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 i3. 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.
Места крепления материнской платы
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 (203-229x254-279), NLX, SSI CEB (305-267), DTX (200x244), mini-DTX (170x200), PicoBTX (203-267), WTX (356x426), Ultra ATX (244x367),
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 (88x108), ETX (95x125), XTX (95х125), COM Express (55x125 или 110x155), CoreExpress (58x65), nanoETXexpress (55x84).
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.
Разъемы на материнской платы (начало)
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.
Разъемы для подключения на материнской плате (окончание)
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, DDR2 и DDR3 (для мобильных устройств может быть SO DDR, для серверов DDR2 FB-DIMM). DDR имеет разъем с 184 штырями, DDR2 с 240 штырями, DDR3 с 240 штырями. Несмотря на одинаковое количество штырьков, в разъем для DDR2 нельзя вставить DDR3 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 DDR2, DDR2 и DDR3). 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 x16 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 x1, PCI-E x2, PCI-E x4, PCI-E х8, PCI-E x12, PCI-E х32 Скорость передачи данных у них в одну сторону версии 2.0: 4 Гбит/сек (PCI-E x1), 8 Гбит/сек (PCI-E x2), 16 Гбит/сек (PCI-E x4), 32 Гбит/сек (PCI-E х8), 48 Гбит/сек (PCI-E x12), 64 Гбит/сек (PCI-E х16), 128 Гбит/сек (PCI-E x32). При передаче данных в обоих направлениях число передачи данных увеличивается вдвое.
Разъемы на материнской платы для вставки плат расширения
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.
Схематический вид разъемов на материнской плате
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
Внешний вид перемычек
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).
Внешний вид переключателей на материнской плате
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 IEEE1394, 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.
Вид распорок для крепления материнской платы
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.
Вставка винтов для крепления материнской платы
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 550Е, 600Е, 650Е, 700, 750, 800, 850,Pentium M, Intel Xeon (P6), Intel Xeon (NetBurst), AMD К6-2, AMD Athlon;
133 Мгц для Pentium III 533ЕВ, 600ЕВ, 667, 733, 800В, 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 AMD K8, AMD K10, AMD Turion 64, X2/Phenom/Phenom II.
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 i3, i5, i7 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.
