedeće članke:

Utičnica mikroprocesora

Kako ne bi moglo biti drugačije, na matičnoj ploči je mjesto gdje mora biti instaliran mikroprocesor, a za to će biti potrebna utičnica s fizičkim konektorima kako bi se to komuniciralo s matičnom pločom. Postoje dvije vrste utičnica:

• PGA (Pid Grid Array): u ovoj utičnici nalazi se ploča s rupama za umetanje mikroprocesora unutra, koja će imati kontaktne igle za umetanje. LGA (Land Grid Array): Utičnica ima matricu pozlaćenih kontakata koji uspostavljaju kontakt između matične ploče i čipa procesora, koji ima samo ravnu površinu s kontaktnim točkama.

Tehnologija umetanja naziva se ZIF (Zero Insertion Force) i čip se ne uklapa savršeno u utičnicu ako trebate primijeniti silu u procesu.

Kao i kod procesora, postoji mnogo vrsta utičnica za vašu instalaciju. To znači da je prilikom kupnje matične ploče određene arhitekture potrebno nabaviti kompatibilan procesor.

Osim toga, svaka je matična ploča dizajnirana za proizvođača procesora, tako da utičnica i čipset moraju biti kompatibilni s markom o kojoj je riječ.

Da biste saznali više o tome kako procesor radi, preporučujemo sljedeći članak:

• Što je procesor i kako radi?

RAM memorijski utori

Ti su konektori ili sabirnice zaduženi za smještaj RAM memorijskih modula koji će biti ugrađeni u opremu. Općenito, matične ploče imaju 4 slota ili matične ploče visokog razreda imaju 8.

Ti će slotovi obično biti dizajnirani za rad s dvokanalnom tehnologijom ili čak četverokanalnom tehnologijom. Kao i kod procesora, svaka će matična ploča podržavati određenu arhitekturu RAM-a.

Matične ploče trenutno imaju različite vrste RAM utora, iako sve pripadaju DDR standardu. Imat ćemo: DDR, DDR2, DDR3 i DDR4

Da biste saznali više o radu RAM-a, preporučujemo naš članak:

• Što je RAM-a i kako funkcionira?

VRM

Skraćenica za modul regulatora napona. Oni su skup komponenti koje transformišu električnu struju koja doseže matičnu ploču u napone različitih vrijednosti i struja tako da ih koriste ostale komponente instalirane na njoj. Ova komponenta, iako nije posebno privlačna, je bitna za pravilno funkcioniranje komponenata i izbjegavanje loma.

Da biste saznali više o ovim komponentama, posjetite naš članak:

Utora za proširenje

Oni će biti utora koja imaju funkcionalnost za širenje hardvera instaliranog u našoj opremi. U njih možete instalirati grafičke kartice, tvrde diskove, mrežne kartice, zvučne kartice itd.

Ti se slotovi trenutno nazivaju PCI-Express ili PCI-E i zamjenjuju tradicionalne PCI. Svaki utor za proširenje PCI-E sadrži 1, 2, 4, 8, 16 ili 32 veze podataka između matične ploče i spojenih kartica. Kodiramo ovaj broj veza kao prefiks x, na primjer, x1 za pojedinačnu ili jediničnu vezu i x16 za karticu sa 16 veza, koje se koriste za grafičke kartice. Svaka od ovih veza daje brzinu od 250 MB / s.

Ako imamo 32 veze, oni će dati maksimalnu propusnost, tj. 8 GB / s u svakom smjeru za PCIE 1.1. Najčešće se koristi PCI-E x16 koji pruža propusnost od 4GB / s (250MB / sx 16) u svakom smjeru. Jedna veza je otprilike dvostruko brža od uobičajene PCI veze. 8 veza ima propusni opseg uporediv s najbržom verzijom AGP sabirnice, a to su stari slotovi za grafičke kartice.

BIOS

BIOS ili Osnovni ulazno-izlazni sustav je ROM, EPROM ili Flash-RAM memorija koja sadrži podatke o konfiguraciji matične ploče na najnižoj razini.

Unutar BIOS-a nalazi se i memorijski čip koji se zove CMOS, a program koji pohranjuje unutra može pokrenuti sve fizičke komponente ploče kako bi pokrenuo računalo. Pored toga, odgovoran je za provjeru pogrešaka ili nepostojanja uređaja, primjerice, nedostatka RAM-a, CPU-a ili tvrdog diska.

BIOS memorija neprekidno napaja bateriju. Na taj način, kada je stroj isključen, podaci i parametri konfigurirani u računalu se ne gube. Ako se u svakom slučaju ta baterija istroši ili je uklonimo, podaci o BIOS-u resetiraju se na zadane vrijednosti, ali se nikada ne gube.

Zvučna kartica i mrežna kartica

Oni su čipovi zaduženi za obradu multimedijskog zvuka naše opreme i mrežnu vezu. Njegovi se čipovi nalaze u blizini izlaznih portova matične ploče i možemo ga prepoznati u više navrata po RealTek prepoznatljivoj jer je proizvođač mnogih tih uređaja integriranih na matičnoj ploči.

SATA konektori

Ovo je standard komunikacije na današnjim računalima za povezivanje mehaničkih tvrdih diskova, ali i SSD-ova. U SATA-i se umjesto paralelnog za prijenos podataka koristi serijska sabirnica. To je mnogo brže od tradicionalnog IDE-a i učinkovitije. Osim toga, omogućuje vruće povezivanje uređaja i posjeduje mnogo manje i upravljive sabirnice.

Na matičnoj ploči možemo imati do 6 ili 10 ovih priključaka za instaliranje tvrdih diskova. Trenutni standard nalazi se u SATA 3 koji omogućuje prijenose i do 600 MB / s

Da biste saznali više o načinu rada tvrdog diska, preporučujemo sljedeći članak:

• Što je tvrdi disk i kako radi?

M.2 priključak

Gotovo sve ploče već imaju instaliran ovaj priključak. M.2 je novi komunikacijski standard namijenjen zamjeni veze za SATA SSD pogone u srednjem i kratkom roku. Koristi i SATA i NVMe komunikacijske protokole. M.2 je isključivo namijenjen ugradnji jedinica za pohranu na taj način, izbjegavamo zauzimanje PCI-E utora. Ovaj standard nema brzinu PCI-E, ali je mnogo veći od SATA.

Da biste saznali više o funkcioniranju SSD-a, preporučujemo sljedeći članak:

• Što je SSD i kako radi?

Konektori napajanja

Matična ploča mora se povezati s izvorom napajanja i za to ima različite vrste priključaka za napajanje.

ATX

To je tradicionalni priključak koji napaja matičnu ploču u većini komponenti. Čine ga 24 kabela ili pinova i obično se nalaze s njegove desne strane, pokraj RAM utora.

Snaga CPU-a

Uz ATX2 priključak, gotovo sve nove matične ploče, barem ATX, također imaju ovu vrstu priključka namijenjenu isključivo napajanju procesora. Ove vrste napajanja pomažu u povećanju napajanja matične ploče, posebno u slučaju overclockanih procesora kojima je za potrošnju potrebno više energije.

Možemo pronaći 4-pinski CPU priključak (stariji), jedan od 8 ili jedan 4 + 6 pina. Njegove će funkcije biti praktički iste, a sve ide uz napon od 12 V.

Vanjski konektori

Ti će se priključci nalaziti na jednoj strani matične ploče, gotovo uvijek s lijeve strane. Bit ćete zaduženi za povezivanje perifernih uređaja koje imamo u našem postavljanju, na primjer, pisača, miševa, tipkovnica, zvučnika, jedinica za pohranu itd. Možemo razlikovati sljedeće vrste:

• PS / 2: Postoje dva priključka ove vrste, koji su već praktički u uporabi. Imaju 6 pinova i predviđeni su za povezivanje tipkovnice i miša. Gotovo niti jedna tipkovnica nema tu vrstu priključka, pa ih premješta i zamjenjuje USB USB (univerzalna serijska magistrala): to je najčešće korišteni standard serijske veze u svijetu. Taj priključak je plug and play, tako da vrući uređaj možemo povezati tako da ga operativni sustav odmah prepozna. Osim razmjene podataka, također omogućava periferno usklađivanje, što ga čini vrlo prikladnim i svestranim. Trenutno postoje četiri verzije ovog priključka, USB 1.1 sa brzinom od 12 Mb / s, USB 2.0 sa 480 Mb / s, USB 3.0 sa 4, 8 Gb / s i USB 3.1 sa 10 Gb / s FireWire: Standard je sličan USB, ali uglavnom se koristi u Americi. Oni imaju praktički iste funkcije kao i USB, a ima 4 verzije, a najbrži je FireWire s3200 s 3, 2 Gb / s HDMI ili DisplayPort: Ti će portovi postojati ako matična ploča ima integriranu grafičku karticu. To je digitalni multimedijski komunikacijski standard koji omogućava povezivanje video uređaja visoke razlučivosti. I video i audio signali putuju kroz te priključke, što ih čini osobito korisnim. Trenutno su praktički potpuno zamijenili VGA DVI i VGA priključak : portove za spajanje prethodnog HDMI Ethernet ekrana : priključak namijenjen za priključak RJ 45 na Internetu 3, 5 "utičnica: Priključak za audio ulazne ili izlazne uređaje

Ostali elementi

• Unutarnji priključci za USB: konektori su dostupni na dnu matične ploče kako biste proširili USB portove naše opreme. Dostupni USB priključci na kućištu normalno će biti povezani. Unutarnji priključci za zvuk: Kao i kod USB-a, ploča ima unutarnji priključak za spajanje mikrofona i zvučnika iz priključaka u kućištu. Satovi: za sinkronizaciju svih unutarnjih komponenti potreban je niz taktova koji rade na različitim frekvencijama, ovisno o potrebama svake komponente. Priključci ventilatora: Ovo su 12V priključci namijenjeni za umetanje ventilatora poput CPU-a ili ventilatora kućišta. Imaju 4 igle. Ploča za pokretanje : oni su niz priključaka za napajanje na kojima su spojeni gumbi na kućištu koji su odgovorni za pokretanje i resetiranje sustava. LED diode za tvrdi disk i napajanje također će biti povezane.

Upravljanje matičnom pločom

Rad matične ploče je prilično složen, zbog velikog broja elemenata instaliranih na njemu i broja autobusa namijenjenih razmjeni informacija. Shematski ga možemo predstaviti na sljedeći način:

U ovoj shemi možemo razlikovati glavne elemente koji interveniraju u radu i upravljanju, a postupak pokretanja računala uzimamo kao referencu:

Prvo što matična ploča treba učiniti prije učitavanja operativnog sustava s tvrdog diska je inicijalizirati komponente. Program smješten u BIOS-u zadužen je za osnovnu provjeru svih povezanih uređaja: CPU, RAM-a i tvrdih diskova. Ako bilo koja od njih nedostaje, razbijena ili otkrije druge anomalije, matična ploča odašit će kôd pogreške preveden zvučnim zvučnim signalima ili također pomoću koda na LED ploči koja se nalazi na njemu.

Nakon što je faza provjere dovršena, unutarnji se uređaj učitava s podataka iz jedinica za pohranu. Ovdje interveniraju južni most (ako postoji) i sjeverni most.

Nakon što je zatražio informacije s tvrdih diskova, ulaznih i izlaznih uređaja i ostalih komponenti, sjeverni most je odgovoran za povezivanje procesora s RAM-om. To se postiže prednjim sabirnicom ili prednjim bočnim magistralama (FSB). To će se sastojati od 64 niti ili 64 + 64 u slučaju implementacije dvokanalne tehnologije.

U svakom slučaju, podaci operativnog sustava učitani u memoriji već će se naći za pokretanje računala.

Istovremeno, sjeverni most će poslati grafičke signale na grafičku karticu, instaliranu u utoru CPI-E x16, kojim izravno upravlja. Ili će se u vašem slučaju povezati s grafičkom karticom instaliranom na samoj matičnoj ploči. To radi autobusom FSB.

U svakom slučaju, računalo će se pokrenuti, a razmjenom podataka za obradu upravljat će elementi povezani sa sabirnicom i čipsetom.

Konačni zaključak i očekivanja o tome što je matična ploča

Ako nam je jedna stvar postala jasna, to je da je sve teže objasniti rad komponenti računala na pojednostavljen način. Tehnologija napreduje nevjerojatnom brzinom, a elementi postaju sve složeniji, funkcionalniji i složeniji.

Po brzini kojom idemo, moguće je da će 5 nm barijera biti postignuta u vrlo kratkom vremenu i vidjet ćemo da velike tvrtke inženjeriraju ići dalje.

Sa svoje strane, oduševljeni smo ovim napretkom, sve bržom, složenijom opremom i uz stalnu cijenu ako prijeđemo na srednje komponente koje su također vrlo dobre.

Također preporučujemo naš članak o kvantnim procesorima

• Što je kvantni procesor i kako radi?

Nadamo se da ste ovim člankom saznali više o komponentama matične ploče i njenom osnovnom radu. Za bilo kakve sumnje, pojašnjenja ili pogreške, ne oklijevajte nam reći.