какие слоты устанавливаются на большинство современных материнских плат
Пошаговый гайд: как выбрать идеальную материнскую плату и никогда не жалеть о покупке
Материнская плата (в переводе на гиковский «мать», «материнка») — ключевой компонент компьютера, без которого работа невозможна. Это основа, к которой подсоединяются все детали вроде процессора, видеокарты, оперативки и накопителей. Поэтому ее выбор сродни одновременно проектирование нового дома и заливка фундамента. Вроде бы ничего сложного, но стоит где-то недосчитать, недоглядеть или не продумать и никакого дома мечты не получится. Поэтому в данном материале мы сделали подробное руководство для тех, кто ищет новую материнскую плату. «Новую» — здесь ключевое слово, так как мы не видим особого смысла копаться в гробницах давно забытых штук типа сокетов AM2, LGA 775 или процессоров AMD Fusion. Только актуальная информация, которая поможет собрать современный компьютер с хорошим заделом на будущее.
Размер
Формат micro-ATX тоже позволяет собрать чудо машину, но более компактного формата. Чего нельзя сказать о материнских платах Mini-ITX, с которыми уже придется пойти на компромиссы. Подобные решения рассчитаны на сборку компактных barebone-систем или настольных корпусов в духе Mac Mini. Mini-ITX — это история не о мощности, а о стиле и компактности.
Как выбрать правильные размеры?
Что-то советовать по этому поводу мы не будем, так как за годы пользования у большинства людей в голове сложился свой образ идеального ПК. У одного человека это огромная геймерская башня с открытыми стенками, у другого это обычный черный блок под столом, у третьего это стильная и компактная машинка, подключенная к огромному монитору. При выборе размера правильнее будет начать с того, чтобы определить сценарии использования. И плясать уже от него.
Платформа: Intel или AMD
 |
Если большинство компонентов типа жесткого диска или видеокарты универсальны и не привязаны к какой-то платформе, то парочка «процессор и материнская плата» неразлучны как печенье Твикс. Именно с этого дуэта и стоит начинать выбор материнской платы. Как и в конгрессе США на рынке настольных и ноутбучных процессоров царит двоевластие двух соперников. По левую сторону баррикад находятся так называемые «красные» AMD, по правую «синие» из Intel.
За последние пару лет AMD показала, что 4 ядра для дешевого процессора это не роскошь, а hyper-threading можно использовать даже для чипов начального уровня, 7-нанометровый процесс подвластен не только гениям типа Тони Старка, а топовый 16-ядерный процессор для рабочей станции не обязан стоить, как фамильное поместье в Йоркшире. Intel пока буксует и никак не может перейти к более современному техпроцессу, поэтому все ее новые процессоры ― это те же позапрошлогодние яйца, но сбоку и побольше.
Если хотите непрошеный совет, то мы бы однозначно советовали брать платформу от AMD. Их чипы как правило чуть дешевле конкурентов от Intel, они более технически-современные, они лучше показывают себя в рабочих задачах и практически не отстают от Intel в играх. Ну, а самый большой плюс заключается в том, что AMD использует в своих материнских платах один и тот же сокет (об этой штуке позже), в то время как Intel меняет его раз в пару лет, просто потому что им нужны ваши деньги. Что это значит на практике? Купив качественную материнскую плату от AMD вы сможете установить на нее любой Ryzen первого, второго или третьего поколения. По слухам грядущие новинки Ryzen на архитектуре Zen 3 будут использовать тот же сокет. У Intel так не выйдет. Но об этом дальше.
Читайте также: «Красный или синий? Сравнение процессоров Intel и AMD»
Сокет: что это такое и почему это важно
 |
Сокет — это довольно сложный разъем, рассчитанный на установку конкретных процессоров. На физическом уровне, сокеты отличаются количеством контактов, типом контактов, расстоянием креплений для процессорных кулеров и множеством других мелочей, которые и делают практически все сокеты несовместимыми. Подбор сокета — немаловажная часть сборки системы, с ней придется немного разобраться иначе можно взять материнку с неподходящим сокетом и потом нарезать круги вокруг нее, задумчиво почесывая затылок.
Так какой сокет AMD выбрать?
У AMD единственным актуальным на данный момент сокетом является AM4. На базе материнских плат AM4 работают Ryzen первого, второго и третьего поколения. Есть еще FM2+ под процессоры серии A, но, положа руку на сердце, мы не видим ни одной веской причины покупать этот устаревший хлам. В линейке Ryzen хватает вариантов на любой карман, а тот же Ryzen 3 1200, сделанный по 12-нм техпроцессу, укатывает в асфальт любые Атлоны и Фьюжны.
А что с сокетами у Intel?
В лагере Intel все запутано, как в плохо написанном детективе. Без какой-либо технической нужды компания раз в два года обновляет сокет. Последнее обновление случилось весной 2020 года, когда «синие» презентовали новое десятое поколение процессоров Intel Comet Lake. Сокет, конечно же, обновили. Был 1151 v2, стал 1200 И это всегда путь в один конец: вы покупаете какой-нибудь Core i5 и радуетесь жизни. Через 3 – 4 года радости становится меньше и вы подумываете о том, чтобы обновить процессор. И вот вы открываете e-katalog и выбираете какой-нибудь условно Core i7 Kukaracha Lake Refreshed 14-го поколения. Деньги уже отложены, можно брать. А нет к нему нужна новая материнская плата. Поэтому обновлять придется либо всю систему, либо искать процессор помощнее среди прошлых поколений, который подходит к имеющейся материнской плате. Будем называть вещи своими именами, это наглое выманивание денег в духе нынешней Apple, когда колесики для компьютера или подставка для монитора продаются отдельно.
Так какой сокет выбрать под процессор от Intel?
Наверное 1200. Он только начинает свой короткий цикл, а новые процессоры Comet Lake получились действительно удачными, поэтому покупать девятое или, тем более, восьмое поколение нет никакого смысла. Они все еще дорогие и при этом гораздо медленее новичков.
Чипсет: что это такое и почему это важно?
 |
Если сокет, это условно разъем под процессор, то чипсет — это мозг материнской платы, связывающий между собой все компоненты компьютера. Именно через него между собой взаимодействуют процессор, «оперативка» и видеокарта. Для каждого сокета как правило выпускается по несколько чипсетов разного уровня. Недорогие матерински с базовыми чипсетами покупают для офисных и домашних ПК, топовые модели с оверклокерскими чипами и усиленным питанием — для серьезного разгона. Где-то между ними находится средний уровень, более продвинутый, нежели базовый, и способный на разгон в разумных пределах.
Актуальные чипсеты AMD
Актуальные чипсеты Intel (рассматриваем только десятое поколение)
Как выбрать «правильный» чипсет?
 |
Ответ на вопрос, как выбрать процессор, должен исходить из ваших целей. Для повседневных задач (серфинг, работа с документами, просмотр видео-контента и т.д.) будет достаточно обычного четырехядерника и простой материнки на базе чипсета начального уровня.
Для оптимальной сборки нужно что-то посерьезнее — то есть средний класс, дающий простор для маневра. Возможно, когда-то вы захотите слегка разогнать процессор или докинуть 2 дополнительные планки ОЗУ, но с бюджетной материнской платой этот фокус не пройдет. Можно даже замахнуться на оверклокерскую плату, если ее отдают за разумные деньги. В будущем пригодится.
Как выбрать
материнскую плату.
Гид по подбору
и советы
Мы продолжаем серию материалов по сборке ПК мечты. Если вы уже подобрали красивый корпус и классную видеокарту, то отложите их покупку на некоторое время. Ведь один из самых важных элементов, вокруг которого строится подбор ПК – это материнская плата. Почему это так важно, какую материнку выбрать и как выбрать материнскую плату — ответы на все эти животрепещущие вопросы в «Эльдоблоге».
Содержание
Что такое материнская плата
Выбираем сокет
Выбираем чипсет
Форм-фактор
Порты
Слоты оперативной памяти
Слоты расширения
Что в итоге? Кратко
Что такое материнская плата
Это устройство, которое является основой для построения ПК. К данной печатной плате присоединяются все компоненты компьютера: процессор, оперативная память, блок питания, видеокарта и другие элементы (отдельные платы для звука, интернет-соединения, жёсткие диски и так далее). Как правильно выбрать материнскую плату для компьютера — важный вопрос, ответ на который включает в себя рассмотрение нескольких пунктов.
Выбираем сокет
Сокет (Socket) — это специальный разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор. Есть две фирмы, которые производят процессоры. У них разные сокеты, то есть разъёмы. Поэтому, если вы купите процессор AMD, но материнская плата будет предназначена для процессоров Intel — установка будет невозможна.
У сокетов есть название (это поможет вам выбрать фильтр в интернет-магазине). Задаётесь вопросами: как выбрать материнские платы amd или материнская плата intel какую выбрать? Актуальные названия на текущий момент: AM4 для процессоров AMD и LGA для процессоров Intel. У Intel после LGA идет ряд цифр. Также обращайте на это внимание при выборе материнской платы. Например, вы выбрали фирму Intel и процессор Core i7-9700F. У него сокет — LGA 1151-v2. В «Эльдорадо» выбираете фильтрацию по сокету LGA 1151-v2 и подбираете материнскую плату. Например, подойдёт ASROCK B365M Phantom Gaming 4.
Сокет для процессоров AMD
Сокет для процессоров Intel
Выбираем чипсет
Чипсет (Chipset) — блок микросхем, набор чипов, который отвечает за работу всех компонентов компьютера. Влияет на производительность и скорость работы ПК.
В названии каждой материнской платы вы встретите набор букв и цифр. Это не какой-то заводской номер для красоты, а серьёзная информация, влияющая на покупку. Чипсет также влияет на возможный для установки объём памяти и её частоту, скорость дополнительных слотов и функциональность работы материнской платы. Например, вы хотите стать профессионалом, который будет разгонять ПК, например, увеличивать частоты оперативной памяти и процессора. Заводские установки позволяют компонентам работать на определённой частоте, но, есть способы увеличить производительность, что делается обладателем ПК на свой страх и риск.
Тип чипсета зависит от выбора процессора. У Intel актуальные чипсеты таковы:
Форм-фактор
Материнские платы бывают разных размеров. Форм-фактор определяет функциональность. Например, Mini-ATX, скорее всего, не позволит вам установить две видеокарты. Большинство материнских плат выпускается в следующих размерах:
Если вы выбираете игровой компьютер, это не значит, что вы не можете выбирать материнскую плату формата Mini-ATX. Но важно понимать, что выбор материнской платы формата ATX позволит выбрать большой корпус и установить большой кулер, а также ряд вентиляторов, чтобы при играх у вас не поднималась температура процессора и видеокарты.
Порты
Подключение различных устройств, как внутренних (процессор, видеокарта), так и внешних (клавиатура, мышь, смартфон, флешка) происходит с помощью специальных портов. Современная материнская плата обладает определённым набором портов по умолчанию. Это USB 3.0 (современный, более быстрый тип для подключения поддерживающих технологию USB 3.0 внешних жестких дисков или флешек), USB 2.0 (медленный тип, подходит для подключения мышек и клавиатур), PS/2 (можно найти на бюджетных материнских платах, требуется для подключения старых мышек и клавиатур), аудиоразъёмы для подключения наушников и микрофона с помощью кабеля 3,5мм.
На что можно обратить внимание при выборе материнской платы?
Слоты оперативной памяти
Материнские платы формата ATX почти всегда имеют 4 слота для установки оперативной памяти. Компактные модели формата Micro-ATX или Mini-ITX часто могут иметь лишь два слота. Для кого и в каких случаях это может быть важно.
Например, вы приобрели ПК и установили только 16 ГБ оперативной памяти. Затем решили, что для видеоигр вам требуется 32 ГБ оперативной памяти. 4 слота позволят расширить память двумя новыми планками ОЗУ. Однако 2 слота заставят покупать новый набор модулей ОЗУ формата 16+16 ГБ. Это может быть неудобно или накладно для бюджета.
Для стандартных задач и большинства игр достаточно 16 ГБ оперативной памяти. Но, если вы собираете супертоповый ПК, то вам необходимы 32 ГБ. Как их установить (четыре планки по 8 ГБ или 2 по 16 ГБ — решать вам).
Слоты расширения
В материнских платах есть ещё и слот PCI Express. Для выбора материнки важно обратить внимание на слот PCI Express x16. Это самый длинный слот, необходимый для установки видеокарты, а также сверхскоростных SSD накопителей. Если вы планируете собрать игровую станцую с несколькими видеокартами, а также очень быстрым SSD, то выбирайте модели с большим числом слотов PCI Express x16. В современных материнских платах есть один такой слот. Например, в игровой материнке GIGABYTE Z590 S1200 MATX (Z590M Gaming X) таких слотов два. Конечно, это влияет на стоимость материнской платы.
Также есть порт PCI-E M.2, который необходим для подключения SSD формата M.2. Это современный, более быстрый формат твердотельного накопителя.
Что в итоге?
Выбор материнской платы зависит от ряда факторов. Во-первых, вам нужно определиться с процессором. Это важно не только для выбора сокета, но и бюджета. Если вы выбираете процессор для работы, то вам нет смысла искать дорогую видеокарту со множеством дополнительных портов и возможностью разгона.
Вы можете подобрать бюджетную материнскую плату любого форм-фактор (до 6000 рублей), чтобы собрать компактный компьютер для работы. Например, ASROCK A320M-DVS R4.0 за 3690 рублей* для процессоров AMD или ASROCK H310CM-DVS за 3890 рублей* для процессоров Intel.
Если вы собираете игровой ПК, то вам может подойти что-то более профессиональное, например, ASROCK H470 Steel Legend за 11890 рублей* или GIGABYTE AMD X570 SAM4 ATX за 14190 рублей*. Есть и бюджетные предложения, такие как ASROCK B550M Phantom Gaming 4 (AMD) за 7790 рублей* или ASROCK B365M Pro4 (Intel) 6290 рублей*. Внимательно следуйте подсказкам и у вас всё получится!
Из чего состоит материнская плата: структура, элементная база?
У многих людей дома, в школе или на работе есть настольный компьютер. Кто-то ведёт на нём бухучёт, кто-то играет в игры, а кто-то даже сам собирает и ремонтирует их. Но хорошо ли вы знаете, из чего состоит компьютер? Взять к примеру скромную материнскую плату – она сидит себе там тихонечко, спокойно выполняет свою работу, и редко удостаивается такого же внимания, как процессор или видеокарта.
Однако значимость материнских плат, напичканных поистине впечатляющими технологиями, переоценить невозможно. Итак, сейчас мы, как студенты-медики, займёмся изучением анатомии материнской платы. Рассмотрим, какие функции выполняют все её части и чем занимается каждый бит!
Для начала небольшое введение…
Давайте начнем с основной роли материнской платы. По сути, она служит для:
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:
Но что же это всё-таки такое – материнская плата?
Материнская плата – это просто большая печатная плата с множеством контактов и сотнями, если не тысячами, проводников, соединяющих все узлы и компоненты. Теоретически жесткая плата не нужна: можно соединить всё с помощью кучи проводов. Однако производительность у этого клуба проводов будет ужасной, так как сигналы будут мешать друг другу, а сопротивление проводов приведет к существенным потерям мощности. Наше препарирование мы начнем с типичной материнской платы ATX. На фото вы видите Asus Z97-Pro Gamer, и ее внешний вид и функционал схож с десятками подобных плат.
Единственная проблема с этим фото (помимо того, что материнская плата на нём довольно. скажем так, потрёпана) состоит в том, что множество всевозможных мелких деталей усложняет нам понимание работы узлов платы в целом.
Поэтому для начала давайте взглянем на упрощенную схему этой материнской платы.
Так-то лучше, но мы всё ещё видим множество непонятных контактов и разъёмов. Давайте начнём сверху, с самой важной части.
Подключение мозга к компьютеру
В центральной части схемы мы видим компонент, имеющий обозначение LGA1150. Так называется сокет, предназначенный для подключения многих процессоров Intel. Буквы LGA обозначают Land Grid Array – это популярная технология корпусировки процессоров и других чипов.
Системы LGA имеют множество маленьких выводов на материнской плате или в сокете для обеспечения питания процессора и его контакта с другими узлами компьютера. На фото ниже хорошо виден этот массив контактных выводов (пинов).
Металлическая рамка служит для равномерного прижимания процессора, но сейчас она нам мешает рассматривать пины, так что мы её пока уберём.
Желающие могут подсчитать количество пинов и убедиться, что их 1150. Цифровое значение в маркировке сокета LGA1150 означает именно количество выводов. В другой статье мы подробно рассмотрим разъёмы для процессоров, а пока просто отметим, что материнские платы оснащаются разными сокетами, с разным количеством пинов – для разных корпусов процессоров.
В целом, чем производительнее процессор (с точки зрения количества ядер, объема кэш-памяти и т.д.), тем больше потребуется контактных выводов. Бо́льшая часть этих пинов используется для обмена данными со следующей важнейшей частью материнской платы.
Большим мозгам – большая память
Ближе всех к процессору всегда размещаются слоты модулей оперативной памяти DRAM. Они подключены непосредственно к процессору и только к нему. Количество слотов DIMM в основном зависит от процессора, так как контроллер памяти встроен в него.
В нашем примере процессор, который совместим с нашей материнской платой, имеет 2 контроллера памяти, каждый из которых оперирует 2-я модулями – следовательно, 4 слота DRAM поддерживает материнская плата. Вы можете видеть, что слоты памяти на ней окрашены таким образом, чтобы вы знали, какие из них управляются каким контроллером памяти (т.н. каналом памяти). Канал №1 управляет двумя черными слотами, а канал №2 – серыми.
Однако, в данном конкретном случае цветовая маркировка слотов на плате немного сбивает с толку (меня в том числе). Как выяснилось, каналу 1 на ней соответствует ближайшая к процессору пара разноокрашенных слотов, а каналу 2 – дальняя от процессора пара.
Подобная маркировка призвана стимулировать использование материнской платы в так называемом двухканальном режиме – при одновременном использовании обоих контроллеров общая производительность памяти повышается. Допустим, у вас есть два модуля памяти по 8 Гб каждый. Независимо от того, в какую пару слотов вы их вставите – серую или черную, – у вас всегда будет 16 Гб доступной памяти.
Если вы вставите оба модуля в оба черных (или оба серых) слота, процессор будет по сути иметь два пути для доступа к этой памяти. Но стоит только переставить модули в слоты разного цвета, и система будет вынуждена обращаться к памяти только с помощью одного контроллера. Учитывая, что он может управлять только одним каналом, нетрудно понять, что это не идёт на пользу производительности.
Наш пример материнской платы и ЦП использует чипы DDR3 SDRAM (Double Data Rate version 3, Synchronous Dynamic Random Access Memory – «синхронная динамическая память с произвольным доступом и с версией 3 двойной скорости передачи данных»), и каждый слот предназначен для одного SIMM или DIMM. «IMM» обозначает «In-line Memory Module» («рядный модуль памяти»); буквы S и D (Single и Dual) указывают, одна сторона заполнена чипами, или обе (односторонний или двухсторонний модуль памяти).
Вдоль нижнего края модуля памяти располагаются позолоченные контакты, обеспечивающие питание и обмен данными. У данного типа памяти этих контактов 240 (по 120 с каждой стороны).
Одинарный модуль DIMM DDR3 SDRAM. Фото: Crucial
Бо́льшие модули могли бы дать вам больше памяти, но конфигурация устанавливает ограничения контактами на процессоре (почти половина из тех 1150 контактов в нашем примере выделена для обмена данными с модулями памяти) и физическим местом для прокладки всех проводников на материнской плате.
В 2004 году компьютерная индустрия остановилась на использовании 240 контактов в модулях памяти и с тех пор не показывает никаких признаков изменения этого стандарта в ближайшее время. Чтобы улучшить производительность памяти, с каждой новой версией просто ускоряется работа чипов. В нашем примере контроллеры памяти ЦП могут отправлять и получать по 64 бита данных за такт. А поскольку контроллеров у нас два, было бы логично увидеть на планках памяти 128 контактов для обмена данными. Так почему же их 240?
Каждый чип на модуле DIMM (всего их 16, по 8 на каждую сторону) передаёт 8 бит за такт. Это означает, что каждому чипу для обмена данными требуется 8 контактов; однако чипы работают парно, используя одни и те же выводы, поэтому только 64 контакта из 240 являются контактами для данных. Остальные 176 выводов необходимы для контроля и синхронизации, а также для передачи адресов данных (места расположения данных на модуле), управления микросхемами и обеспечения электроэнергией.
Так что, как видите, наличие более 240 контактов не обязательно должно улучшить ситуацию!
Память – не единственное, что подключено к процессору
Системная память подключается напрямую к центральному процессору с целью повысить производительность, но на материнской плате есть и другие разъемы, которые подключены примерно так же (и по той же причине). Это слоты стандарта PCI Express (для краткости PCIe), и все современные процессоры имеют встроенный контроллер PCIe.
Эти контроллеры могут обрабатывать несколько соединений (обычно называемых линиями или лэйнами – lane), несмотря на то, что это система «точка-точка», то есть линии в сокете не используются совместно с любым другим устройством. В нашем примере контроллер PCI Express в процессоре имеет 16 линий.
На фото ниже показаны 3 слота: два верхних – это слоты PCI Express, а нижний – слот гораздо более старого стандарта PCI (родственный PCIe, но намного медленнее). Маленький слот вверху, маркированный как PCIEX1_1, является однолинейным слотом, а под ним – 16-ти линейный слот PCIEX16_1.
Если вы вернетесь в начало статьи и снова взглянете на полную фотографию нашей материнской платы, вы легко найдёте там:
Но если контроллер процессора имеет только 16 линий, то что происходит? Во-первых, к центральному процессору подключены только первые два 16-линейных слота: PCIEX16_1 и PCIEX16_2. А третий, и два 1-линейных, подключены к другому процессору на материнской плате (подробнее об этом чуть позже). Во-вторых, если задействованы оба первых слота PCIEX16, то ЦП выделит только по 8 линий для каждого.
Это справедливо для всех современных процессоров. Поскольку число линий у них ограничено, устройствам приходится делить их между собой, и чем больше устройств подключается к ЦП, тем меньше линий выделяется каждому устройству.
Различные конфигурации процессора и материнской платы по-разному реализуют это ограничение. Например, материнская плата Gigabyte B450M Gaming имеет один слот PCIe на 16 линий, один слот PCIe на 4 линии и один разъем стандарта M.2, использующий 4 линии PCIe. При наличии всего 16 линий у ЦП, одновременное использование любых двух слотов приведет к тому, что самый большой, 16-линейный слот будет урезан до 8 линий.
Так какие же устройства используют такие слоты? Наиболее распространенные варианты:
На фото выше легко заметить разницу в разъёмах: видеокарта имеет длинную контактную полосу на 16-линейный слот, в то время как звуковая карта обходится короткой полосой контактов для 1-линейного слота, ведь у ней гораздо меньше данных для обмена, поэтому ей не нужны все эти дополнительные линии.
Наша изучаемая материнская плата, как и любые другие, имеет гораздо больше всевозможных разъёмов и подключений, всеми которыми необходимо управлять, и на помощь центральному процессору приходит другой процессор.
Повернёмся на юг и пройдёмся по мосту
Если взглянуть на материнские платы 15-летней давности, мы увидим на них два дополнительных чипа для поддержки процессора. Вместе они назывались chip set – «набор микросхем» (позже это словосочетание стало одним словом – chipset), а по отдельности они именовались микросхемами Северного моста (Northbridge, NB) и Южного моста (Southbridge, SB).
Северный мост работал с памятью и видеокартой, а Южный обрабатывал данные и инструкции для всего остального.
На фото выше – старенькая материнская плата ASRock 939SLI32, где отчетливо видны микросхемы NB и SB – они обе прячутся под одинаковыми алюминиевыми радиаторами, но Северный мост находится ближе к процессору, почти в середине платы. Пройдёт ещё пару лет после выхода этой платы, и производители откажутся от Северного моста – Intel и AMD выпустят процессоры с интегрированным NB.
А вот Южный мост остаётся отдельным и, вероятно, будет таковым в обозримом будущем. Интересно, что оба производителя процессоров перестали называть его SB и часто называют его чипсетом (собственное название Intel – PCH, Platform Controller Hub – «блок контроллеров платформы»), хотя это всего лишь один чип!
На нашем более современном примере от Asus, SB также оснащен радиатором. Давайте снимем его и взглянем на этот вспомогательный процессор.
Этот чип представляет собой мощный контроллер, управляющий периферией. В нашем случае, мы имеем чипсет Intel Z97, выполняющий следующие функции:
Кроме того, в него встроены сетевой адаптер, звуковой контроллер, адаптер VGA и целый ряд других систем синхронизации и управления. Другие материнские платы могут иметь более
упрощенный функционал чипсета или наоборот – усложненный (например, обеспечивающий большее количество линий PCIe), но в целом их функционал мало чем отличается друг от друга.
Конкретно у рассматриваемой нами материнской платы – это процессор, который управляет всеми 1-линейными слотами PCIe, третьим 16-линейным слотом PCIe и разъемом M.2. Как и многие новые чипсеты, он обрабатывает все эти различные соединения, используя набор высокоскоростных портов, которые можно переключать на PCI Express, USB, SATA или сеть, в зависимости от того, что подключено в данный момент. Это, к сожалению, накладывает ограничение на количество устройств, подключенных к материнской плате, несмотря на все эти разъемы.
В случае нашей материнской платы Asus, порты SATA (используемые для подключения жестких дисков, DVD-приводов и т.д.) из-за этого ограничения сгруппированы, как показано выше. Блок из 4 портов использует стандартные USB-соединения чипсета, тогда как отдельно стоящие от него порты слева используют некоторые из этих высокоскоростных соединений.
Так что если вы используете те, что слева, то у чипсета будет меньше соединений для других слотов. Это верно и для портов USB 3.0. Из поддерживаемых 6 устройств на USB 3.0, 2 будут подключены к высокоскоростным соединениям.
Разъем M.2, используемый для подключения SSD накопителя, также высокоскоростной (вместе с третьим 16-линейным слотом PCI Express на этой материнской плате); однако в некоторых комбинациях ЦП и материнской платы разъемы M.2 подключаются непосредственно к ЦП, поскольку многие новые продукты имеют более 16 линий PCIe.
Вдоль левого края нашей материнской платы есть ряд разъемов, обычно называемых «Блок ввода/вывода» (I/O set), и в нашем случае Южный мост (чипсет) управляет лишь некоторыми из них:
Встроенный в ЦП графический процессор управляет разъёмами HDMI и DVI-D (внизу в центре), а все остальные управляются дополнительными чипами. Большинство материнских плат имеют множество маленьких процессоров для управления всеми видами устройств, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.
Вспомогательные микросхемы
ЦП и чипсеты ограничены в возможности подключаемых или поддерживаемых устройств, поэтому большинство производителей материнских плат предлагают продукты с дополнительными функциями благодаря использованию других интегральных микросхем. Например, это могут быть дополнительные порты SATA или разъемы для подключения старых устройств.
Наша материнская плата Asus не исключение. Например, микросхема Nuvoton NCT6791D управляет всеми маленькими разъемами, ведущими к вентиляторам, а также датчиками температуры на плате. Процессор Asmedia ASM1083, расположенный рядом с ним, обеспечивает поддержку двух устаревших разъемов PCI, поскольку у чипа Intel Z97 такой возможности нет.
Хоть в чипсете Intel и предусмотрен сетевой адаптер, Asus посчитала практичным добавить на плату независимый сетевой контроллер от той же Intel (I218V), чтобы разгрузить ценные высокоскоростные соединения чипсета. Этот малюсенький квадратик (6мм) управляет тем красным разъёмом Ethernet, который мы видели в блоке ввода/вывода.
Овальная металлическая штука рядом с ним – это кварцевый генератор частоты. Он вырабатывает низкочастотные синхронизирующие сигналы для сетевого контроллера.
По тем же причинам на плату добавлен и независимый звуковой контроллер, в обход имеющемуся в чипсете Intel. Как и в случае, когда пользователь предпочитает дискретную видеокарту взамен встроенного в ЦП видеоконтроллера, резон ещё и в том, что независимый контроллер попросту лучше встроенного в чипсет.
Но не все дополнительные чипы на материнской плате призваны лишь заменить некоторые функции основных процессоров. Многие предназначены для обеспечения работоспособности платы в целом.
Эти маленькие микросхемы – свитчи PCI Express, помогающие процессору и Южному мосту управлять 16-лэйновыми слотами PCIe, распределяя линии по устройствам.
Материнские платы с возможностью разгона процессоров, чипсетов и памяти стали обычным явлением, и многие теперь поставляются с дополнительными микросхемами для управления разгоном. В нашем примере платы, красным прямоугольником выделен собственный чип Asus под названием TPU («процессор TurboV»), который настраивает тактовые частоты и вольтажи наилучшим образом.
Рядом с этим чипом находится маленькая микросхема флэш-памяти Pm25LD512, выделенная синим цветом. Она сохраняет все ваши настройки разгона при выключении компьютера.
На любой материнской плате есть как минимум одна микросхема флэш-памяти, и она предназначена для хранения BIOS (Basic Input/Output System – «базовая система ввода-вывода», операционная система инициализации оборудования, которая запускает все перед загрузкой Windows, Linux, macOS и т.д.).
Объём памяти у этой микросхемы Winbond всего 8 Мб, но этого более чем достаточно, чтобы вместить весь необходимый софт. Этот вид флэш-памяти потребляет очень мало энергии и надёжно хранит данные в течение десятилетий.
При включении компьютера, для максимальной производительности содержимое флэш-памяти копируется непосредственно в кэш ЦП или системную память, а затем запускается оттуда. Однако единственное, с чем такой трюк не пройдёт – это время.
Эта материнская плата, как и любая другая, использует батарейку CR2032 для питания простой схемы часов. Конечно, батарейка не вечная, и однажды она придёт в негодность, и тогда материнская плата установит умолчания даты/времени, находящиеся во флэш-памяти.
И раз речь зашла о питании, то тут тоже есть о чём рассказать!
Питание
Для обеспечения материнской платы и многих подключенных к ней устройств необходимыми напряжениями, блок питания (PSU, Power Supply Unit) имеет несколько стандартных разъёмов. Главным из них является 24-пиновый разъём ATX12V версии 2.4.
Выдаваемые напряжения зависят от блока питания, но промышленными стандартами являются напряжения +3,3, +5 и +12 вольт.
Центральный процессор основную часть питания берёт с 12-вольтных контактов, но для современных мощных систем этого недостаточно. Чтобы эту проблему решить, предусмотрен дополнительный 8-пиновый разъем питания, несущий ещё четыре 12-вольтных линии.
Цветная маркировка проводов от блока питания позволяет определить, где какой провод. Но на разъёме материнской платы никаких маркировок нет. Ниже приведена распиновка обоих разъёмов на плате:
Линии +3,3, +5 и +12В обеспечивают питанием различные компоненты самой материнской платы, а также процессор, DRAM и любые устройства, подключенные к разъемам расширения, таким как порты USB или слоты PCI Express. Все, что использует порты SATA, требует электропитания непосредственно от блока питания, а слоты PCI Express не могут предоставить своим устройствам более 75 Вт. Если какому-то устройству недостаточно этой мощности (например, многим видеокартам), то его тоже следует запитать напрямую с блока питания.
Но есть более серьезная проблема, чем наличие достаточного количества линий 12В: процессоры на этом напряжении не работают.
К примеру, процессоры Intel, совместимые с нашей материнской платой Asus Z97, имеют рабочее напряжение от 0,7 до 1,4 вольт. Это не фиксированное напряжение, потому что для экономии энергии и уменьшения нагрева современные процессоры умеют регулировать входное напряжение в зависимости от своей нагрузки. При простое процессор может отключиться,
потребляя при этом менее 0,8 вольт. А затем, при полной нагрузке всех ядер, потребление возрастет до 1,4 или более вольт.
Блок питания предназначен для преобразования переменного тока сети (110 или 220 В, в зависимости от страны) в фиксированные напряжения постоянного тока, поэтому нужны дополнительные элементы цепи для регулировки этих фиксированных напряжений. Они так и называются – модули регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulation Modules) и их легко можно найти на любой материнской плате.
Каждый VRM (выделен красным) обычно состоит из 4 деталей:
VRM обычно управляются специальной микросхемой, которая переключает модули в соответствии с требуемым напряжением того или иного устройства. Такая микросхема называется многофазным ШИМ-контроллером; Asus называет ее EPU (Energy Processing Unit). Транзисторы и чип довольно сильно нагреваются при работе, поэтому часто оснащаются общим радиатором для отвода тепла. Даже стандартный процессор, такой как Intel i7-9700K, может потреблять ток более 100А при полной загрузке. VRM очень эффективны, но они не могут изменять напряжение без некоторых потерь. Нетрудно догадаться, куда лучше всего положить тост, если у вас сломался тостер.
Снова взглянув на полную фотографию нашей платы, можно увидеть и пару модулей VRM для DRAM, но так как там нет таких напряжений, как на ЦП, эти VRM греются не сильно и в радиаторе не нуждаются.
Эти ненавистные перемычки!
Последние разъемы, о которых мы поговорим, – это те, которые управляют основной работой материнской платы и подключают дополнительные устройства. На рисунке ниже показан основной блок разъёмов для выключателей, индикаторов и системных динамиков:
«Мягким» выключение питания называется потому, что при нем не происходит простого включения и отключение всей материнской платы. Вместо этого, при замыкании контактов этого разъёма, специальные «недремлющие» узлы платы включают или отключают основное питание платы в зависимости от текущего состояния. То же относится и к кнопке ресета, только в этом случае материнская плата будет всегда выключаться и тут же снова включаться.
Строго говоря, кнопка ресета, индикация и системный динамик не являются критически важными, но они традиционно обеспечивают самое базовое управление и информацию о состоянии системы.
Большинство материнских плат имеют подобный дополнительный блок разъемов, как показано выше. Тут мы имеем следующее (слева направо):
Остальные подобные разъёмы на этой плате предназначены для подключения кулеров и дополнительных USB портов. Не обязательно каждая материнская плата должна поддерживать все это, но на большинстве из них они есть, как и есть на некоторых платах дополнительные разъёмы, которых на нашей рассматриваемой плате нет – скажем, разъём для RGB-подсветки (VDG).
Соединение соединений
Прежде чем мы закончим наше «вскрытие» материнской платы, кратко поговорим о том, как все эти устройства и разъемы соединены воедино. Мы уже упоминали о проводниках на плате, но что они из себя представляют?
Простым языком, это тонкие медные полоски. На фото ниже они окрашены для красоты в черный цвет со всей платой. Но это лишь маленький фрагмент проводников из тысяч подобных. Видимые нам проводники – лишь проводники на внешнем слое печатной платы, а плата состоит из нескольких слоёв и каждый из них испещрён такими кружевами проводников.
Простые, дешевые или старые материнские платы могут иметь только 4 слоя, но большинство современных плат имеют 6 или 8. Увеличение количества слоев не обязательно автоматически должно означать улучшение. Суть лишь в том, чтобы грамотно расположить все необходимые проводники на достаточном расстоянии друг от д
Разработчики материнских плат используют специальные программы для проектирования монтажа и, соответственно, оптимального вытравливания проводников. Опытные инженеры затем вручную корректируют компьютерный результат, основываясь на имеющейся практике. Это видео наглядно демонстрирует процесс проектирования сети проводников между элементами на печатной плате.
Поскольку материнские платы – это просто большие печатные платы, можно создать свою собственную, и если вы хотите получить представление о том, как это делается, прочитайте это превосходное руководство по изготовлению печатных плат.
Конечно, производство материнских плат в промышленных масштабах – это совсем другая история, поэтому, чтобы представить весь объём этого сложного процесса, посмотрите два видео ниже. Первое – в общих чертах о том, как проектируются и производятся печатные платы; на втором показан основной процесс сборки типичной материнской платы.
Заключение
Итак, мы произвели «вскрытие» современной материнской платы для настольных ПК. Это большие, сложные печатные платы, напичканные процессорами, свитчами, разъемами и микросхемами памяти. Там так много всевозможных интересных технологий, но мы часто забываем о них, когда они сидят в наших системных блоках.
Но, надеюсь, вы смогли ближе познакомиться с некоторыми из тех, что населяют ваш системный блок и, что более важно, у вас есть куча вопросов о них! Пишите нам, и мы попробуем разобраться