Ми спробували комп'ютерну материнську плату і подивились, який компонент відповідає за чому, який роз'єм для чого і як працює ця дивовижна структура.
Багато людей складають карту цього ландшафту, але той, хто знає, як виглядає материнська плата, з першого погляду скаже, скільки функцій пропонує модель і в якій якості. В останні роки інтеграційна лихоманка набула ще більш високого рівня, так що все більше контролерів та сервісів додається до центральних блоків (процесор, SoC - система на чіпі), проте материнська плата все ще залишається ключовим компонентом. Це в основному визначає платформу, сумісність, масштабованість та основні послуги. На цій сторінці також знаходяться різні слоти для карт, роз'єми та порти, а також схеми, без яких наша машина не запускалася б.
Якщо виробник заощадить на цьому або щось забуде, ми можемо мати серйозні проблеми. Економія може призвести до недовгого життя, ненадійної роботи, і якщо важливі послуги не враховувати, ми можемо не змогти замінити їх навіть за допомогою додаткової картки. У нашій статті ми розглядаємо кожен квадратний дюйм вдосконаленої материнської плати і показуємо, який компонент або схема для чого використовується. Сюди входять допоміжні модулі, контролери, різні контакти материнської плати та слоти для карт, а також роз’єми.
Це просто складно
Будь то мініатюра, гігантський ПК із баштою чи просто гібридний ноутбук, кожен пристрій має в комплекті материнську плату. На зорі ПК, незважаючи на величезні розміри, не все могло вміститися в цій частині, але це на сьогоднішній день значно змінилося. З одного боку, критично важливі для продуктивності компоненти тим часом були інтегровані в процесор, а з іншого боку, еволюціонували чіпсети материнської плати, залишивши лише кілька додаткових контролерів, які потрібно стиснути. Тим не менше, материнська плата побудована на дуже складній, часто шестишаровій друкованій платі, після того як багато сигналів повинні передаватися з однієї точки в іншу.
Материнська плата взаємодіє з процесором через чіпсет, який збирає сигнали від найважливіших компонентів, і сьогодні відеокарта - яку багато хто називає другою за важливістю виконуваною програмою - безпосередньо підключена до центрального процесора. Слово "чіпсет" - давня назва; сьогодні одного чіпа достатньо для всього, що називається концентратором платформи. Він підключається до центрального процесора за допомогою ліній PCIe і визначає основні характеристики материнської плати, а також комп'ютера.
Стильно з верхньої полички
Для того, щоб показати всі важливі компоненти, роз'єми та компоненти, ми шукали материнську плату, на якій усі існуючі сучасні функції були втиснуті у виробника. Незабаром ми знайшли ідеальну модель: отруйний лист Asus Maximus VIII Extreme, натомість ми нічого не пропускаємо. На цій материнській платі ми отримуємо найкращу якість від усіх контролерів, ми також знаходимо найновіші з портів, USB Type-C та U.2, охолодження абсолютно велике, секція налаштування також досить потужна, а в коробці інші корисні і вражаючі доповнення, які ми виявили, добре показують, де на початку 2016 року знаходиться виробництво материнських плат. Цього разу платформою є Intel, яка є найсучаснішою ітерацією з чіпом Z170 та сокетом LGA1151.
Список компонентів
Кожна материнська плата унікальна, не існує двох однакових моделей, однак основні компоненти, базові інтегровані контролери, можна знайти на кожній, незалежно від платформи, сокета, покоління. Ми проходимо через них, починаючи від сокета процесора.
Розетка процесора: У 99% випадків ми знаходимо процесорне гніздо в спеціальному місці на материнській платі, а інтегрований (припаяний до друкованої плати) процесор на менших платах. Це в основному визначає, для якої платформи призначена материнська плата, а також те, яке використання та продуктивність ми можемо очікувати. З боку Intel поширені сокети LGA1150/1151, які приймають широкий спектр процесорів - від недорогих процесорів початкового рівня до високопродуктивного Core i7. Що стосується AMD, варто відзначити FM2 + для APU (прискорений процесор) і AM3 + для більш потужних процесорів (нам доведеться почекати принаймні до кінця року для AM4, що включає все). Дуже важливо правильно вибрати розетку, оскільки між ними немає проходу.
Роз'єми DIMM: Поруч із розташуванням процесора знаходяться сокети DIMM, які приймають модулі системної пам'яті. За невеликими винятками, ми завжди отримуємо їх попарно, оскільки контролери пам'яті, інтегровані в сучасні процесори, є дво- або чотириканальними і можуть забезпечити свою максимальну продуктивність за допомогою парної кількості модулів оперативної пам'яті однакової ємності. Існує також кілька типів сокетів DIMM, серед яких DDR3 є загальним, але для процесорів Intel LGA2011-v3/LGA1151 ми вже можемо використовувати модулі DDR4 (також), які забезпечують більшу пропускну здатність при меншому споживанні енергії. Також немає переходу між цими стандартами, що означає, що DDR3-RAM і DDR4-RAM не сумісні з сокетами DIMM (або).
Схема VRM: Досі залишаючись поруч із сокетом процесора, ми знаходимо один з найважливіших розділів, де важливо не економити на виробнику. Це схема регулятора напруги, яка перетворює базову напругу від джерела живлення до рівня, необхідного для процесора, пам'яті та інших компонентів. Якісні компоненти та хороша конструкція гарантують стабільність та безшумність вироблених сигналів. Найменші коливання або шуми в роботі процесора викликають помилки, транзистори не замикаються належним чином, і машина замерзає, наші дані втрачаються. Звичайно, процесори також мають належну стійкість до несправностей, а схеми VRM перекалібровані виробниками, але неякісні компоненти не можна усунути.
На щастя, тепер нам менше турбуватися про те, може бути регулятор напруги неякісним чи ненадійним. Виробники перейшли на твердотільні конденсатори майже на кожній материнській платі, які є набагато надійнішими, ніж електролітичні конденсатори, що використовувались у минулому (докладніше див. У нашому вікні). Необхідно також забезпечити охолодження, оскільки окрім частини тепла, яке генерується процесором, що залишає тут, схема VRM може також виробляти значне тепло. Схема VRM, яка підтримується при досить низькій температурі, роками служить стабільнішою, ніж основний розчин, який залишається без охолодження.
Чіпсет: Чіп управління материнською платою підключається до процесора і передає через нього дані, отримані від периферії. Сьогодні для цього завдання достатньо однієї мікросхеми, але ця досить складна: на додаток до контролера SATA (навіть з функцією RAID), він обробляє BIOS/UEFI, аудіокодек та контролер локальної мережі, USB і контрольні карти, вставлені в PCIe слоти. Можна бачити, що швидкість цього чіпа дуже важлива, але в той же час його робота передбачає генерацію тепла, тому контролер материнської плати завжди охолоджується ребром відповідного розміру.
Вбудовані контролери: Не всі контролери вміщуються в мікросхемі управління материнською платою та процесорі, тому вони вирішуються окремими виробниками мікросхем. Це також дозволяє диференціювати, тому дешеві материнські плати можуть мати простіші, низькоякісні засоби управління, а більш дорогі плати можуть мати якісні, більш обізнані версії. Як правило, аудіокодеки та контролер локальної мережі вирішуються таким чином, і іноді функції набору мікросхем потрібно розширювати (зазвичай за допомогою вторинного контролера SATA-RAID, ще більше портів USB 3.0/3.1 або найновішого контролера, Intel Thunderbolt 3). Виробники неохоче інтегрують радіопристрій на материнській платі - шумопоглинання, серед іншого, можна краще вирішити на окремій карті. Функціонал Wi-Fi та Bluetooth завжди доступний із міні-картою, підключеною через USB або PCIe.
З аудіочастиною все-таки варто зайнятися. На додаток до чіпа кодека, він також містить відповідні схеми підсилювача, чутливі до шуму. Ось чому більш дорогі материнські плати відокремлені від інших компонентів на друкованій платі, а схема підсилювача використовує високоякісні мікросхеми живлення та інші компоненти, окремий вихід для навушників та більш дорогий кодек із вищим сигналом/шумом від кодека. версії включені.
Слоти для карток: Не всі потреби всіх користувачів можуть бути повністю задоволені; за визначенням, ми ніколи не отримуємо всіх послуг, але, принаймні, нам не доведеться платити за те, чим би ми не скористались. Відсутні функції можна додати до настільного комп’ютера за допомогою додаткових карток. Сьогодні існує версія USB майже для всіх контролерів, але рішення, встановлені в машині, завжди пропонують більш високу швидкість, не займають цінний порт USB і краще захищають від пилу та механічних пошкоджень всередині корпусу машини.
Карти з додатковими функціями можна вставити в слоти PCI або PCI Express. Перший на сьогодні є повністю зношеним, застарілим і має низьку пропускну здатність, тому його можна знайти лише на одній або двох материнських платах з міркувань сумісності. Монополією є PCI Express, яка наразі працює на версії 3.0. Слот PCIe може запропонувати максимум 16 рядків, розташованих послідовно, з максимально доступною теоретичною пропускною здатністю 1 ГБ/с на лінію. Цього достатньо для сучасних відеокарт, особливо тому, що вони підключаються безпосередньо до контролера PCIe, інтегрованого в центральний процесор, а інша периферія коштує менше. SSI, підключені до PCIe, як правило, вимагають чотирьох ліній, тоді як мережеві карти, звукові карти та інші контролери можуть вміщувати одну лінію. Їх можна вставити в менший роз'єм PCIe × 1, який підключений не безпосередньо до процесора, а до мікросхеми управління материнською платою (PCH).
Для розміщення сучасних твердотільних накопичувачів у нові материнські плати було вбудовано гніздо M.2. Паралельно з цією платою ми можемо встановити твердотільний диск, який зазвичай становить 22 × 80 мм, але моделі більшої ємності можуть мати розмір до 110 мм. Цей роз'єм може підключити твердотільний диск до системи як в SATA6G, так і в PCIe в режимі NVMe.
Порти, роз'єми, перемикачі: Щоб скористатися послугами материнської плати, нам потрібні порти та роз'єми. Кожна материнська плата має стандартний розмір заднього ряду роз’ємів, де ви знайдете найважливіші порти. Крім того, безліч інших рядів роз’ємів та контактів на материнській платі чекає на вас, щоб підключити відповідний вимикач, лампу, тепловий діод, вентилятор або перетворювач воріт. Зазвичай роз'єми SATA розташовані в нижньому правому куті материнської плати, до яких можна підключити твердотільні диски, жорсткі диски та оптичні накопичувачі. Більшість портів SATA підключені до набору мікросхем материнської плати, але дорогі плати також використовують додатковий контролер SATA-RAID. Нещодавно тут з’явилися два додаткові роз’єми. Портом, що з'єднує два SATA6G і менший роз'єм, є SATA Express, який також пропонує з'єднання даних PCIe × 2 для сумісного зберігання. Оскільки M.2 дешевше будувати, а пропускна здатність вище, SATAe не поширився на ринок зберігання. Інший роз’єм все ще абсолютно новий: це розроблений Intel процесор U.2, який точно такий же, як і M.2, але замість гнізда материнської плати тут можна підключити 2,5-дюймовий накопичувач стандартного розміру.
Дорожчі материнські плати також мають перемикачі для перемикання між декількома мікросхемами BIOS, їх увімкнення/вимкнення або очищення інформації BIOS. Також поширеним є дисплей POST, що розшифровується як Power On Self Test. Цей двозначний восьмисегментний дисплей відображає шістнадцяткові коди, які вказують, який компонент ініціалізується BIOS або UEFI. Під час налаштування також корисні точки вимірювання на виході, які забезпечують зручний доступ для вимірювання найважливіших рівнів напруги.
Кожна материнська плата також має акумуляторну батарею (зазвичай CR2032), необхідну для зберігання налаштувань BIOS/UEFI. На старих материнських платах варто замінити це, оскільки воно може закінчитися за кілька років.
Охолодження: На материнській платі є кілька компонентів, які можуть виробляти значну кількість тепла. Прогрівання також згубно впливає на стабільність та життя, тому ці агрегати повинні бути належним чином охолоджені. Раніше активне охолодження вентилятора все ще було необхідним, тепер достатньо поставити досить великі радіатори на нагрівальні компоненти і залишити потік повітря для охолодження будинку. Зазвичай такими компонентами є схема VRM та мікросхема управління материнською платою (PCH). На преміальних панелях також є охолоджувальні блоки та перегородки, які можна підключити до системи водяного охолодження, наприклад, до панелі Thermal Armor від Asus Sabertooth або пластикових роз'ємів на задній панелі та звукової кришки.
Гострі відчуття
Задня панель розповідає про особливості материнської плати: якщо там багато вільного місця, мало пилу, і вони не надто кольорові, на вашому ПК є дешева материнська плата початкового рівня. Однак, якщо на кожному квадратному дюймі ви знайдете кольоровий роз’єм, кнопку або гніздо, ви можете бути впевнені, що виробник інтегрував безліч контролерів у материнську плату, встановлену на вашому ПК. Материнська плата на столі розтину належить до останньої групи: на додаток до кнопки автоматичного оновлення BIOS, три-антенний контролер змінного струму Wi-Fi також підходить для портів USB 3.0 та USB 3.1, USB Type-C не залишається позаду, а також позолочені аналогові аудіовиходи, що розділ, що відповідає за звук, також є першокласним. Великий і застарілий D-Sub і навіть більший DVI сюди вже не поміщаються, але відеовиходи DisplayPort та HDMI підходять. Незважаючи на те, що у нас лише один порт LAN, важливо знати, що пошук двох роз'ємів LAN на задніх терміналах материнської плати може ще не працювати в режимі Teaming. Нарешті, ми можемо здивуватися стандартному порту на старих клавіатурах та мишах, роз’єму PS/2. На отруйних дорогих материнських платах це робиться виключно з міркувань сумісності, а саме до бажання екстремальних тюнерів.