Материнская плата: схема и характеристики

Для начала небольшое введение…

Давайте начнем с основной роли материнской платы. По сути, она служит для:

• Обеспечения всех компонентов питанием;
• Обеспечения связи между компонентами.

Также, с помощью материнской платы осуществляется монтаж элементов, реализуется система обратной связи для их тестирования и прочее. Однако основополагающими функциями являются две вышеупомянутых, поскольку почти каждая часть на плате так или иначе зависит от них.

Практически все современные материнские платы для стандартных ПК имеют разъёмы для центрального процессора (CPU socket), модулей памяти (как правило, типа DRAM) дополнительных карт расширения (таких как видеокарта), накопителей, различных входов/выходов и связи с другими компьютерами и устройствами.

Существуют отраслевые стандарты размеров материнских плат, которых стараются придерживаться производители. Основные размеры, которые вы можете встретить, следующие:

• Standard ATX – 12 × 9.6 дюйма (305 × 244 мм);
• Micro ATX – 9.6 × 9.6 дюйма (244 × 244 мм);
• Mini ITX – 6.7 × 6.7 дюйма (170 × 170 мм) /

Зачем компьютеру материнская плата

Без лишних слов перечислим основные функции материнской платы:

1. Объединяет все «внутренности» компьютера между собой (на ней установлен сокет для процессора, разъёмы под ОЗУ и графический адаптер и т.д).
2. Материнка превращает мышку, дисплей, системный блок, клавиатуру и другие компоненты – в единую рабочую экосистему.
3. Отвечает за то, чтобы ЦП контролировал работу других частей компьютера. То есть материнская плата не только превращает все компоненты ПК в одно целое, но еще и поддерживает связь между ними.
4. Материнская плата отвечает за передачу картинки на монитор (в случае интегрирования в нее графической карты).
5. Системная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в настоящее время огромное число моделей плат имеет встроенную звуковую карту.
6. Обеспечение доступа в интернет — современные материнки обладают встроенным сетевым адаптером.

Производители материнских плат: кто есть кто

При выборе материнской платы, как это ни странно, необходимо обратить внимание не только на компоновку платы и ее характеристики, но и на ее производителя. На современном рынке имя производителя или бренд, под которым выпускается решение, имеет очень большое значение

Имя — это не просто слово, но и огромный опыт и репутация производителя, а также гарантия качества. Сейчас на рынке материнских плат присутствует большое количество производителей, например:

• ASUS (Тайвань) — крупнейший на данный момент производитель материнских плат для розничного сектора компьютерного рынка. Имя с большой историей. Данный бренд заслуживает доверия, поскольку все выпущенные ASUS решения являются стабильными и качественными продуктами. Единственным минусом является их завышенная стоимость;
• Gigabyte (Тайвань) — второй по величине производитель системных плат в России. Единственный минус, который стоит учесть при рассмотрении материнских плат данного бренда, — это несовершенство ранних разработок. То есть при выходе абсолютно новых плат (например, после выпуска нового чипсета) решения Gigabyte иногда (отнюдь не всегда) оказываются «сырыми» (недоработанными). В ассортименте компании есть платы для бюджетного сектора, мэйнстрим-сегмента и топовые платы премиум-класса;
• MicroStar (MSI) (Тайвань) — еще одна компания из лидеров рынка материнских плат. В широком ассортименте ее продукции каждый пользователь найдет для себя плату. В настоящее время компания переживает период подъема. Решения от MSI уже сейчас составляют конкуренцию платам ASUS и Gigabyte, а иногда оказываются даже гораздо лучше их. Ассортимент решений MSI также охватывает все секторы рынка системных плат;
• EliteGroup (Тайвань) — марка ECS широко представлена на российском рынке самыми разнообразными решениями. Основная область применения материнских плат от ECS — бюджетный сектор. В последнее время компания активно выводит на рынок новую серию плат — Black Series, которая обладает расширенным функционалом по сравнению с классическими решениями компании;
• Foxconn (Тайвань) — также хорошо известный в России производитель. Foxconn в основном специализируется на бюджетном секторе рынка, выпуская одни из самых доступных для пользователей платы. Существенным недостатком плат Foxconn является непредсказуемость их работы. В наших регулярных тестированиях решения компании Foxconn всегда показывают хорошие результаты, иногда даже обгоняя по производительности модели крупных компаний. Однако по личному опыту мы можем сказать, что платы Foxconn, увы, не всегда надежны. В работе многих плат через некоторое время возникают проблемы и сбои, а иногда они и вовсе перестают работать. Функционал плат соответствует бюджетному сектору — никаких излишеств;
• ASRock (Тайвань) — сравнительно молодая компания, которая была организована при поддержке ASUS в 2002 году. Она представлена в бюджетном и мэйнстрим-секторах рынка. Компания отличается от остальных бюджетных производителей наличием в платах расширенного функционала. Кроме того, платы ASRock часто снабжаются поддержкой как памяти DDR2, так и памяти DDR3. Неплохой выбор для бюджетного решения;
• Intel — хорошо известное каждому имя. К сожалению, не по материнским платам. Материнские платы Intel имеют хороший потенциал производительности, выполнены качественно, но зачастую обладают недостаточным функционалом для домашнего ПК.

Мы привели далеко не полный список производителей материнских плат, ограничившись только теми компаниями, с которыми хорошо знакомы и решения которых регулярно тестируем.

Для чего может быть нужна материнская плата

Значение системной платы недооценить просто невозможно, все составляющие системного блока компьютера взаимодействуют между собой благодаря именно материнской плате, так данные с жёсткого диска не когда не смогут быть обработаны в процессоре до того, как попадут в оперативную память, а графическому адаптеру будет нечего получит от компьютерной системы и впоследствии передать монитору. Самые обыкновенные устройства ввода информации, такие как мышь и клавиатура, также обмениваются информацией через разъёмы на материнской плате.

Хорошим примером будут уже устаревшие разъёмы IDE и все ревизии SATA, ведь к ним подключается дисковод оптических дисков, жёсткий диск или твердотельный накопитель с помощью специальных шлейфов, а впоследствии они участвуют в информационном обмене с процессором, а потом уже и другими устройствами.

Может раньше общая производительность и завесила именно от процессора, то сейчас ситуация изменилась. Нужно ориентироваться на возможности системной платы, на пропускную способность её шины, поддерживаемые объёмы и частоты оперативной памяти, возможность получения максимума производительности от современного разъёма PCI-Express x16 и видеокарты, и т.д.

Используемые форм-факторы материнской платы и разъёмы процессора

Форм-фактор материнской платы, определяет её положение для последующего крепежа к компьютерному корпусу, расположение и тип разъёмов её питания, даже количество интерфейсов подключения устройств и их местоположение. Приведём список основных используемых форм – факторов системной платы:

• Mini ITX — имеет наименьшие в среднем размеры 17 на 17 см., очень часто уже имеет интегрированный процессор, самое наименьшее число интерфейсов подключения, очень редко используется в самостоятельных сборках, чаще продаётся уже в составе готового компьютера.
• mATX (Micro ATX) — достаточно полнофункциональная плата, имеющая приемлемые средние размеры, является лучшей составляющей для бюджетного компьютера, хоть и при достаточно небольшом количестве интерфейсов, для домашнего или же офисного компьютера их должно быть достаточно. Частенько на таких системных платах установлен чипсет, имеющий некоторые ограничения, но которые не главным образом отображаются на работе всего компьютера.
• ATX – также распространён, как и mATX, но имеет больший размер, такие платы могут иметь как полно функциональный чипсет, так и с небольшими ограничениями, обычно имеет наибольшее количество интерфейсов подключение, но это тоже не является обязательным, отличается более удобным монтажом и возможностями подключения.

Размеры материнской платы, нужно учитывать при выборе подходящего корпуса, ведь если рассуждать логически в более крупные корпусы можно установить не большие материнские платы, а вот наоборот никак не получится.

Разъём (Socket) служит для установки центрального процессора или замены. Socket следует учитывать при правильном выборе комплектующих для компьютера.

Разнообразие разъёмов довольно велико и для каждого процессора подойдёт свой, так, например, самые свежие процессорные линейки Intel используют маркировки сокета LGA 1150 или 1155, а их конкуренты от AMD – FX2 и AM3, AM3+. Если же сокеты от AMD AM3 и AM3+ взаимозаменяемы, то есть процессоры AM3+ смогут работать на разъёмах материнских плат AM3, но производительность будет ограничиваться чипсетом, то в Intel такого нет, тут нельзя ошибиться.

Характеристики системной платы

Тип платы (форм-фактор). Форм-фактор системной платы – стандарт, который определяет ее размеры для ПК, места крепления, расположение на системной плате интерфейсов шин, портов ввода и вывода, разъёма ЦП, слотов для ОЗУ, тип разъема для подключения блока питания.

Современными форматами системных плат являются форматы ATX, Mini-ATX, microATX, Mini-ITX, BTX и др.

Питание зависит от разъема для блока питания.

Гнездо процессора определяет вид разъема, в который вставляется ЦП.

Количество слотов и их тип для оперативной памяти (от $2$ до $4$). Современные системны платы поддерживают память вид $DDR$, $DDR2$, $DDR3.$

Чипсет в современных ПК состоит из двух частей: северный мост и южный мост. Северный мост отвечает за связь с помощью шины с ЦП и оперативной памятью. Южный мост связывает северный мост с жестким диском, DVD-накопителем, картами расширения, USB и пр.

Дисковые контроллеры для дисковых накопителей (внутренних жестких дисков и DVD-накопителей:

• IDE – разъем для внутренних жестких дисков;
• FDD – разъем для гибких дисков;
• SATA –разъем для внутренних жестких дисков и DVD-накопителей. Скорость передачи данных через данный интерфейс $3$ Гб/с. Используется в современных системных платах.

Разъемы на задней панели:

• разъемы USB (версии $2.0$, иногда $3.0$);
• видео (VGA или DMI);
• PS/2 (для подключения мыши и клавиатуры);
• сетевой интерфейс Ethеrnet для подключения к локальной сети ($RJ-45$);
• аудио разъемы (для подключения наушников, микрофона, линейный вход).

Контроллер Bluetooth, который позволяет работать с беспроводной клавиатурой, мышью и другими устройствами, поддерживающими этот стандарт.

Слоты PCI для подключения карт с подсистемами (например, аудио, видеозахвата, Ethernet, модема и т.п.).

Слоты PCI-E $x16$ используются для высокотребовательных систем (например, видеокарты).

Переключатели и перемычки (джамперы) на системной плате используются для установки режимов работы платы. Джамперы более распространены, т.к. могут принимать более двух состояний в отличие от переключателей. Современные разработки системных плат заключаются в освобождении системных плат от переключателей и перемычек и передаче возможности переключения режимов работы платы на программное обеспечение. Такие системные платы называют свободными от перемычек.

Рисунок 3.

Замечание 1

Кроме указанных разъемов, на системной плате могут присутствовать дополнительные. Например, если есть интегрированная звуковая подсистема, то присутствует аудиоразъем для подключения к передней панели системного блока и дополнительный аудиовход, разъем ATAPI (белый).

Производителем системных плат в России является компания Формоза.

Что нужно хорошей материнской платой?

На этом этапе вы должны иметь достаточное понимание того, как создаются материнские платы и какие части их составляют. Но что нужно, чтобы материнская плата считалась «хорошей»?

VRM (модуль регулятора напряжения)

Прежде чем вы сможете определить материнскую плату с хорошими VRM, вам необходимо сначала ознакомиться с несколькими компонентами, составляющими весь VRM, а именно MOSFET и Chokes:

• MOSFET или полевые транзисторы – металл-оксидные полупроводники, представляющие собой плоские прямоугольные компоненты, обычно расположенные вокруг разъема центрального процессора. Они отвечают за снабжение процессора точным объёмом напряжения, в котором он нуждается
• Chokes обычно расположены рядом с МОП-транзисторами и отвечают за стабилизацию токов и конденсацию в случае внезапного скачка напряжения

Найти материнскую плату с хорошим VRM звучит сложно, но, на самом деле, это проще, чем вы думаете, потому что всё, что вам нужно сделать, это подсчитать количество Chokes. Каждый Chokes соответствует одной фазе, а большее количество фаз означает лучшую стабильность.

Материнская плата начального уровня, которая имеет, по крайней мере, четыре chokes, считается нормальной, в то время как материнские платы среднего и высокого качества имеют от шесть chokes.

Если вы планируете разгонять процессор, необходимость выбора высококачественного VRM становится более важной. Стоит отметить, что многие из материнских плат, которые позволяют разгон, по умолчанию имеют лучшие VRM; аналогично, материнские платы, которые не предназначены для разгона, часто имеют упрощенный VRM

Дизайн

Хорошая материнская плата должна иметь хорошо продуманный дизайн, так как плохо размещенные компоненты могут оказать негативное влияние на работоспособность вашей системы.

Расположение ОЗУ – это то, что мы все должны учитывать при покупке кулера для процессора. Иногда оперативная память и громоздкий процессорный кулер могут блокировать друг друга.

Дизайн в наши дни – это не только размещение компонентов. Современные материнские платы подсвечиваются яркой RGB-подсветкой, имеют ЖК-экраны и элементы ручного управления!

Набор микросхем

Вы должны обратить пристальное внимание на чипсет материнской платы, потому что, как многие согласятся, вам нужны совместимые компоненты!

Чипсеты определяют совместимость с различными компонентами, особенно с процессором. Фактически, чипсеты работают только в пределах определенного семейства процессоров. Например, новые чипы Ryzen 3000 будут совместимы только с материнскими платами x470 и x570.

Чипсеты обладают различными функциями, такими как лучшая разгонная способность и дополнительная фаза питания. Так что, если вы не собираетесь разгонять компьютер, вероятно, можете обойтись более дешевой материнской платой.

Если вам нужна материнская плата с поддержкой SLI и возможностями разгона, вам нужно найти подходящую материнскую плату для ваших нужд. Сосредоточьтесь на хорошем VRM и надежном чипсете, но помните – дорого не всегда значит лучше.

Конденсаторы

Никогда не приобретайте материнскую плату с нетвердыми алюминиевыми электролитическими конденсаторами, потому что они часто заправлены проводящей жидкостью. Даже если всё сделано правильно, материнские платы, которые используют дешевые конденсаторы, очень подвержены проблемам, таким как утечки или разрывы.

Вот почему всегда замечательно иметь материнскую плату, которая использует твердотельные конденсаторы, потому что, в отличие от конденсаторов, которые содержат проводящую жидкость, они содержат твердый органический полимер.

Твердотельные конденсаторы могут выдерживать более высокий пульсационный ток, что означает, что они делают материнскую плату более стабильной. Конденсаторы этих типов также могут справляться с большим количеством тепла, делая плату более надежной и продлевая срок её службы.

Теперь вы не только знаете, из чего состоит материнская плата, но и узнали о процессе производства и о том, что именно делает материнскую плату хорошей.

Самые распространенные типоразмеры системных плат

Разные системные платы отличаются друг от друга по форм-фактору. Самыми распространенными на сегодняшний день являются пять из них: AT, ATX, BTX, LPX, NLX. При этом эти форматы обладают еще меньшими «собратьями» в виде micro и mini типоразмеров. У ATX есть еще FlexATX. Кроме этого большую популярность в современных электронных устройствах получили системные платы мобильных устройств. Примерами типоразмера таких плат могут стать Mobile-ITX и Pico-ITX. Также, надо сказать, что форм-фактор AT на сегодня уже довольно устаревший, хотя и встречается еще в некоторых ПК.

Форм-фактор ATX

Это, очевидно, самый популярный в современном мире форм-фактор системной платы. У него есть ряд модификаций в виде micro-ATX и FlexATX. Он был предложен компанией Intel еще в середине девяностых годов уже ушедшего века. В этом типоразмере воплотилось все лучшее, что было в форм-факторах Baby AT и LPX. С этим типоразмером к нам пришел более удобный доступ к слотам памяти, более удобным стал и доступ к разъемам контроллеров жестких дисков. В нем были разнесены в разные места системной платы слот процессора и разъемы для плат расширения. В нем было лучше продумано взаимодействие с блоком питания, при этом в системных платах форм-фактора ATX уже можно было управлять работой блока питания. Также, такая конфигурация системной платы позволила улучшить систему охлаждения компьютера.

Форм-фактор BTX

Предполагалось, что данный стандарт придет на смену ATX. Он разрабатывается с 2004 года той же компанией Intel. Приступая к разработке нового типоразмера, в Intel планировали создать компонент с улучшенными показателями охлаждения и с максимально низкими показателями шума. Хотя, в принципе, BTX чем-то напоминает зеркальную копию ATX. Вместе с тем этот стандарт четко разделяет системный блок на зоны, где могут располагаться только определенные устройства.

Стандарт NLX

Этот типоразмер предназначен, прежде всего, для низкопрофильных корпусов. Главным отличием такого форм-фактора является наличие стойки для плат расширения, что не прикрепляется жестко к самой материнской плате. Ее крепят, как правило, к борту корпуса в правом углу системной платы, при этом сама же плата легко выдвигается из него. Группа компонентов в виде центрального микропроцессора или же планок оперативной памяти располагается в левом углу платы, обеспечивая легкий доступ к платам расширения.

WTX — серверный стандарт

Существует также серверный типоразмер системных плат. Надо сказать, что типоразмеры ATX никак не устраивают серверы. Ведь для каждого из них необходимы «продвинутые» системы охлаждения, большое число слотов, большее количество памяти, поддержка многопроцессорной архитектуры.

https://youtube.com/watch?v=8do3RgiMlSQ

Околосокетное пространство

В данном случае речь именно о пространстве. При взгляде на любую материнскую плату в непосредственной близости от процессорного сокета видим незанятое место. Если там и расположены какие-либо элементы, то необходимо, чтобы они имели как можно меньшую высоту.

Нужно это для того, чтобы ничто не мешало установке процессорного кулера. А ведь он может быть весьма внушительных размеров, когда речь заходит об охлаждении мощных CPU. На плате есть четыре монтажных отверстия.

Т. к. процессорный кулер, порой, громоздок и тяжел, обычно на обратной стороне платы располагается увеличивающая механическую прочность металлическая пластина. Она не позволяет под весом кулера деформироваться плате в районе сокета. Иногда данная пластина бывает большой, выполняя заодно роль дополнительного элемента системы охлаждения.

Интерфейс IDE

Следующая не менее важная часть, которой оснащается каждая системная плата (ASUS, MSI, «Гигабайт», Asrock и другие), это интерфейсы для работы с жёсткими накопителями и считывателями данных, то есть в большинстве случаев с винчестерами, ДВД-приводами и другими носителями информации.

Домашние и офисные персональные компьютеры используют для этих случаев два основных интерфейса – это IDE и SATA. Разъём IDE (Integrated Drive Electronics) представляет собой 40-контактный приёмник и способен работать с жёстким диском или ДВД-приводом через гибкий ленточный кабель. Сегодняшние реалии заставляют потихоньку отказываться от интерфейса такого типа, но тем не менее его всё ещё можно встретить на некоторых материнских платах (чаще всего MSI и «Асус») для возможности подключения старых винчестеров и приводов.

Так же, как и в случае с разъёмом под блок питания, IDE-интерфейс имеет «защиту от дурака», то есть подключить его неправильно нельзя. Старые системные платы оснащались парой таких приёмников, то бишь первичным и вторичным (primary и secondary соответственно). Чаще всего жёсткий диск подключали к первичному контакту, а считывающие приводы — ко вторичному.

К каждому IDE-интерфейсу (каналу) можно подсоединить два внешний девайса – главный (master) и ведомый (slave). Выбор соответствующего параметра носителя выбирается с помощью специальных перемычек (джамперов) на самих устройствах. Причём если ошибочно выставить на одном канале двух «мастеров» или ведомых, то ни один из них работать не станет, поэтому всегда должен быть главный девайс и побочный.

Способ 1: Без программ

Быстрее всего определить модель материнской платы вашего ПК можно, воспользовавшись штатными утилитами Windows. Давайте рассмотрим, как их запустить, а также получать нужную информацию.

Сведения о системе

Сначала рассмотрим наиболее простой вариант, позволяющий выяснить марку материнской платы компьютера при помощи утилиты под названием «Сведения о системе». Делается это следующим образом:

1. Сначала мы кликаем по инструменту поиска Windows 10, а потом в поисковой строке начинаем писать 3 слова «сведения о системе». Когда нужный результат появится, кликаем по нему.

1. Когда нужная нам утилита запустится, сначала переходим, в левой ее части, к пункту «Сведения о системе». После этого считываем нужную нам информацию, в районе, обозначенном на скриншоте ниже красной рамкой.

А теперь давайте поговорим о том, как определить модель материнской платы через командную строку.

Командная строка

Командная строка в ОС от Microsoft является функциональной утилитой, которая позволяет выполнить задачи, недоступные из графического интерфейса. Получить данные о нашей материнской плате можно следующим образом:

1. Сначала запускаем саму командную строку, опять же, нажав на иконку поискового инструмента. Далее в поле, обозначенном цифрой «2», прописываем текст «CMD». После этого кликаем по нужному результату в поисковой выдаче.

1. Сначала давайте определим производителя материнской платы. Для этого в наше приложение вставляем оператор «wmic baseboard get product». Затем жмем Enter. Как видите нужная нам информация появилась сразу после выполнения команды.
2. До того, чтобы узнать номер самой материнской платы на компьютере, вводим второй оператор «wmic baseboard get manufacturer» и снова жмем кнопку ввода. После этого отобразится название искомого аппаратного компонента нашего компьютера.

1. Воспользовавшись командной строкой, мы можем получить еще больше информации. Для этого в черное окошко вводим третью команду: «systeminfo» и опять жмем Enter. В результате откроется подробная информация о системе, в которой вы сможете найти данные и про материнскую плату.

Поговорив об утилите, предоставляющей сведения о системе, а также командной строке, мы рассмотрим еще один бесплатный инструмент. Он интегрирован в операционную систему и, как и в предыдущих случаях, ничего стороннего устанавливать не придется.

Утилита DxDiag

Итак, для того чтобы при помощи утилиты под названием DxDiag получить все нужные нам сведения об установленной в компе материнке, необходимо придерживаться данной простой пошаговой инструкции:

1. Сначала жмем по иконке поиска, находящейся на панели задач Windows. Далее прописываем название утилиты в поисковую строку и кликаем по нужному результату в появившейся тут же выдаче.

1. После этого появится небольшое окошко, в котором мы должны отказаться от проверки наличия цифровой подписи у используемых драйверов. Соответственно жмем «Нет».

1. Дальше переключаемся на вкладку «Система» (она отмечена на скриншоте) и смотрим данные о нашей материнской плате.

На этом все бесплатные способы, не предусматривающие инсталляцию какого-либо дополнительного программного обеспечения, мы рассмотрели. Теперь можно переходить к более сложным вариантам, предоставляющим максимальное количество данных о ПК.