Стаття востаннє коригувалася 2022.06.02 та могла втратити свою актуальність !!!

Стаття описує призначення та будову материнської плати.

Читач дізнається, які роз'єм є на материнській платі, як вони виглядають і для чого призначені; які існують форм-фактори материнської плати.

Будова материнської плати

Системна (материнська) плата (англ. - motherboard, mainboard, MB, розг. - мамка, мати, материнка) - це основна плата, до якої приєднуються всі частини комп'ютера (процесор, відеокарта , ОЗП та ін.), встановлюється у системному блоці. Головне завдання материнської плати - з'єднати та забезпечити спільну роботу всіх елементів комп'ютера.

Основою будь-якої материнської плати є набір системної логіки, який найчастіше називають чіпсетом (від англ. chipset). Чіпсет - це сукупність мікросхем, які забезпечують узгоджену спільну роботу складових частин комп'ютера та їхню взаємодію між собою.

Не так давно чіпсет будь-якої материнської плати складався з двох основних мікросхем, які називають "північним" і "південним" мостами.

Південний міст (Southbridge, ICH, I/O controller hub, периферійний контролер, контролер вводу-виводу) – мікросхема, що відповідає за роботу пристроїв, які не потребують високої швидкості підключення (жорсткий диск, SSD, мережева плата, аудіоплата тощо). Клавіатура та миша також замикаються на південний міст.

Північний міст (North bridge, системний контролер) – мікросхема, що забезпечує роботу основних вузлів комп'ютера, які потребують максимальної швидкості з'єднання - оперативної пам'яті, ліній PCI-E, вбудованого відеоадаптера та ін.

Наявність північного і південного мостів – класична схема побудови чіпсету, на якій ще років 10 тому будувалася будь-яка системна плата. Зараз вона повною мірою зустрічається лише у досить старих комп'ютерах. Справа в тому, що більшість важливих компонентів чіпсету поступово "перекочували" безпосередньо в центральний процесор. У будь-якому сучасному процесорі є вбудовані контролери оперативної пам'яті та ліній PCI-E. Інтегрований відеочіп, який раніше був у північному мосту, тепер також вбудовується в центральний процесор. Деякі процесори містять мережеві адаптери, контролери USB, Wi-Fi, Bluetooth та інші модулі. Такий підхід значно прискорює взаємодію всіх цих компонентів між собою, а також з обчислювальними ядрами центрального процесора. Ну а чіпсет поступово ставав дедалі простішим (особливо північний міст, який у нових материнських платах взагалі відсутній).

Тим не менш, системна логіка, як і раніше, сильно впливає на стабільність роботи та швидкодію комп'ютера. При виборі материнської плати необхідно враховувати насамперед те, який чіпсет узяли за основу при її виготовленні. Основними виробниками чіпсетів зараз є компанії Intel та AMD, тоді як материнські плати виробляються ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac та ін. Системні плати з однаковим чіпсетом у різних виробників називаються по-різному. За ціною вони теж можуть суттєво відрізнятись. При виборі, як правило, краще віддати перевагу материнській платі з більш "передовим" чіпсетом від менш відомого виробника, ніж навпаки.

Основні роз'єми материнської плати

Окрім роз'єму центрального процесора (сокету), системна плата містить інші роз'єми:

• Слоти модулів ОЗП, до яких приєднуються модулі оперативної пам'яті відповідного типу;

• РСI-E - роз'єм для встановлення різних пристроїв. Залежно від можливостей процесора та чіпсету, таких роз'ємів на материнській платі може бути кілька, і вони можуть мати різну кількість ліній (x16, x8, x4, x1). У РСI-E x16 встановлюється відеокарта. У РСI-E з меншою кількістю ліній встановлюються інші пристрої (мережева карта, звукова карта, W-Fi та ін.). Докладніше про це читайте тут.

• USB - роз'єм для підключення периферійних пристроїв. Відомий усім у першу чергу як роз'єм, до якого можна підключити флешку, цифровий фотоапарат, відеокамеру, телефон та ін. Він буває кількох специфікацій: USB 1.0 (пропускна здатність до 12 Мбіт/с), USB 2.0 (до 480 Мбіт/с), USB 3.0 (до 4800 Мбіт/с), USB 3.1 (до 10 Гбіт/с), USB 3.2 ( до 20 Гбіт/с). USB 1.0 та 2.0 зовні однакові, мають 4 контакти. USB 3.0 і новіші мають вдвічі більше контактів, хоч і підтримують можливість підключення старих пристроїв, розрахованих на USB 1.0 та 2.0.

• SATA (Serial Advanced Technology Attachment – цифрове під'єднання за передовою технологією) – служить для приєднання накопичувачів інформації (жорстких дисків або SSD, оптичних приводів). Швидкість передачі залежить від ревізії SATA: 1.x - до 1,5 Гбіт/с; 2.x – до 3 Гбіт/с; 3.x – до 6 Гбіт/с.

• M.2 – роз'єм для підключення швидких накопичувачів інформації SSD. У порівнянні з запам'ятовуючими пристроями, які підключаються до роз'єму SATA, M.2 забезпечує в рази більш високу швидкість читання і запису.

• Роз'єми для підключення блоку живлення. Основний роз'єм, що живить всі компоненти (ATX), має 24 контакти. Живлення центрального процесора може мати 4 або 8 контактів (залежно від потужності процесора, на який розрахована материнська плата).

Крім того, на системній платі є різні "голкові гребінки", призначені для підключення передньої панелі корпусу (кнопки Power, Reset, індикатори процесора та жорстких дисків, навушники, мікрофон, USB), кулерів (вентиляторів) процесора, корпусу, жорстких дисків та ін.

На материнській платі є також роз'єм звукової карти, мережевого адаптера (RJ-45) та ін. На моделях системних плат з інтегрованим графічним процесором або розрахованих на процесори, що містять у собі графічне ядро, є відповідні роз'єм для підключення моніторів (VGA, DVI, HDMI).

Системна плата містить ще одну важливу частину - мікросхему ПЗП (її часто називають ROM BIOS). У цій мікросхемі зберігається базова програма управління комп'ютером, звана базовою системою вводу-виводу і відома як BIOS (basic input-output system). На відміну від операційної системи та іншого програмного забезпечення, що встановлюються на жорсткий диск або SSD, BIOS доступний комп'ютеру без підключення запам'ятовуючого пристрою та інших елементів. Це програмне забезпечення визначає порядок взаємодії складових частин комп'ютера між собою. Залежно від чіпсету материнської плати та версії BIOS, його налаштуваннями можна визначити джерело завантаження комп'ютера, змінити частоту процесора, таймінги модулів оперативної пам'яті (змінивши їхню швидкодію), а також налаштування багатьох інших пристроїв, відключити окремі елементи (мережеву плату, звукову плату, Wi -Fi та ін) та багато іншого.

Комп'ютер завжди запускається та працює з урахуванням даних BIOS. Якщо мікросхему ПЗП пошкодити або внести в BIOS налаштування, які не сумісні з працездатністю системи, комп'ютер не запуститься. В останньому випадку для вирішення проблеми достатньо "обнулити" налаштування BIOS до стандартних ("заводських") параметрів. Для цього потрібно на кілька секунд вийняти з відповідного роз'єму материнської плати батарейку, що живить мікросхему ПЗП (типу CR2032, зовні схожа на монету). Обнулення BIOS також відбувається, коли ця батарея розряджається.

Сучасні мікросхеми ПЗП дозволяють міняти BIOS на інші версії. Ця операція називається перепрошивкою BIOS, виконується за допомогою спеціального програмного забезпечення (зазвичай доступного на сайті виробника системної плати) і вимагає серйозного підходу, оскільки у разі невдачі може спричинити плачевні наслідки, аж до необхідності придбання нової материнської плати. Тому без потреби перепрошивати BIOS не потрібно. Свіжі версії іноді дозволяють вирішити проблеми сумісності системних плат із новими пристроями, додати окремі варіанти налаштувань або усунути дрібні недоліки. Але якщо система і так працює стабільно, краще не ризикувати.

Форм-фактор материнської плати

За розміром системні плати бувають різними. Існує кілька стандартів, які прийнято називати форм-фактором материнської плати. Крім розмірів, форм-фактор передбачає певну схему розташування місць кріплення плати, інтерфейсів шин, портів вводу-виводу, сокету процесора, роз'єм для підключення блоку живлення та слотів установки модулів ОЗП.

Відомі такі форм-фактори материнських плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX , Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX.

Найбільш поширеними є АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) та mini-ITX (150 x 150 мм.).

Форм-фактор материнської плати потрібно враховувати при виборі корпусу системного блоку.