▷ Ce este o placă de bază și cum funcționează

Astăzi trebuie să vorbim despre placa de bază a unui computer. Placa de bază este, fără îndoială, elementul de bază pentru a crea un computer, restul componentelor, cum ar fi CPU sau RAM, vor fi instalate pe ea, astfel încât aparatul să poată porni și să funcționeze. Deci, să vedem în detaliu ce este o placă de bază și cum funcționează.

Indice de conținut

Ce este o placă de bază?

Placa de bază este fără îndoială cea mai importantă parte a unui computer. Aceasta este cea care va determina ce arhitectură are echipa noastră în componentele sale interne. Fiecare placă de bază va fi proiectată pentru a adăposti anumite componente sau anumite tipuri de familii de componente și va suporta, de asemenea, anumite viteze și capacități pe care le au acele componente.

Toate sau aproape toate componentele care fac parte din computer vor fi conectate la placa de bază, va fi, de asemenea, responsabilă cu stabilirea unui bus de comunicare între acele componente (procesor, RAM, placă grafică) și perifericele instalate pe acesta (mouse, tastatură, ecran etc)

Aspectul său fizic este cel al unui circuit electronic cu anumite dimensiuni în care sunt instalate o serie de elemente precum cipuri, condensatoare, conectori de componente și linii de electricitate, care formează împreună structura unui computer.

Aproape toate trebuie să aibă instalate patru componente de bază:

• Surse de alimentare Procesor central Memorie RAM Unități de stocare

Plăcile de bază sunt formate din diferite formate fizice care determină dimensiunile fizice pe care le vor avea.

Formate pentru placa de bază

Formatele pe care le putem găsi pe piață sunt următoarele:

E-ATX

Este cel mai mare factor de formă pe care îl avem pe piață. Dimensiunile sale sunt 305 x 330 mm. Aceste plăci au, de obicei, găuri abundente pentru carduri de expansiune și multe posibilități în ceea ce privește instalarea plăcilor grafice în SLI sau Crossfire.

În plus, vom avea până la 8 sloturi disponibile pentru instalarea memoriei RAM

ATX

Aceste placi sunt pe piață din 1995, datorită implementării lor de către Intel. De asemenea, sunt cele mai comune pe care le putem găsi. Dimensiunile sale sunt 305 x 244 mm, deși există și unele cu dimensiuni ușor diferite. Desigur, găurile pentru amplasarea sa în șasiu trebuie să fie amplasate exact în locurile standardizate.

Acest tip de plăci de bază sunt utilizate pentru aproape toate tipurile de sisteme, birou, jocuri etc. Acest lucru se datorează posibilităților sale largi de extindere. În mod normal, avem 7 sloturi de expansiune și 4 sloturi pentru instalarea memoriilor RAM.

Micro ATX

Plăcile de bază cu acest format au dimensiuni de 244 x 244 mm, deci sunt destul de mai mici decât cele anterioare, în jur de 25%. Aceste placi, având un format mai mic, sunt destinate echipelor de lucru de birou, care nu au nevoie de atâtea sloturi de expansiune și ocupă, de asemenea, șasiuri mai mici.

Printre posibilitățile sale de extindere are maximum 5 sloturi de expansiune, deși cele normale sunt 3 și spații cu până la 4 memorii RAM. Acest tip de plăci va avea nevoie de șasiu compatibil cu fixarea lor, deoarece poziția șuruburilor va fi diferită de plăcile ATX.

Mini ITX

Acesta este cel mai mic format de placă disponibil pentru calculatoarele de acasă. Are dimensiuni de 170 x 170 mm. Pentru fixare este format din patru găuri care coincid cu cele instalate pentru o placă ATX.

Pe aceste placi putem găsi un singur slot de expansiune pentru placa grafică și două sloturi pentru memoria RAM

Există și altele formate precum XL-ATX, dar nu sunt văzute de obicei în intervalul scăzut / mediu. Numai în gama PREMIUM

Componentele fizice ale unei plăci de bază

Aceasta va fi de departe cea mai largă secțiune din acest articol, deoarece placa de bază are o serie de componente demne de numit. Să începem atunci.

chipset-ul

Chipsetul sau „chipsetul” este un set de circuite integrate care sunt concepute pentru a stabili comunicarea între procesor și celelalte componente instalate pe placa de bază. Aceste elemente pot fi memoria RAM, hard disk-uri, sloturi de expansiune și porturi de intrare și ieșire.

Odată cu evoluția tehnologiei plăcii de bază, aceste cipuri sunt formate, în mod normal, dintr- un singur cip central. Mai mult, aceste cipuri sunt proiectate exclusiv pentru un set de procesoare sau o anumită marcă și pentru anumite module de memorie RAM. Acest lucru face necesar ca la achiziționarea unei plăci de bază de pe piață să fim obligați să cumpărăm și un procesor compatibil și module RAM pentru acesta.

Placi de baza vechi

Chipset-ul poate fi integrat de două jetoane și mai sunt numite Bridge North sau North Brigde și South Bridge sau South Bridge. Fiecare dintre aceste jetoane sunt responsabile pentru anumite sarcini care trebuie îndeplinite:

North Bridge: Acest cip este atașat direct la magistrala procesorului și are o comunicare directă cu acesta și memoria RAM. Acest autobuz mai este numit Front Side Bus sau (FSB) și este decisiv în viteza și performanța unui computer. Pe lângă aceasta, se ocupă și de comunicarea cu porturile PCI-Express, deoarece acestea sunt cele care acceptă componente cu cea mai mare viteză, cum ar fi placa de bază sau noile unități de stocare în stare solidă M.2 și PCI-E.

South Bridge: Acest cip este conectat direct la podul de nord prin interfața directă sau interfața (DMI). Acest cip este responsabil de comunicațiile dispozitivelor de intrare și ieșire și de conectarea acestora cu puntea de nord. De exemplu, hard disk-urile SATA, USB, Fire Wire, placa de rețea, AUDIO etc.

Plăci de bază moderne

În prezent, odată cu apariția procesoarelor multi-core, cum ar fi Intel Core și AMD FX, acest chipset a fost redus semnificativ la un singur cip, dispărând astfel puntea de sud.

Acest lucru se datorează faptului că noile procesoare integrează controlerul de memorie în ele, deci sunt conectate direct la magistrala de memorie RAM. Să spunem că podul FSB este integrat în procesor, iar autobuzul care se ocupă de celelalte dispozitive se numește Hub-ul de control Plataform (PCH), înlocuind magistralul DMI.

Tipuri de chipset

Există un număr mare de modele de chipset. Cu fiecare evoluție a procesoarelor există și o evoluție a acestor cipuri. Ca în toate, există un nivel scăzut, pentru o gestionare mai mică sau mai mică a componentelor de viteză, o gamă medie și un high-end care oferă viteză maximă și suport pentru diverse placi grafice și cea mai rapidă RAM de pe piață.

Potrivit producătorului procesorului, putem găsi chipset - uri concepute pentru procesoare AMD și chipset-uri concepute pentru procesoare Intel.

Pentru mai multe informații despre cele mai noi modele de chipset de marcare atât pentru tehnologii, cât și pentru compararea acestora, vizitați următoarele articole:

Priza pentru microprocesor

Cum nu se putea altfel, pe placa de bază este locul unde trebuie instalat microprocesorul și pentru aceasta va fi necesară o priză cu conectori fizici pentru a comunica acest lucru cu placa de bază. Există două tipuri de prize:

• PGA (Pid Grid Array): în această priză există un panou cu găuri pentru a introduce microprocesorul în interior, care va avea pini de contact pentru inserare. LGA (Land Grid Array): priza prezintă o matrice de contacte placate cu aur, care fac contact între placa de bază și cipul procesorului, care are doar o suprafață plană cu puncte de contact.

Tehnologia de inserție se numește ZIF (Zero Insertion Force), iar cipul nu se încadrează perfect în priză dacă trebuie să aplicați forță în acest proces.

La fel ca în cazul procesoarelor, există multe tipuri de prize pentru instalarea dvs. Aceasta înseamnă că, atunci când cumpărați o placă de bază a unei anumite arhitecturi, este necesar să achiziționați un procesor compatibil cu acesta.

În plus, fiecare placă de bază este proiectată pentru un producător de procesoare, deci atât soclul cât și chipsetul trebuie să fie compatibile cu marca respectivă.

Pentru a afla mai multe despre cum funcționează un procesor, vă recomandăm următorul articol:

• Ce este un procesor și cum funcționează?

Sloturi de memorie RAM

Acești conectori sau autobuze sunt responsabili de adăpostirea modulelor de memorie RAM care vor fi instalate în echipament. În general, plăcile de bază au 4 sloturi sau plăcile de bază high-end au 8.

Aceste sloturi vor fi de obicei concepute pentru a funcționa cu tehnologia cu două canale sau chiar cu tehnologia cu patru canale. Ca și în cazul procesorului, fiecare placă de bază va suporta o anumită arhitectură de memorie RAM.

Plăcile de bază au în prezent diferite tipuri de sloturi RAM, deși toate aparțin standardului DDR. Vom avea: DDR, DDR2, DDR3 și DDR4

Pentru a afla mai multe despre cum funcționează memoria RAM, vă recomandăm articolul nostru:

• Ce este RAM și cum funcționează?

VRM

Acronim pentru modulul de reglare a tensiunii. Sunt un set de componente care transformă curentul electric care ajunge pe placa de bază în tensiuni cu valori și curenți diferiți, astfel încât să fie utilizate de celelalte componente instalate pe ea. Această componentă, deși nu este deosebit de atrăgătoare, este esențială pentru ca componentele să funcționeze corect și pentru a evita ruperea.

Pentru a afla mai multe despre aceste componente, vizitați articolul nostru:

Sloturi de extindere

Acestea vor fi sloturile care au funcționalitatea de extindere a hardware-ului instalat în echipamentul nostru. În ele puteți instala carduri grafice, hard disk-uri, plăci de rețea, plăci de sunet etc.

Aceste sloturi sunt numite în prezent PCI-Express sau PCI-E și sunt înlocuitori pentru PCI tradiționale. Fiecare slot de expansiune PCI-E poartă 1, 2, 4, 8, 16 sau 32 de legături de date între placa de bază și cardurile conectate. Codificăm acest număr de legături ca prefix x, de exemplu, x1 pentru o singură legătură sau unitate și x16 pentru un card cu 16 legături, care sunt utilizate pentru plăci grafice. Fiecare dintre aceste legături oferă o viteză de 250 MB / s.

Dacă avem 32 de legături, acestea vor oferi lățimea de bandă maximă, adică 8 GB / s în fiecare direcție pentru PCIE 1.1. Cel mai des utilizat este PCI-E x16 care oferă o lățime de bandă de 4 GB / s (250 MB / sx 16) în fiecare direcție. O singură legătură este de aproximativ două ori mai rapidă decât o legătură PCI normală. 8 legături au o lățime de bandă comparabilă cu cea mai rapidă versiune a magistralei AGP, care sunt sloturile vechi pentru plăci grafice.

BIOS

BIOS-ul sau sistemul de intrare-ieșire de bază este o memorie ROM, EPROM sau Flash-RAM care conține informații despre configurația plăcii de bază la cel mai mic nivel.

În BIOS există și un cip de memorie numit CMOS, cu programul pe care îl stochează în interior, este capabil să inițialeze toate componentele fizice ale plăcii pentru a porni computerul. În plus, este responsabil de verificarea acestora pentru erori sau absența dispozitivelor, de exemplu, lipsa RAM, CPU sau hard disk.

Memoria BIOS este alimentată continuu de o baterie. În acest fel, atunci când aparatul este oprit, datele și parametrii configurați în computer nu se pierd. Dacă în orice caz această baterie este epuizată sau o eliminăm, informațiile BIOS sunt resetate la valorile implicite, dar ele nu se pierd niciodată.

Placă de sunet și placă de rețea

Acestea sunt cipurile responsabile de procesarea sunetului multimedia al echipamentelor noastre și a conexiunii la rețea. Jetoanele sale sunt amplasate lângă porturile de ieșire ale plăcii de bază și îl putem identifica în mai multe rânduri prin caracteristicile sale RealTek, deoarece este producătorul multor aceste dispozitive integrate pe placa de bază.

Conectori SATA

Acesta este standardul de comunicare din calculatoarele actuale pentru conectarea hard disk-urilor mecanice și de asemenea SSD-urilor. În SATA, un bus serial este utilizat în loc de paralel pentru a transmite datele. Este mult mai rapid decât IDE-ul tradițional și mai eficient. În plus, permite conectarea la cald a dispozitivelor și are autobuze mult mai mici și mai ușor de gestionat.

Pe o placă de bază putem avea până la 6 sau 10 dintre aceste porturi pentru a instala hard disk-uri. Standardul actual se găsește în SATA 3 care permite transferuri de până la 600 MB / s

Pentru a afla mai multe despre cum funcționează un hard disk, vă recomandăm următorul articol:

• Ce este un hard disk și cum funcționează?

Conector M.2

Aproape toate plăcile au deja acest port instalat. M.2 este noul standard de comunicare destinat să înlocuiască conexiunea pentru unitățile SSD SATA pe termen mediu și scurt. Utilizează atât protocoale de comunicare SATA cât și NVMe. M.2 este destinat exclusiv pentru instalarea unităților de stocare, astfel încât evităm să ocupăm sloturi PCI-E. Acest standard nu are viteza PCI-E, dar este mult mai mare decât SATA.

Pentru a afla mai multe despre cum funcționează un SSD, vă recomandăm următorul articol:

• Ce este un SSD și cum funcționează?

Conectori de alimentare

Placa de bază trebuie să se conecteze la o sursă de alimentare și pentru aceasta are diferite tipuri de conectori de alimentare.

ATX

Este conectorul tradițional care alimentează placa de bază în majoritatea componentelor sale. Este format din 24 de cabluri sau pini și este în mod normal amplasat în partea dreaptă a acestuia, lângă sloturile RAM.

Puterea procesorului

Pe lângă conectorul ATX2, aproape toate plăcile de bază noi, cel puțin ATX, au și acest tip de conector destinat exclusiv alimentării procesorului. Aceste tipuri de surse de alimentare ajută la creșterea alimentării plăcii de bază, în special în cazurile procesoarelor overclockate care au nevoie de mai multă energie pentru consum.

Putem găsi un conector al procesorului cu 4 pini (mai vechi), unul de 8 sau unul de 4 + 6 pini. Funcțiile sale vor fi practic aceleași, iar toate acestea merg cu o tensiune de 12V.

Conectori externi

Acești conectori vor fi amplasați pe o parte a plăcii de bază, aproape întotdeauna în partea stângă. Vei fi responsabil de conectarea periferice pe care le avem în configurarea noastră, de exemplu, imprimante, șoareci, tastaturi, boxe, unități de stocare etc. Putem distinge următoarele tipuri:

• PS / 2: Există două porturi de acest tip, deja practic în uz. Au 6 pini și sunt destinate să conecteze tastatura și mouse-ul. Practic nicio tastatură nu are acest tip de conector, astfel încât acestea sunt mutate și înlocuite de USB USB (Universal Serial Bus): este cel mai utilizat standard de conexiuni seriale la nivel mondial. Acest conector este plug and play, deci putem conecta un dispozitiv fierbinte, astfel încât sistemul de operare să-l recunoască imediat. Pe lângă schimbul de date, permite și alinierea periferică, ceea ce îl face foarte comod și versatil. În prezent există patru versiuni ale acestui port, USB 1.1 cu o viteză de 12 Mb / s, USB 2.0 cu 480 Mb / s, USB 3.0 cu 4, 8 Gb / s și USB 3.1 cu 10 Gb / s FireWire: Este un standard similar cu USB, dar folosit mai ales în America. Au practic aceleași funcționalități ca USB și are 4 versiuni, cea mai rapidă fiind FireWire s3200 cu 3, 2 Gb / s HDMI sau DisplayPort: Aceste porturi vor exista dacă placa de bază are o placă grafică integrată. Este un standard digital de comunicare multimedia care permite conectarea dispozitivelor video de înaltă definiție. Atât semnalele video, cât și cele audio circulă prin aceste porturi, ceea ce le face în special utile. În prezent, au înlocuit practic complet porturile VGA DVI și VGA: porturi pentru conectarea ecranului Ethernet predecesor HDMI : port destinat pentru conectorul RJ 45 de pe internet 3.5 "Jack: conector pentru intrare audio sau dispozitive de ieșire

Alte elemente

• Porturi interne pentru USB: conectorii sunt disponibili în partea de jos a plăcii de bază pentru a extinde porturile USB ale echipamentelor noastre. Porturile USB disponibile pe șasiu vor fi în mod normal conectate. Porturi de sunet interne: Ca și în cazul USB, placa are un port intern pentru conectarea microfonului și difuzoarelor de la porturile dispuse în șasiu. Ceasuri: pentru a sincroniza toate componentele interne, este necesară o serie de ceasuri care funcționează la frecvențe diferite, în funcție de nevoile fiecărei componente. Conectorii ventilatorului: sunt conectori 12V destinate să insere ventilatoare, cum ar fi CPU sau ventilatoare de șasiu. Au 4 pini. Panou de pornire: sunt o serie de conectori de alimentare la care sunt conectate butoanele de pe șasiu, care sunt responsabile de pornirea și resetarea sistemului. Vor fi conectate și hard disk-urile și ledurile de alimentare.

Operarea unei plăci de bază

Funcționarea unei plăci de bază este destul de complexă, datorită numărului mare de elemente instalate pe ea și a numărului de autobuze destinate schimbului de informații. Schematic îl putem reprezenta în felul următor:

În această schemă, putem distinge elementele principale care intervin în operație și gestionare și luăm ca referință procesul de pornire al unui computer:

Primul lucru pe care trebuie să îl facă o placă de bază înainte de a încărca sistemul de operare de pe hard disk este inițializarea componentelor. Programul localizat în BIOS este responsabil de verificarea tuturor dispozitivelor conectate la acesta: procesor, RAM și hard disk-uri într-un mod de bază. Dacă oricare dintre ele lipsește, rupe sau detectează alte anomalii, placa de bază va emite un cod de eroare tradus în bipuri sonore sau, de asemenea, cu ajutorul unui cod dintr-un panou LED situat pe acesta.

După finalizarea etapei de verificare, magistrala internă este încărcată cu informații de la unitățile de stocare. Aici podul sudic (dacă există) și podul nordic intervin.

După solicitarea informațiilor de la hard disk-uri, dispozitive de intrare / ieșire și alte componente, podul nord este responsabil pentru conectarea procesorului cu RAM. Acest lucru se realizează prin autobuzul frontal sau autobuzul frontal (FSB). Aceasta va consta din 64 de fire sau 64 + 64 în cazul implementării tehnologiei cu două canale.

În orice caz, datele sistemului de operare încărcate în memorie vor fi deja găsite pentru a porni computerul.

Simultan, podul nord va trimite semnale grafice către placa grafică, instalată într-un slot CPI-E x16 gestionat direct de acesta. Sau, în cazul dvs., se va conecta cu placa grafică instalată chiar pe placa de bază. Acest lucru este realizat cu autobuzul FSB.

În orice caz, computerul va porni, iar schimbul de date pentru procesare va fi gestionat de elementele conectate la magistrala și chipsetul.

Concluzie finală și așteptări despre ceea ce este o placă de bază

Dacă un lucru ne-a devenit clar este că este din ce în ce mai dificil să explicăm funcționarea componentelor unui computer într-un mod simplificat. Tehnologia avansează într-un ritm incredibil, iar elementele devin din ce în ce mai complexe și mai funcționale și mai complexe.

În ritmul în care mergem, este posibil ca bariera de 5 nm să fie atinsă într-un timp foarte scurt și vom vedea că marile companii sunt inginerești pentru a merge mai departe.

La rândul nostru, suntem încântați de aceste avansuri, echipamente din ce în ce mai rapide, mai complexe și la un preț susținut dacă mergem la componente de gamă medie care sunt, de asemenea, foarte bune.

De asemenea, vă recomandăm articolul nostru despre procesoarele cuantice

• Ce este un procesor cuantic și cum funcționează?

Sperăm că, cu acest articol, ați aflat mai multe despre componentele unei plăci de bază și funcționarea ei de bază. Pentru orice îndoială, clarificare sau eroare, nu ezitați să ne spuneți.