Как выбрать материнскую плату? Пошаговая инструкция. Задняя панель материнской платы

Материнская (системная) плата — это основная комплектующая компьютера. На ней все строится. Выбор материнской платы представляет собой крайне приятную и легкую процедуру, если хотя бы иногда читать обзоры и следить за новостями компьютерного мира. Но, что делать если нет времени или желания читать обзоры, а сделать выбор необходимо. В таком случае можно положиться на менеджера магазина, но у него задача не выбрать вам оптимальную комплектующую, а продать то что нужно магазину. Это иногда оказываются совершенно разные вещи. Можно обратиться за помощью к другу, все-таки друг не посоветует абы что. Здесь есть следующие моменты. Во первых: вы отнимите время у друга, пока будете рассказывать, что вам необходимо от компьютера, что бы ему было легче сделать оптимальный выбор. Во вторых, у друга могут быть свои взгляды и критерии выбора системной платы и вы примите решение в соответствии с ними. Что в принципе не плохо, но что делать если нет друзей которые могли бы подсказать что и где купить. В таком случае вопрос о выборе материнской платы может стать проблемой. Эта статья переведет проблему в ранг вопросов которые приятно решать.

Разъем или «сокет» (socket) материнской платы и процессора должны совпадать. Это основное правило выбора, иначе у вас просто не получится собрать вашу систему

Выбор материнской платы осуществляется, скорее всего, после выбора процессора . В этом случае разъем (Soсket) уже определен и исключает возможность что то изменить. В этом разделе приведу сокеты под современные CPU и APU (APU=CPU+графическое ядро).

Фирма Intel изготавливает процессоры под следующие разъемы:

• 1155 — наиболее распространен. Поддерживает установку CPU 2-го и 3-го поколений. Для данного «сокета» доступны процессоры от слабеньких Celeron-нов до мощных Core i7.
• 2011 — «сокет» рассчитан на оверклокеров или людей которые выполняют тяжелые задачи. Позволяет устанавливать CPU Core i7 — 3800, 3900 и серверные Xeon. На данный момент самые быстрые системы собираются на этом сокете.

Фирма AMD изготавливает CPU и APU под следующие разъемы:

• AM3 — устаревший, но наиболее распространенный сокет. Устанавливаются процессоры Athlon II и Phenom II с технологическим процессом в 45 нм.
• AM3+ — следующая версия сокета АМ3. Под нее изготавливаются CPU с тех. процессом в 32 нм серии FX.
• FM1 и FM2 — разъем для APU A-Series содержащих встроенную графику. Тех.процесс 32 нм.

Если процессор уже выбран, то материнскую плату выбираем под соответствующий сокет. Если не выбран, то для обычных людей, которые не стремятся ставить рекордов производительности, рекомендую 1155. Под этот разъем Intel производит самые современные APU 3-го поколения по технологическому процессу 22 нм. Они отличаются высокой экономичностью и отличной производительностью, которая пока недостижима конкурентам. Если же вам требуется экстремальная производительность, то Socket 2011.

2. Выбираем чипсет системной платы

Чипсет — это набор микросхем, который отвечает за взаимодействие процессора с практически всеми встроенными и подключаемыми устройствами к материнской плате

Чипсеты охлаждаются с помощь радиаторов показанных на рисунке выше. Больше об охлаждении можно узнать из статьи Бесшумный компьютер своими руками . Следует обратить внимание что бы охлаждение было пассивным (без вентилятора), т.к. вентилятор добавляет шума и снижает надежность всей системы.

Рассмотрим современные чипсеты, на которые желательно ориентироваться при выборе материнских плат , Intel 7 серии:

• Н77, Z75, Z77 — потребительский сегмент
• Q77, Q75, B75 — корпоративный сегмент
• Z79 — для экстремальной производительности

Потребительский сегмент

Первое что стоит сказать, что чипсеты стали поддерживать USB 3.0 без посторонней помощи. Чипсет Н77 для материнских плат не позволяет разгонять процессор, зато в отличии от Z75 поддерживает Intel Smart Response Technology. Технология позволяет использовать SSD накопитель к качестве кэша к основному HDD (Как выбрать жесткий диск?).

Рассмотрим схему чипсета Intel Z77

Из рисунка выше видно, что CPU напрямую работает не только с памятью, но и с видеокартой (Как выбрать видеокарту?). Чипсет же обеспечивает вывод изображения независимо на 3 дисплея, поддержку 4 портов USB 3.0 и 10 портов USB 2.0. Также имеется поддержка встроенной сетевой карты, звуковой карты и 6 портов SATA, 2 из которых поддерживают стандарт SATA3 — 6 Gb/s.

Материнские платы с чипсетом Z77 могут иметь до 3 разъемов PCI-E, Z75 — до 2 и Н77 — 1. Соответственно если вы планируете использовать AMD CrossFireX или NVIDIA SLI, то это следует учитывать.

Как видно из таблицы разъем PCI не поддерживается.

Корпоративный сектор

Данные чипсеты поддерживают ряд функций управления vPro, ISM, SBA, iSIPP, и включена поддержка PCI.

Экстремальная производительность

Как ни странно, но есть поддержка PCI.

Коротко рассмотрели основные характеристики, на чем же остановить свой выбор.

Если вы не планируете разгон, это еще не значит, что рекомендуется выбрать H77. В процессорах встроено видеоядро, которое использует в качестве своей памяти оперативную. Напомню что официально CPU Sandy Bridge и Ivy Bridge поддерживают следующие частоты памяти 1333 МГц и 1600 МГц соответственно. Если повысить частоту ОЗУ (Z чипсеты), то встроенное видео также будет работать быстрее (Тест оперативной памяти). Это на случай если вы хотите обойтись встроенной графикой. Очень заманчиво выглядит чипсет Z77 позволяющий разгонять процессор и память + поддержка Intel Smart Response Technology.

3. Выбор форм-фактора материнской платы

На данный момент наиболее распространены приведенные на рисунке формфакторы материнских плат.

ATX — 305 × 244 мм — принят компанией Intel в 1995 году. Основной форм-фактор для полноразмерных плат. Предназначены для установки в корпуса MiniTower, FullTower.

XL-ATX — 345 × 262 мм — первая плата поддерживающая данный стандарт стала Gigabyte GA-890FXA-UD7 вышедшая 1 апреля 2010 года. Размеры данной платы позволяют установить до 10 плат расширения и требуют более объемных корпусов чем платы ATX.

MicroATX — 244 × 244 мм — принят фирмой Intel 1997 году. Сокращенный ATX имеет меньше слотов расширения

MiniITX — 170 × 170 мм — разработан компанией VIA в 2001 году. Часто в составе этих плат идет встроенный процессор с пассивным охлаждением. Благодаря чему можно собирать абсолютно бесшумные мини пк

CEB — 305 x 267мм — формфактор серверных материнских плат разработан в 2005 году корпорациями Intel, Dell, IBM и Silicon Graphics, Inc.

Выбор формфактора материнской платы определяется назначением компьютера. Если это рабочая станция, то можно выбирать и CEB или XL-ATX, если игровой компьютер — ATX и MicroATX, если хотите компактный компьютер — MiniITX.

4. Разъемы системной платы

Тут также как и в авто индустрии. Есть базовая версия, Версия с полной комплектацией и несколько промежуточных вариантов. Только здесь и полные комплектации, в зависимости от формфактора, могут различаться.

Рассмотрим базовый вариант

Тут следует продумать, что вы хотите подключать к своему компьютеру. Например внешний жесткий диск через eSATA. Следовательно необходимо искать вариант с этим разъемом или присмотреть внешнюю планку или карту расширения с соответствующим портом

Материнская плата ASUS Maximus V Formula (2-я полная комплектация)

Как видим, на вышеприведенных рисунках, производители делают самые разнообразные конфигурации как внешних так и внутренних разъемов. Таким образом материнскую плату можно выбрать практически на любой вкус.

Вывод

Как вы могли заметить по рисункам, мне нравится фирма ASUS. В один ряд с ней, как по качеству так и по известности, идут GIGABYTE и MSI. Есть и другие менее известные фирмы: ASRock, Biostar, Elitegroup. По качеству они скорее всего не отстают, но был прецедент с Elitegroup.

Подведем основные моменты выбора материнской платы .

1. Определиться с процессором. Получим разъем платы (Socket)
2. Определиться с чипсетом. Зависит от производительности: X79 — экстремальная, Z77 — выше среднего, Z75 — средняя, Н77 — достаточная. Если у вас процессор AMD с сокетом FM2 то A75 или A85X
3. Определяемся с форм-фактором материнской платы. В зависимости от назначения компьютера. Либо это будет домашний или рабочий стационарный компьютер — MiniITX, либо рабочий или игровой компьютер — могут подойти формфакторы от MiniITX до XL-ATX и больше
4. Определяемся с разъемами. Для меня важны видео DVI и HDMI + желательно eSATA.

Если у вас возникли какие либо вопросы обязательно задавайте их в комментариях, разберемся вместе. Благодарю за то, что поделились статьей в социальных сетях. Всего Вам Доброго!

Каждый день миллионы человек садятся за свои рабочие места, включают ПК и приступают к выполнению своих обязанностей. Однако большинство из них понятия не имеют о том, как устроен их компьютер, как всё это работает. Если спросить о его устройстве, то большинство пользователей ответят: монитор, клавиатура, мышка и системный блок. А на вопрос о том, без чего нельзя запустить машину, отвечают: без электричества. При этом мало кто догадывается о строении и способен различить хоть какие-то платы внутри.

В этой статье будет рассмотрена одна из основополагающих частей компьютера, без которой его работа была бы невозможна в принципе. Если вы - начинающий пользователь и собираетесь собрать свой ПК, а не пользоваться готовыми предложениями рынка, вам пригодятся советы по материнским платам, которые вы получите здесь.

Опора компьютера

Материнская плата - это не что иное, как основа вашего компьютера. Основополагающее и связывающее звено всех элементов. Другое её название - системная плата. Основной ее функцией является передача сигналов управления и данных между комплектующими - процессором, чипсетом, картами расширения, внешними устройствами.

Основные характеристики материнской платы, на которые стоит обращать внимание - форм-фактор, количество разъёмов под платы расширения PCI Express, тип поддерживаемой оперативной памяти и её объём, тип разъёма процессора. И некоторые дополнительные, но не критичные детали - тип порта для мышки, версия USB-порта, наличие Wi-Fi и HDMI.

Исходя из этих характеристик, пользователь должен совершить выбор при покупке. Главное помнить, что лучшая материнская плата та, которая идеально подходит к выбранным вами остальным комплектующим.

Структура

Любая материнская плата разделяется на две основные взаимодействующие части - северный и южный мост.

Южный мост - это единая микросхема, которая связывает между собой большинство медленных взаимодействий в компьютере, а также связывает их с процессором посредством северного моста. Физически южный мост состоит из таких частей:

• контроллеры PCI, LPC, Super I/O;
• IDE и SATA контроллеры;
• часы;
• Bios;
• управление питанием;
• звук;
• управление сетевыми картами.

В некоторых случаях может напрямую управлять мышью, клавиатурой, внешними портами, хотя зачастую они управляются через специальный контроллер ввода-вывода Super I/O.

Северный мост, иначе называемый контроллером-концентратором памяти, включает в себя:

• процессор;
• оперативную память, в случае если она не подключена напрямую к процессору;
• видеоадаптер.

Именно северный мост в составе материнской платы выделяет наибольшее количество тепла, вследствие чего в большинстве случаев при реализации архитектуры компьютера для него требуется индивидуальная система охлаждения.

С развитием компьютерных технологий некоторые производители стали отказываться от северного моста в составе архитектуры. Например, материнские платы Intel, начиная с Intel Nehalem, убрали северный мост, перенеся часть его функций на центральный процессор, сократив, таким образом, количество активных компонентов материнской платы.

Собираем компьютер

Первое, что необходимо выяснить перед покупкой, это форм-фактор. В обязательном порядке уточняйте у продавцов размеры материнской платы. В большинстве современных персональных настольных компьютеров используется стандарт ATX. Подробнее, как подключить материнскую плату, рассмотрим ниже.

1. Первым делом устанавливаете плату в корпус компьютера и закрепляете с помощью винтиков.
2. В разъём 1 подключаете шлейф, идущий от вашего блока питания. Это основной элемент, осуществляющий питание материнской платы. Будьте внимательны, существуют разъёмы на 20 и 24 pin (количество штырьков), поэтому при покупке убедитесь, что ваш блок питания подходит к системной плате. В качестве совета стоит сказать, что в первую очередь стоит брать материнку. И уже к ней подбирать блок питания.
3. Во второй разъём подключаем также идущий от блока питания шнур, предназначенный для питания центрального процессора. Также нажимаем до самого упора, чтобы защелка встала на место, и питание не отключилось во время работы.
4. На третьем месте обозначен разъем на материнской плате, для немного устаревшего, но до сих пор встречающегося привода для чтения дискет. Этот разъём имеет незначительные отличия от разъёма 4, но если присмотреться, то сможете запросто увидеть отличия.
5. Для подключения жесткого диска или CD/DVD-привода используется интерфейс IDE ATA. Шлейф для этого разъёма отличается тем, что у него два выходных интерфейса, поэтому при подключении одного шлейфа вы можете подключить сразу и CD-привод, и жесткий диск. В отличие от приведённого примера, большинство материнских плат имеют по несколько таких разъёмов.
6. Еще один способ подключения жесткого диска и CD/DVD-привода - это SATA интерфейс. Подключается он через разъем №5. Он используется в новых устройствах, и перепутать его с другим разъёмом не представляется возможным.

Разобравшись, как подключить материнскую плату, переходим к подсоединению оставшихся устройств и интерфейсов.

Платы расширения

После подключения внешних и внутренних устройств, а также питания к материнской плате, можно приступать к подключению плат расширения - оперативной памяти, графического адаптера, сетевой карты.

При покупке вам должна была быть выдана полная спецификация и типы разъемов. Помните, что оперативную память необходимо выбирать того же стандарта, что и указан в документации. Память DDR2 невозможно подключить в разъем DDR3, поэтому при покупке убедитесь, что берёте современную материнскую плату, с новейшими интерфейсами. Найти комплектующие старых форматов проблематично, а новые не намного отличаются по ценовой категории.

Что касается графического адаптера, то здесь вы не ошибетесь. В большинстве случаев это самый большой разъем на материнской плате. В старых моделях подключение производилось простым защелкиванием видеокарты в паз. В современных мощных видеокартах присутствует своя независимая система охлаждения. Её также надо подключать непосредственно к материнской плате с помощью двухпинового шлейфа. Обычно разъём питания находится ближе к процессору, поскольку к нему же подключается и охлаждение самого процессора.

Самой важной частью, подключаемой к системной плате, станет ЦПУ. Процессоры также имеют свои уникальные разъемы. Например, материнская плата ASUS VANGUARD B85 имеет сокет LGA1150, к которому можно подключить процессоры Intel i7/i5/i3, в то время как с другими могут возникнуть проблемы.

Рассмотрим ниже понятие о том, какая же лучшая материнская плата. Несмотря на то, что компания Intel имеет огромный опыт в разработке оборудования для персональных компьютеров, сейчас она занимается разработкой именно комплектующих. Поэтому даже самые крупные компании вынуждены выпускать продукцию под материнские платы Intel.

ASUS Z97-A

На форуме 2014 года, проведённом компанией Asus, были, как обычно, представлены новинки. Среди них - эта бюджетная материнская плата, цена которой будет по карману большинству обывателей. Отказавшись от привычного дизайна, компания «Асус» выпустила материнку в бронзовых оттенках, с достаточно богатым оснащением. В состав этой недорогой платы входят:

• три слота PCIe x16;
• четыре слота DIMM под оперативную память, с поддержкой до 32 гигабайт;
• один современный слот SATA Express;
• а также, даже на такой невзрачной материнской плате, был установлен звуковой чипсет Crystal Sound 2.

Без сомнения, компания Asus повышает планки для своих материнских плат, оставаясь в той же ценовой категории, что и раньше. Это позволит им оставаться среди лидеров на рынке компьютерных комплектующих.

ASUS Z97-DELUXE

На той же выставке была представлена еще одна модель материнской платы. Можно сказать, что она достойна стать настоящим лидером среди своих сестер. Флагманская материнская плата ASUS предоставляет пользователю поистине безграничный потенциал расширения своего компьютера. Секретом такого успеха является количество интерфейсов, которых стало в два раза больше. Вот характеристики материнской платы:

• два интерфейса Sata Express;
• 6 дополнительных портов SATS 6G;
• 8 портов USB 3.0;
• 3 слота PCI Express 3.0 x16;
• звук Crystal Sound 2.

Конечно, для рядового пользователя такая материнская плата, цена на которую может зашкаливать за 10 000 рублей, не подходит, поэтому, если вы стараетесь собрать себе бюджетный компьютер своими руками, то обязательно изучите варианты. Продавцы-консультанты в магазинах предоставляют разнообразнейший выбор в доступной ценовой категории от 2 000 до 8 000 рублей.

Ноутбук

Материнская плата для ноутбука - это не просто тело, к которому подключены устройства. Это сама жизнь ноутбука. Если вы, не дай бог, прольёте на неё кофе или повредите, то в большинстве случаев готовьтесь распрощаться ещё и с половиной оборудования, установленного внутри.

Дело в том, что далеко не у всех ноутбуков на материнской плате возможно заменить компоненты. Встроенная видеокарта или оперативная память потребует дополнительных расходов в случае ремонта, поэтому всегда четко представляйте, для чего вам компьютер и нужен ли ноутбук дома.

Замена компонентов ноутбука представляется сложной даже для опытных системных администраторов, поэтому при поломке его части или, в особенности, материнской платы, в 90% случаев вам придётся обращаться в сервисный центр.

Уход за материнской платой

Многие полагают, что персональный компьютер - это своеобразный инструмент для работы, наподобие пилы или молотка. Понятное дело, что в таком случае пользователь абсолютно не прав. Компьютер, как и, в частности, материнская плата - это целая взаимодействующая система, состоящая из миллионов частей. Представьте себе, что материнская плата, лежащая на столе - это город, а миллиарды бит информации, ежедневно проходящих через неё - это жители. Понятно дело, что за своим инструментом нужно следить и ухаживать.

Когда производитель тестирует свой продукт, он не рассчитывает, что в нём поселятся насекомые или, хуже того, крысы. Наверно, польза профилактики компьютера очевидна, от того как вы относитесь к своему рабочему месту, будет зависеть то, как долго оно вам прослужит. Тем более, уход за материнской платой и внутренностями компьютера не займёт у вас много времени.

Хотя бы раз в месяц, а лучше чаще, полностью отключайте компьютер от сети и снимайте крышку с блока питания. В любом компьютерном магазине вы сможете купить баллон со сжатым воздухом, либо можете воспользоваться пылесосом, настроенным на выдув. Обязательно продуйте все радиаторы и уголки системного блока, избегая прямого контакта с платами и проводами.

Если вы давно не чистили системный блок, делайте это на улице и в марлевой повязке, чтобы не надышаться пыли. Ни в коем случае не используйте жидкости или аэрозоли. Помните, что пыль в системах охлаждения, да и на самих платах, способствует повышению температуры и может привести к их поломке. Поэтому уборка внутри компьютера - это не прихоть, а, скорее, жизненная необходимость.

Ремонт

Если вы все-таки не смогли уберечь свой компьютер от поломки и не способны определить самостоятельно, какая часть повреждена, лучше воспользуйтесь услугами сервисного центра. В большинстве случаев определить проблему самостоятельно можно, только если сломалось что-то из комплектующих. Если проблема в материнской плате, то с этим справится только электронщик.

Материнская плата - это важнейший компонент, для ремонта которого потребуются
специальные навыки и оборудование. Если же у вас сломался ноутбук, то еще и достаточно много места для его разборки.

Залог успешного ремонта это важнейшей детали - в правильной диагностике и поиске неполадок. Самой большой ошибкой рядового пользователя станет попытка самостоятельного ремонта. В таком случае человек может не только не починить плату, но и довести её до состояния, когда её придётся выкинуть на помойку.

Если же у вас появился сбой в работе ноутбука, как можно скорее доставьте его в сервисный центр. Материнская плата для ноутбука - сложный для замены элемент. Поэтому игнорирование мелких сбоев может привести к тому, что, оставшись безучастным к ошибке один раз, вам придется столкнуться с более серьёзными проблемами.

Важно осознавать, что материнская плата - это основная составляющая стоимости ноутбука. Поэтому при сбоях лучше обращаться к профессионалам сразу и не затягивать, они помогут вернуть вам ноутбук к жизни при минимальных затратах.

Заключение

Итак, материнская плата - это основа жизни вашего компьютера. Многие программисты утверждают, что у компьютеров есть своя душа и характер. Они признают только одного хозяина. Если поверить в эту теорию, то душа компьютера находится именно в материнской плате.

Выбранная с душой и вниманием материнская плата, при должном уходе, прослужит вам долго, несмотря на её стоимость или составляющие. О ней надо заботиться, ухаживать и тогда она прослужит вам очень долго. Никогда не стесняйтесь обращаться к специалистам и не проводите её ремонт самостоятельно.

Следуя советам этой статьи, вы без труда сможете собрать свой компьютер и не волноваться о том, что он вдруг откажет вам в самый неподходящий момент.

Наше Вам с кисточкой, товарищи дорогие и не очень! :)

Как Вы знаете на сайте Заметки Сис.Админа проекта есть , которая обновляется по мере сил и возможностей, которые бывают не всегда.

Сегодня наши руки свободны и мы, с большим удовольствием, вновь заглянем под капот своего железного коня и разберемся с материнской платой, а так же всеми её причиндалами. Первая часть статьи, если Вы помните, уже была " " и сегодня как раз у нас её продолжение.

Собственно, думаем, что Вы все уже прильнули к голубым экранам мониторов (или чего у Вас там), а посему начинаем.

Материнская плата: что, к чему и почему?

Повествование же хочется начать с одного обывательского разговора двух "системщиков". Так вот, встречаются как-то два перца и один другому говорит: ”У меня вчера мать сдохла, я мозги вынул, заменил и все стало летать”. Случайному слушателю может показаться, что человеки несут какой-то бред и вызвать полицию как такое вообще можно говорить? Однако подумав, таки понимаешь, что встретились два админа и говорят они про материнскую плату, что в простонародье зовут “мать”. Собственно, последней, как Вы уже поняли, и посвящена эта статья.

Материнская плата (motherboard/system board ), – альфа и омега любого персонального компьютера. Именно на ней находятся все жизненно-важные компоненты, необходимые для “вдыхания” жизни в Ваш компьютер. Материнка, – это скелет, к которому крепится все остальное, а посему, если он изначально шаткий, то на выходе получается “так себе человек” (слабый комп). Поэтому, если хочется долгое время обладать конкурентно способной машиной, очень важно уметь правильно выбирать и разбираться во всех внутренностях материнской платы. Этим нам и предстоит заняться далее.

Думаю Вы в курсе, что ПК – это комплекс из множества компонентов, каждый со своими ролями и функциями. Так вот, миссия материнки заключается в налаживании взаимодействия (диалога) между огромным количеством разных модулей компьютера. Именно от её характеристик зависит живучесть Вашего железного коня, т.е. как долго он сможет адекватно (без лагов и тормозов) тянуть свою лямку.

К особенностям материнской платы (МП) можно отнести то, что она:

• Позволяет очень сильно варьировать различные компоненты (принцип дополнения и взаимозаменяемости);
• Поддерживает один тип процессора и несколько видов памяти;
• Чтобы работали правильно и сообща МП, корпуса и блоки питания, они должны быть совместимы.

Также необходимо знать, что материнки бывают, условно, двух видов (хотя, как правило, уже давно делают комбо из этих двух):

• Интегрированные (integrated motherboard ), – большинство ее компонентов припаяны на борт платы, в отличие от карт расширения, которые являются съемными. Главное преимущество таких плат – это их портативность и более дешевое производство. Недостатком является то, что если один компонент крякнет, придется менять всю плату целиком (привет ноут/нетбукам).
• Неинтегрированные (non-integrated motherboard ), – имеет слоты расширения с некоторыми несъемными компонентами (видеокарта, дисковые контроллеры). Основной плюс – гибкость по отношению к замене неисправных компонентов. Когда плата расширения неисправна она может быть легко заменена.

Примечание:
Для более мощного усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы.

Форм-факторы материнской платы
При выборе материнской платы необходимо помнить о таком ее параметре, как форм-фактор. Эта характеристика отвечает за возможность впихнуть мать в корпус своего железного коня. Т.е, - внимание!, - не каждая материнка может быть установлена в Ваш системный блок. Чтобы не происходило плясок с напильником вокруг корпуса и МП, необходимо разбираться в ее антропометрии (размерах). Давайте разберем это подробней.

Форм-фактор – заложенные производителем (в процессе проектирования) линейные размеры и положение компонентов устройства. На данный момент существует следующая классификация основных (наиболее ходовых) форм-факторов.

Вам не обязательно знать конкретные цифры линейных размеров, - просто помните при покупке, что у каждой материнской платы имеется свой форм-фактор и её можно воткнуть только в определенный тип корпуса ПК.

Материнская плата состоит из? Компоненты материнки.
Основной базой, фундаментом, подложкой МП является многослойный текстолит, на котором расположены различные конденсаторы, транзисторы, дорожки для обмена данными и прочие электротехнические элементы. Дорожки располагаются на слоях текстолита, а для их сообщения в последних проделаны специальные отверстия. Современные материнские платы могут содержать до 10-15 слоев.

Вот что собой наглядно представляет текстолит для изготовления мат.плат:

Несмотря на схожесть технологического процесса производства, каждый производитель старается выделится и выпустить свой уникальный продукт. Основными игроками на “рынке мамок” (интересное словосочетание получилось:)) являются: ASUS, Gigabyte, MSI, Intel, Biostar .

Теперь давайте перейдем ближе к телу и рассмотрим внутренности материнки.

Итак, каждый из Вас открыв крышку корпуса своего компьютера может убедиться в наличии внутри платы, надежно закрепленной с помощью маленьких винтов, через предварительно просверленные отверстия. Бегло окинув плату взглядом, мы придем к выводу, что она содержит:

• Порты для подключения всех внутренних компонентов (единый разъем для процессора и несколько слотов под оперативную память);
• Порты для крепления гибких/жестких дисков и оптических дисков с помощью ленточных кабелей;
• Вентиляторы и специальные порты для питания;
• Слоты расширения для подключения периферических карт (видео/звуковые и др. карты);
• Порты для подключения устройств ввода-вывода: монитора, принтера, мышки, клавиатуры, динамиков и сетевых кабелей;
• USB 2.0/3.0 слоты.

Если опустить некоторые детали, то общую схему любой материнской платы можно описать так.

Уверен, что у многих из Вас под капотом находятся материнки не самого последнего образца, а поэтому целесообразнее всего будет рассматривать именно их внутренности, ибо тогда вопросов по типу: “А у меня этого нет” и иже с ними, будет на порядок меньше.

Собственно давайте, для примера, возьмем материнку Asus p8h67-V и опишем все ее видимые составные компоненты (см. изображение, кликабельно).

Это был поверхностный взгляд на системную плату, так сказать вполглаза. Теперь (для особо любопытных и пытливых умов) разберем все внутренности досконально. Также для примера возьмем плату (правда уже по-старей) ASUS P5AD2-E (2006 года выпуска) дабы знать не только, что мы имеем сейчас, но и от чего мы к этому пришли.

Вот как выглядит сама мать:

Согласитесь, довольно приятно, когда ты сам разбираешься во всем своем железе и можешь рассказать про каждый момент свою мини-историю. Это не только огромный плюс в сторону хозяйственности владельца ПК, но и гарантия того, что Вы сможете на адекватном языке объяснить в сервисном центре, что случилось с материнкой, если она выйдет из строя.

Собственно теперь давайте пройдемся по каждому компоненту в отдельности, смакуя все его подробности (перечисление идет по часовой стрелке с верхнего угла).

№1. Слоты расширения
Слоты расширения, – шины на материнке, предназначенные для подключения к ней дополнительных плат. Примерами могут служить:

• PCI, – 32 -х разрядная (133 Мбит) шина (также доступна в 64 -битном варианте), используемая в ПК конца 90 -х начала 2000 годов. Она соответствует стандарту PnP (plug and play) и не требует наличия дополнительных перемычек и микропереключателей. На платах часто описывается, как PCI4, PCI5 и PCI6.
• AGP, - Accelerated Graphics Port , представляет собой выделенный канал “point-to-point ”, позволяющий графическому контроллеру получать прямой доступ к системной памяти. Канал AGP составляет 32 -бита и работает на частоте 66 МГц. Общая пропускная способность 266 Мбит, что значительно больше, чем ширина полосы PCI ;
• PCI Express, – последовательная шина, пришедшая на замену PCI и AGP . Доступна в различных форматах: x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32 . Данные, передаваемые по PCI-Express отправляется по проводам, называемым полосы движения в режиме полного дуплекса (в обоих направлениях одновременно). Каждая дорожка обладает пропускной способностью около 250 MBps , а спецификации могут масштабироваться от 1 до 32 полос.

Выглядят все эти слоты так.

№2. 3-х пиновый разъем для подключения питания вентилятора
Корпусный (системный) вентилятор - помогает привести воздух внутрь, а также принять горячий воздух из корпуса. Корпусный вентилятор (fan ) чаще всего имеет размеры 80 мм, 92 мм, 120 мм и ширину 25 мм.

№3. Задний блок разъемов (back pane connectors)
Соединение (connect ) – это связь м/у вилкой и гнездом. Все периферийные устройства (например, мышь, клавиатура, монитор) подключаются к компьютеру именно таким образом. Вот так выглядит стандартная задняя стенка с блоком разъемов корпуса ПК.

№4. Радиатор (heatsink)
Радиатор, - рассеиватель тепла, предназначен для того, чтобы держать горячий компонент (например, такой как процессор) в прохладе. Есть два типа радиаторов: активные и пассивные. Активные используют мощность воздуха и это обычные охлаждающие устройства в виде вентилятора на шарикоподшипниках и самого радиатора. Пассивные радиаторы же не имеют механических компонентов вообще и рассеивают тепло посредством конвекции. Вот так выглядят разные типы радиаторов (правильнее сказать, - речь идет про системы охлаждения).

№5. 4-х контактный (P4) разъем питания
P4 cable connector - 12V кабель питания имеет 2 черных провода (земля) и два желтых +12 VDC.

№6. Индуктор
Электромагнитная катушка – медь в цилиндрической форме вокруг железного сердечника для хранения магнитной энергии (дроссель). Используется для удаления всплесков напряжения и провалов мощности.

№7. Конденсатор (capacitor)
Этот компонент состоит из 2 -х (или набора из 2 -х) токопроводящих пластин с тонким изолятором м/у ними и завернутый в пластмассовый/керамический контейнер. Когда конденсатор получает постоянный ток (DC), положительный заряд накапливается на одной из пластин (или набор пластин), а отрицательный заряд накапливается на другой. Этот заряд остается в конденсаторе, пока тот не разрядится.

Электролитический конденсатор, – больше по ёмкости, но в меньшем корпусе является другим самым распространенным типом конденсатора. Как и любой компонент ПК он может выйти из строя (выражение конденсатор прошит) и компьютер перестанет быть загрузочным. В таком случае его необходимо заменить, правда своими ручками это могут сделать единицы. Поэтому лучше довериться электронных рук мастеру.

№8. CPU Socket
Сокет, – гнездо подключения процессора к материнской плате. Содержит определенное число ножек, что позволяет установить в мат.плату только “камень” определенного формата (число ножек соответствует числу дырочек сокета). Надо сказать, что по мере развития ПК сокеты менялисьвесьма часто. Вот лишь малая их часть:

№9. Northbridge (северный мост)
Мосты, – этим специфическим термином обозначается набор микросхем, которые отвечают за работу всех компонентов платы и, в том числе, их эффективной связи с процессором. Северный + южный мосты образуют чипсет. Это два отдельных юнита, на которых возложено множество функций, например, управление работой кэш-памяти, системной шины и загрузкой множества периферийных компонентов/устройств. Без мостов, персональный компьютер был бы обычной грудой железа, неспособной выполнить какие-либо действия. Northbridge обеспечивает работу более скоростных устройств, а его визави, южный мост – менее скоростных.

Для более лучшего понимания приведем схему размещения обоих мостов относительно компонентов материнской платы.

Название мосты получили из-за своего географического расположения на материнке. Северный залегает под процессором в верхней части платы и, как правило, использует дополнительное охлаждение. Южный, соответственно внизу (на юге от шины PCI ) и обходится без охлаждения. Northbridge больше своего собрата и является самым близким к процессору и памяти. CPU с северным мостом может взаимодействовать по следующим интерфейсам: FSB, DMI, HyperTransport, QPI .

Стоит сказать, что производители постоянно ищут все новые способы улучшения производительности и снижения общей стоимости и, как вариант, они со временем стали переносить контроллер памяти из северного моста в кристалл процессора. В современных процессорах (в частности Core i7 ) графический контроллер также вшивается в сам камень. Такие технологии позволили отказаться от использования северного моста в принципе и он постепенно канет в лету, оставшись только в наших воспоминаниях:).

№10. Винтовые отверстия (screw hole)
Металлические (реже пластиковые) винты, которые крепят материнскую плату к корпусу. В процессе установки платы в корпус, она устанавливается по месту (дырочки на плате к дырочкам корпуса) и привинчивается винтами. Каждая материнская плата имеет несколько отверстий, которые надежно держат ее на месте.

№11. Слоты под память
Слоты оперативной памяти используются для подключения оперативной памяти, т.е модулей, в которых хранятся выполняемые компьютером операции. В среднем количество слотов под память может достигать от 2 до (в материнках высокого класса иногда больше). Помимо количества слотов, различают типы памяти. Наиболее распространенными, в настоящее время, типом памяти настольных ПК является DDR за номерами 2, 3 и 4 .

При покупке нового компьютера или мат.платы, необходимо обращать самое пристальное внимание на типы поддерживаемой её памяти. В противном случае даже напильник не поможет Вам засунуть память в “не того” типа разъемы (хотя может помочь молоток и скотч). Наличествуемое количество слотов памяти материнской платы говорит о возможности наращивания оперативного потенциала ПК. Поэтому, чем больше слотов и чем свежее поддерживаемый ими стандарт, тем на дольше хватит мощи Вашего железного коня.

Выглядят они по-разному, в нашем случае так:

№12. Super I/O (SIO)
Интегральная схема материнской платы, которая ответственна за обработку более медленных и менее видных устройств ввода/вывода. Сегодня по-прежнему используется ПК, чтобы поддерживать старые унаследованные устройства.

К устройствам, обрабатываемым схемой относят:

• Контроллеры флоппи-дисков;
• Игровой/инфракрасный порты;
• Клавиатура и мышь (не USB );
• Параллельный/последовательный порты;
• Часы реального времени;
• Датчик температуры и скорости вращения вентилятора.

Найти на материнке можно по названию производителя, в частности: Fintek, ITE, National Semiconductor, Nuvoton, SMSC, VIA, и Winbond .

№13. Коннектор для подключения флоппи дисков
Довольно раритетный, но всё еще (прямо чудо какое-то) встречающийся в наше время компонент материнской платы. Гибкий плоский кабель, который позволяет подцепить один или несколько гибких дисков. Дисковод флоппи диска определяется на компьютере как диск А . Стандартный разъем для подключения флоппика содержит 34 штифта-ножки.

№14. ATA (IDE) коннектор
Уже устаревший стандартный интерфейс для подключения жестких дисков к материнской плате. Бывает primary/secondary и позволяет с помощью перемычки задать ведущий и ведомый жесткие диски. На замену ему давно пришел разъем SATA .

№15. 24-пиновый разъем питания ATX
Крупнейший из разъемов, запитывающий материнскую плату (соединяет её с блоком питания). Раньше такой кабель имел 20 дырочек, сейчас, как правило, 24 . Источник питания с 24 -контактным разъемом можно использовать на материнской плате с 20 -контактным разъемом, оставив четыре дополнительных контакта, неподключенными. Если Вы используете блок питания, который не имеет 24 -контактного разъема, то Вам необходимо приобрести новый блок.

№16. SATA
Serial ATA – замена параллельного интерфейса ATA (он же вышеупомянутый IDE ). Интерфейс SATA (Revision 1.0 ) обладает пропускной способностью в 150 Mбайт/с и предлагает обратную совместимость для существующих ATA устройств. Отличительной особенностью является отсутствие громоздких кабельных лент (заменены на тонкие кабели), что обеспечивает помимо большей пропускной способности еще и лучшую циркуляцию воздуха в корпусе. Новые ревизии SATA предусматривают пропускную способность до 800 Мбайт/с. Помимо внутреннего решения SATA поддерживает подключение внешних SATA дисков через интерфейс ESATA . Последнее очень удобно и позволяет не вскрывая корпуса подцепить сторонний винт и перекинуть необходимую информацию на высокой скорости.

Часы реального времени, энергонезависимая память или CMOS RAM . CMOS (комплементарный металло-оксидный полупроводник) – полупроводниковая микросхема, запитываемая от круглой CMOS батарейки. Она хранит такую информацию, как системные дата и время, а также настройки системы аппаратных компонентов компьютера. Чтобы произвести полный сброс BIOS с восстановлением всех заводских настроек необходимо, либо вынуть батарейку (и затем поставить на место), либо воспользоваться специальным джампером ClearCMOS . Время жизни CMOS -батрейки в среднем составляет 10 лет.

№18. -массив
Специальный избыточный массив из нескольких дисков под управлением контроллера, предназначенный для ускорения производительности дисковой памяти. Обычно используется га серверах и высокопроизводительных ПК. Существует большое количество версий RAID , каждая из которых предназначена для решения задач по увеличению производительности своими методами. Чтобы пользоваться преимуществами увеличенной дисковой производительности, необходимо иметь в наличии, как минимум два диска.

№19. Разъемы системной панели
FPanel или разъемы передней панели. Это то, что управляет работой кнопок питания, сброса, светодиодов LED"s (индикаторы активности ЖД и питания), внутренним динамиком. Кабели передней панели представляют собой системы из цветных и ч/б проводов (черный и белый провода заземления, цветной – питания).

№20. FWH (FirmWare Hub)
Является частью архитектуры Intel Accelerated Hub Architecture , которая содержит в одном компоненте системный BIOS и интегрированный видео BIOS (выделенный BIOS видеокарты компьютера). Концентратор подключается непосредственно к I/O Controller Hub .

№21. Southbridge (южный мост)
Южный мост (концентратор ввод-вывода, ICH ), – это интегральная схема, которая отвечает за управление жесткими дисками, связь с медленными устройствами, платами расширения и обмен данными с северным мостом. Северный и южный мосты общаются с собой посредством шин DMI, HyperTransport (пришедшим на смену PCI ).

Чаще все именно южный мост выходит из строя, принимая первым все удары (в т.ч. тепловые) периферийных компонентов. Если “южанин” выйдет из строя, то, как правило, придется менять целиком всю материнку.

№22. Последовательные (COM) порты
Асинхронный порт, используемый для подключения устройств с последовательным интерфейсом к компьютеру. Передает один бит за один раз.

К наиболее распространенным устройствам, которые можно подключить к последовательным портам, относятся:

• Мышь, не имеющая разъема PS/2 или USB ;
• Модем;
• Сеть – которая позволяет соединить два компьютера вместе для передачи данных м/у собой;
• Старые принтеры и плоттеры.

№23. Порт 1394 и порт USB. 1394 header и USB header.
Порт FireWare предназначен для обмена цифровой информации м/у ПК и другими электронными устройствами. Важный порт для людей, увлекающихся видеосъемкой, который позволяет передать на ПК отснятый на камере, материал. Также порт 1394 используется для захвата видео. Может выпускаться как отдельный контроллер PCI IEEE1394 , а может быть интегрирован в материнку.

Порт USB (universal serial bus) – универсальная последовательная шина передачи данных для средне/низко скоростных периферийных устройств. Такой порт позволяет подключать периферия без собственного источника питания. В современном ПК их может быть до 10-15 штук.

1394 header и USB header – это “соединительные пальцы” в старых материнских платах, которые предназначались для подключения дополнительных портов, будь то 1394 или USB . На материнке они выглядят так.

№24. Перемычки
Перемычки позволяют компьютеру замыкать электрическую цепь и течь электричеству только в определенные разделы платы. Они состоят из множества мелких штырьков, которые могут быть обернуты в пластиковый футляр. Перемычки также используются для настройки параметров периферийных устройств (жесткие диски, звуковые карты и тп). Сегодня большинству пользователей уже не нужно управлять перемычками на материнской плате, они все чаще используются для задания primary (главного) и secondary (ведомого) диска.

№25. Integrated circuit (интегральная микросхема)
Микрочип – представляет собой площадку, содержащую множество схем, путей, транзисторов и других электронных компонентов, которые работают сообща для выполнения определенной функции или ряда функций. Интегральные схемы – это строительные блоки компьютерного железа. Так выглядит микрочип на печатной плате.

№26. SPDIF
Digital Interconnect Format – интерфейс для передачи цифрового аудио в сжатом виде м/у аудио оборудованием и системами домашнего кинотеатра. Интерфейс, для передачи аудио, может использовать коаксиальный кабель или оптоволоконный кабель. Ноутбуки и качественные звуковые карты имеют этот разъем в виде отдельного входа/выхода. На материнской плате он подписывается, как SPDIF_IO .

№27. CD-IN
4 -х контактный аудио разъем оптического привода. CD-IN позволяет выводить звук напрямую с обычных CD -дисков, привода.

Ну как, Вам наш объемный мануал по начинке материнской платы? По-моему впечатляет. Стоит сказать, что многие разъемы и компоненты платы уже устарели и их теперь редко можно встретить в современных материнках, однако знать их, по меньше мере, будет полезно.

Где лучше всего купить мат.плату?

Если Вам лень ждать новых статей по мат.платам и вы решили уже бежать покупать, то в первую очередь рекомендуем три магазина, примерно с равной степенью качества:

• , - для тех, кто не боится покупать за рубежом и экономить деньги. Есть много , несколько популярных марок, да и вцелом приятный магазин, где идут постоянные и прочее;
• , - пожалуй, лучший выбор с точки зрения соотношения цена-качество SSD (и не только). Вполне внятные цены, хотя ассортимент не всегда идеален с точки зрения разнообразия. Ключевое преимущество, - гарантия, которая действительно позволяет в течении 14 дней поменять товар без всяких вопросов, а уж в случае гарантийных проблем магазин встанет на Вашу сторону и поможет решить любые проблемы. Автор сайта пользуется им уже лет 10 минимум (еще со времен, когда они были частью Ultra Electoronics ), чего и Вам советует;
• , - один из старейших магазинов на рынке, как компания существует где-то порядка 20 лет. Приличный выбор, средние цены и один из самых удобных сайтов. В общем и целом приятно работать.

Выбор, традиционно, за Вами. Конечно, всякие там Яндекс.Маркет "ы никто не отменял, но из хороших магазинов я бы рекомендовал именно эти, а не какие-нибудь там МВидео и прочие крупные сети (которые зачастую не просто дороги, но ущербны в плане качества обслуживания, работы гарантийки и пр).

Послесловие

Очередная техническая заметка готова и, надеемся, что она кому-то действительно пригодится. На этом цикл про мат.платы, пока еще, не заканчивается, равно как и статьи по железу вообще.

Теперь Вы знаете, что у Вас обитает под капотом и можете вполне шустро назвать любой компонент там находящийся, а это сильно поможет Вашему общению с ПК и сделает его по-настоящему персональным.

На сим всё. Оставайтесь с нами! ;)

PS : Как и всегда отписываем комментарии, вопросы и прочее разное, то добро пожаловать в комментарии.
PS2 : За существование данной статьи спасибо члену команды 25 КАДР.

Основная плата компьютера, благодаря которой подключаются все прочие аппаратные составляющие. Материнская плата позволяет другим частям компьютера взаимодействовать между собой, и получать необходимое для работы питание . Необходимо знать, какими техническими характеристиками обладает материнская плата, принцип ее работы и устройства.

Основные компоненты

Вы наверняка уже видели материнскую плату - она имеет прямоугольную форму, чипы и слоты для подключения устройств. Выполнена она из многослойного текстолита, в котором монтируются контакты и передающие дорожки.

Выделяют три основных компонента:

1. Северный мост
2. Южный мост
3. Чипсет

Северный мост

Специальная микросхема, монтируемая на материнскую плату. Основная задача северного моста - управлять работой оперативной памяти, центрального процессора и видеокарты. На многих моделях мат. плат, северный мост обеспечивают дополнительным охлаждением. Это связано с большим потреблением энергии.

Южный мост

Аналог северного моста. Эта микросхема отвечает за управление работой жесткого диска, интерфейсов (USB, PCI и пр.), управление BIOS.

Чипсет

Общий набор управляющих микросхем, установленных на материнской плате, называют чипсетом. От модели чипсета зависит то, какую модификацию центрального процессора можно установить на данную мат. плату.

Вот пример популярных чипсетов производства компании Intel - Intel Z87 , Intel Q87 , Intel Q85 .

Интерфейсы

Немаловажной характеристикой современных материнских плат, является список установленных интерфейсов. Это разъемы для подключения внешних устройств, плат расширения и тд. Их условно можно разделить на внешние и внутренние интерфейсы.

Внешние интерфейсы

Это все разъемы, которые доступны с внешней стороны материнской платы, и видны для пользователя.

USB

Универсальный интерфейс, к которому подключаются большинство современных устройств.

В настоящее время существует два типа - USB 2.0 и USB 3.0. Последние имеют более высокую скорость передачи данных, и чаще всего помечены синим цветом. Скорость может достигать порядка 5 Гигабит в секунду.

Таких интерфейсов на персональных компьютерах или ноутбуках, как правило, 2 и более. Компьютерные мыши, клавиатуры, flash-карты, модемы, принтеры - все эти устройства чаще всего подключаются именно через USB. Поэтому при выборе ПК, на эту характеристику мат. платы нужно обращать особое внимание. Учитывайте количество портов USB - их должно хватить для подключения всех устройств, которые вам необходимы.

PC/2

Устаревшие порты - использовались для подключения клавиатуры и мыши.

3.5 дюймовые разъемы

Используются для подключения звуковых устройств - наушники, микрофон, гарнитура.

COM-порты

Устаревший интерфейс, использовался для подключения модемов, принтеров и тд.

Ethernet

Разъем для подключения сетевых кабелей. Используются для настройки локальной сети LAN, и подключения к Интернет.

На рисунке ниже отображены рассмотренные интерфейсы. Номерами отмечены:

1. PC/2
2. COM
3. USB
4. LAN
5. 3.5 разъемы.

Внутренние интерфейсы

Разъемы находящиеся на самой материнской плате. Одна из важных характеристик.

PCI и PCI-express

Разъемы используемые для подключения плат расширения - видеокарты, звуковые карты, модемы и тд.

Разъем для подключения плат оперативной памяти

Ниже на рисунке представлены разъемы на материнской плате Gigabyte.

Прочие характеристики

Какие технические параметры нужно иметь ввиду, при выборе материнской платы.

Поколение процессора

В описании должны быть указаны процессоры, которые можно установить на данную материнскую плату. Возможно будет указан тип разъема. Тогда вам нужно выбирать процессор, совместимый с ним.

Максимальная тактовая частота

Этот параметр также нужно учитывать при выборе процессора. Если вы попробуете установить ЦП, который работает с большей тактовой частотой, чем может поддерживать ваша материнская плата, он не сможет функционировать.

Системная шина

Набор элементов, которые осуществляют передачу данных между центральным процессором, и прочими устройствами (жесткий диск, оперативная память). Чем выше показатель скорости системной шины, тем большую производительность можно ожидать от компьютера в целом.

Форм фактор

Данная характеристика означает габариты системной платы, и соответственно доступные для установки системные блоки (размер и форма).

Существуют следующие варианты.

1) Прежде всего - поколением процессора, под который она предназначена. Специальная материнская плата существует для каждого поколения процессора. Установить процессор одного поколения в материнскую плату другого чаще всего просто невозможно.

2) Диапазоном поддерживаемых процессоров в рамках одного поколения. Чем дороже и качественнее плата, тем больше процессоров она сможет поддержать.

3) Частотой системной шины. Это - величина, прямо связанная с частотой и скоростью процессора. Процессор фактически умножает рабочую частоту материнской платы - в 2, 3 и более раз (на выборе сочетания одного из коэффициентов с частотой системной шины и основан способ так называемого разгона процессоров.

4) Базовым набором микросхем - чипсетом. Для каждого типа материнской платы существует несколько основных чипсетов, различающихся по предоставляемым ими возможностям и, соответственно, ценам.

5) Фирмой-производителем.

6) Форматом материнской платы (форм-фактором), то есть способом расположения на плате основных микросхем, слотов и т.д.

7) Базовым набором слотов и разъемов. При выборе платы следите, чтобы на ней имелось достаточно всех необходимых слотов.

8) Наличием интегрированных устройств. На многих современных материнских платах вы можете встретить целый ряд "встроенных" устройств - таких, например, как видеокарта и звуковая плата.

9) Поддержкой режима SATA(последовательный интерфейс), обеспечивающего возможность работы с "быстрыми" жесткими дисками.

10) Поддержкой "зеленого" (Green) режима экономии электроэнергии.

Микропроцессоры. Структура Intel x86: УУ, АЛУ, память, интерфейс. Классификация по архитектуре системы команд: CISC и RISC. Параллельная архитектура.

Центральный процессор (ЦПУ, CPU, от англ. Central Processing Unit) - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров (МП).

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.

Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённогоДжоном фон Нейманом .

Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.

Этапы цикла выполнения:

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяетсятактовым генератором . Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называетсятактовой частотой .

Основные компоненты микропроцессора

Устройство управления (УУ) – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки Э
ВМ

Регистр команд – запоминающий регистр, хранит код команды: код выполняемой операции и адреса операндов

Дешифратор операции – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов

ПЗУ микропрограмм – хранит управляющие сигналы, необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации

Узел формирования адреса - устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП

КШД, КША и КШИ – часть внутренней интерфейсной шины микропроцессора

А
рифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

Микропроцессорная память (кэш) – предназначена для кратковременного хранения информации, участвующей в вычислениях в ближайшие такты работы процессора. Имеет небольшой объём (до нескольких Мб), но очень высокое быстродействие (время доступа измеряется нс).

Интерфейсная часть микропроцессора – предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для формирования полных адресов операндов и команд.

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (pipelining ) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды изОЗУ , дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера.

После освобождения k -й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной вn ступеней займётn единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт n единиц времени (так как для выполнения команды по прежнему необходимо выполнять выборку, дешифрацию и т. д.), и для исполненияm команд понадобится единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполненияm команд понадобится всего лишьn +m единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:

простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами);

ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд, out-of-order execution);

очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода.)