Что такое материнская плата и как она устроена

Что такое материнская плата и как она устроена

Материнская плата (Motherboard) в компьютере – это пластина текстолита с медными проводниками и припаянными к ним деталями и разъемами.

Материнская плата

Это основная, выражаясь суконным официальным языком, сборочная единица компьютера.

В ее разъемы вставляется все остальное – процессор, оперативная память, платы расширения и, посредством гибких шлейфов, накопители и считыватели данных.

К ней же подключаются и всевозможные внешние устройства – манипулятор «мышь», клавиатура, монитор, принтеры, сканеры, коммутационные устройства локальной вычислительной сети (ЛВС) и т.п.

Разъем блока питания

Для питания электроники материнской платы используется источник вторичного электропитания (в просторечье – «блок питания»), который присоединяется к материнской плате посредством специального стандартизированного разъема.

При этом применяется так называемая «защита от дурака». Разъем имеет ключи, и вставить его можно только одним определенным – правильным – образом. Подобным же образом устроены и другие разъемы. Такой подход предотвращает выход из строя дорогостоящих компонентов и внешних устройств.

Импульсный стабилизатор

Импульсный стабилизатор

Электронику материнской платы можно условно разделить на несколько частей.

Одна из них – импульсный стабилизатор питания ядра процессора. Дело в том, что блок питания компьютера выдает напряжения +3,3 В, +5 В, +12 В, -12 В, и это жестко закреплено стандартами. А для питания ядра (ядер) процессора используется напряжение немногим более 1 В.

Процессор может потреблять мощность в десятки ватт, т.е. через стабилизатор проходят токи в десятки ампер! Стабилизатор сделан на полевых транзисторах (ПТ) и расположен обычно в непосредственной близости от процессора. Это, пожалуй, самая нагруженная часть, и вероятность выхода ее из строя повышена.

Чаще всего выходят из строя конденсаторы фильтра, реже – пробиваются полевые транзисторы. В фильтре применяются специальные электролитические конденсаторы – с малым ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением). Несмотря на низкие значения этой величины (сотые доли Ома), конденсаторы все равно работают в тяжелом режиме.

Именно стремлением понизить общую величину ESR и вызвано применение нескольких конденсаторов, включенных параллельно (а не одного-двух большей емкости). Их эквивалентные сопротивления также включены параллельно, поэтому общая величина ESR уменьшается. Чем меньше величина эквивалентного сопротивления, тем меньше будет греться конденсатор.

Читать статью  Что хранится на материнской плате компьютера

BIOS и CMOS

Микросхема BIOS

На материнской плате имеется микросхема BIOS (Basic Input-Output System, базовая система ввода-вывода).

Материнская плата содержит в себе несколько подсистем, и все они должны быть определенным образом настроены.

Некоторые опции могут быть отключены, например, встроенный графический адаптер (в случае использования внешней видеокарты).

Настройки BIOS хранятся в CMOS-микросхеме, которая питается от литиевого элемента 2032 напряжением 3 В (свежая батарея имеет напряжение 3,3 В), если компьютер выключен. Если он включен, питание осуществляется от блока питания компьютера. Если вынуть батарейку, микросхема «забудет» настройки.

Литиевый элемент 2032

Однако в настоящее время это не приводит к катастрофическим последствиям, ведь тип винчестера и все остальное, необходимое для загрузки системы, определяется в большинстве случаев автоматически.

Но время и дата, естественно, сбросятся.

Микросхема CMOS потребляет очень малый ток (меньше микроампера), поэтому энергии элемента хватает на несколько лет. Напряжение на нем постепенно «садится», и когда оно уменьшится ниже 2,8 – 2, 9 В, настройки сбросятся.

В некоторых случаях при севшей батарейке компьютер может не загружаться. В таких случаях он вообще «молчит», и можно сделать ошибочный вывод о неисправности материнской платы. Чтобы исключить эту причину (компьютер может не стартовать или не загружать систему из-за множества других причин), следует вынуть батарейку и повторить операцию загрузки. Если компьютер «поехал», причина была именно в севшем элементе.

Отметим, что первые две цифры маркировки элемента означают его диаметр в миллиметрах (20), две вторые – его его толщину (в десятых долях миллиметра). Чем больше вторая цифра, тем больше его емкость, тем дольше будет работать элемент. Если нет элемента 2032, можно установить элемент 2025, емкость которого несколько меньше.

Интерфейсы IDE и SATA

Разъем IDE интерфейса

Следующая часть – это интерфейсы накопителей и считывателей данных.

В большинстве компьютеров для дома и офиса используются два интерфейса – IDE и SATA.

Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) содержит 40-контактный разъем и подключается к винчестеру или приводу CD/DVD гибким ленточным кабелем. В настоящее время он потихоньку выходит из употребления. Но даже на новых материнских платах он пока присутствует для совместимости со старыми винчестерами и приводами.

Читать статью  Что такое чипсет на материнской плате Как узнать свой или выбрать лучший

И разъем IDE, и разъем SATA (Serial Advanced Technology Attachment) содержат ключи для правильной стыковки. На старых материнских платах имеется два разъема (канала) IDE – первичный (primery) и вторичный (secondary). Обычно рекомендуется винчестер (винчестеры) подключать к первичному каналу, приводы – ко вторичному. Разъем первичного канала часто выделяется синим или красным цветом.

Перемычка Master/Slave на винчестере IDE

К каждому каналу IDE можно подключить два устройства – master (ведущий) и slave (ведомый).

Выбор осуществляется с помощью джамперов (перемычек) на устройствах. Если на одном канале оба устройства будут сконфигурированы как master или оба как slave – ни одно из них работать не будет. Таким образом, одно из устройств должно быть сконфигурировано как master, другое – как slave.

Разъемы интерфейса SATA

Устройства SATA подключается каждое к своему разъему.

SATA – это, в отличие от IDE, последовательный интерфейс, который, тем не менее, обеспечивает бОльшую скорость обмена данными. К настоящему времени почти вытеснил IDE. В настоящий момент идет внедрение уже третьей спецификации – SATA3.

Различные материнские платы могут иметь различное число разъемов SATA. Обычно их не меньше 4-х (на старых материнских платах их могло быть 2).

В старых компьютерах использовались дисководы гибких дисков (Floppy Disk Drive – FDD). Данные при этом хранились на дискетах 5,25 “ емкостью 360, 720 kb и 1,2 Mb и дискетах 3,5 “ емкостью 720 kb и 1,44 Mb.

Дисковод присоединялся к материнской плате гибким 34-контактным шлейфом. FDD характеризовался невысокой скоростью обмена данными и низкой надежностью. К настоящему времени он практически вышел из употребления. Да и как могло быть иначе, если появились винчестеры объемом в терабайты и компактные flash-накопители в сотни гигабайт данных?

Интерфейс PS/2

Интерфейс PS/2

На материнской плате расположены и интерфейсы внешних устройств.

Интерфейсы клавиатуры и манипулятора «мышь» имеют круглые шестиконтактные розетки PS/2 с ключами, окрашенные в разные цвета.

Это тоже защита «от дурака», чтобы не путать разъемы. Разъем «мыши» чаще всего окрашен в зеленый цвет, клавиатуры – в сиреневый.

Клавиатуру и мышь с разъемами PS/2 нельзя подключать и отключать во включенном состоянии – это чревато выходом их из строя. И хорошо еще, если сгорят только сами эти устройства. Хуже будет, если откажет контроллер этого интерфейса на материнской плате. В некоторых случаях этому горю можно помочь – когда питание подключено к соответствующей микросхеме через предохранители.

Читать статью  Что делать, если пролили жидкость на ноутбук или клавиатуру?

Чип-предохранитель интерфейса PS/2

Чип-предохранитель (небольшой «кирпичик», припаянный к плате) имеет очень небольшой номинал и может легко перегореть при «переключательных» манипуляциях.

«Прозвонить» его можно цифровым тестером. При выходе его из строя нужно аккуратно заменить его таким же (или, в крайнем случае, перемычкой из очень тонкого провода). Но лучше не рисковать и не переключать «на ходу».

Отметим, что чип-предохранитель может быть не на каждой плате.

Интерфейс USB

Разъемы USB и LAN

Среди внешних интерфейсов особое место занимает интерфейс USB (Universal Serial Bus, универсальная последовательная шина), который содержит в себе 4 линии – 2 линии питания и 2 линии данных.

Устройства USB можно переключать «на ходу» и это хорошая новость для забывчивых пользователей. Впрочем, интерфейс USB появился уже достаточно давно и успел сменить несколько спецификаций.

Такая возможность обеспечивается, в частности, особой конструкцией разъема. Контакты питания расположены ближе к срезу разъема, чем контакты данных. И при коммутации питание подключается в первую очередь и отключается в последнюю.

Через интерфейс USB можно подключать большое число устройств – принтеры, сканеры, цифровые камеры и – в том числе – мышь и клавиатуру. Так что, если порт PS/2 выжжен, клавиатуру можно подключить через USB. Не все так плохо в этом мире! Раньше для подключения принтеров применялись параллельный (LPT) и – реже – последовательный (COM) порты. К настоящему времени они уже почти вышли из употребления. И это тоже хорошо, ведь при подключении к LPT «на ходу» можно было выжечь и порт, и принтер.

В этом месте, уважаемые читатели, сделаем паузу. Во второй части статьи мы закончим краткое знакомство с устройством материнской платы. Расскажем и о некоторых полезных мелочах, которые известны не всем… Подпишитесь на обновления, чтобы не пропустить интересную статью.

https://vsbot.ru/komputery/tchto-takoe-materinskaya-plata.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *