Așa funcționează o placă de bază

Am gustat o placă de bază a computerului și am analizat ce componentă este responsabilă de ce, ce conector este pentru ce și cum funcționează această structură uimitoare.

Pentru mulți, o hartă a acestui peisaj, dar cine știe cum arată o placă de bază, dintr-o privire vă va spune câte caracteristici oferă un model și în ce calitate. În ultimii ani, febra integrării a luat un nivel și mai ridicat, astfel încât din ce în ce mai multe controlere și servicii sunt adăugate unităților centrale (procesor, SoC - System on a Chip), totuși placa de bază este încă o componentă cheie. Practic definește platforma, compatibilitatea, scalabilitatea și serviciile de bază. Diversele sloturi, conectori și porturi pentru carduri se află, de asemenea, pe această pagină, precum și circuitele fără de care nu ar porni mașina noastră.

Dacă producătorul economisește acest lucru sau uită ceva, putem avea probleme serioase. Economiile pot avea ca rezultat o durată scurtă de viață, o funcționare nesigură și, dacă serviciile importante sunt lăsate în afara, este posibil să nu le putem înlocui chiar și cu un card suplimentar. În articolul nostru, parcurgem fiecare centimetru pătrat al unei plăci de bază avansate și arătăm ce componentă sau circuit este utilizat pentru ce. Aceasta include module auxiliare, controlere, diverse contacte pentru plăci de bază și sloturi pentru carduri și conectori.

E doar complicat

Fie că este vorba de un miniatură sau de un gigant PC turn sau doar de un notebook hibrid, fiecare dispozitiv vine cu o placă de bază. La începutul PC-urilor, în ciuda dimensiunilor uriașe, nu totul se putea încadra pe această parte, dar asta s-a schimbat mult până acum. Pe de o parte, componentele critice de performanță au fost integrate între timp în procesor, iar pe de altă parte, chipset-urile plăcii de bază au evoluat, lăsând doar câteva controlere suplimentare care trebuie stoarse. Cu toate acestea, o placă de bază este construită pe un PCB foarte complex, adesea cu șase straturi, după ce o mulțime de semnale trebuie transmise dintr-un punct în altul.

Placa de bază comunică cu procesorul prin intermediul chipset-ului, care colectează semnale de la cele mai importante componente, iar astăzi placa video - pe care mulți o numesc al doilea cel mai important executabil - este conectată direct la CPU. Cuvântul „chipset” este un nume de lungă durată; astăzi, un singur cip este suficient pentru tot ceea ce se numește Platform Controller Hub. Se conectează la CPU prin linii PCIe și definește caracteristicile de bază ale plăcii de bază, precum și ale computerului.

Elegant de pe raftul superior

Pentru a arăta toate componentele, conectorii și componentele importante, am căutat o placă de bază pe care toate funcțiile moderne existente să fie înghesuite în producător. Am găsit în curând modelul ideal: foaia scumpă cu otravă Asus Maximus VIII Extreme, în schimb nu suferim de o lipsă de nimic. Pe această placă de bază obținem cea mai bună calitate de la toate controlerele, găsim și cele mai noi porturi, USB Type-C și U.2, răcirea este absolut supradimensionată, secțiunea de reglare este de asemenea suficient de puternică, iar în cutie alte utile și completări spectaculoase pe care le-am găsit, care arată bine unde se îndreaptă producția plăcii de bază la începutul anului 2016. De această dată, platforma este Intel, care este o iterație de ultimă generație cu cipul Z170 și socketul LGA1151.

Lista componentelor

Fiecare placă de bază este unică, nu există două modele identice, cu toate acestea, componentele principale, controlerele integrate de bază, pot fi găsite pe fiecare, indiferent de platformă, soclu, generație. Trecem prin acestea pornind de la socket-ul CPU.

Soclu procesor: În 99% din cazuri, soclul procesorului este situat într-un loc special pe placa de bază, iar pe plăcile mai mici putem găsi în sine procesorul integrat (lipit cu PCB). Aceasta determină, în principiu, pentru ce platformă este proiectată placa de bază și, de asemenea, la ce utilizare și performanță ne putem aștepta. Pe partea Intel, prizele LGA1150/1151 sunt obișnuite, acceptând o gamă largă de procesoare de la procesoare low-cost, entry-level până la Core i7 de înaltă performanță. Pe partea AMD, merită remarcat FM2 + pentru APU (Accelerated Processing Unit) și AM3 + pentru procesoare mai puternice (va trebui să așteptăm cel puțin până la sfârșitul anului pentru AM4 all-inclusive). Este foarte important să alegeți bine o priză, deoarece nu există nicio trecere între ele.

Socluri DIMM: Lângă locația procesorului se află soclurile DIMM care primesc modulele de memorie ale sistemului. Cu puține excepții, le obținem întotdeauna în perechi, deoarece controlerele de memorie integrate în procesoarele de astăzi sunt cu două sau patru canale și își pot oferi performanța maximă cu un număr par de module RAM de aceeași capacitate. Există, de asemenea, mai multe tipuri de prize DIMM, dintre care DDR3 este obișnuit, dar pentru procesoarele Intel LGA2011-v3/LGA1151 putem folosi deja module DDR4 (de asemenea), care asigură mai multă lățime de bandă cu un consum mai mic de energie. Nu există nici o tranziție între aceste standarde, ceea ce înseamnă că DDR3-RAM și DDR4-RAM nu sunt compatibile cu prizele DIMM (fie).

Circuit VRM: Rămânând în continuare în jurul soclului procesorului, găsim una dintre cele mai importante secțiuni în care este esențial să nu ne zgârim la producător. Acesta este circuitul regulator de tensiune, care convertește tensiunea de bază de la sursa de alimentare la nivelul necesar pentru procesor, memorie și alte componente. Componentele de calitate și construcția bună garantează că semnalele produse sunt stabile și fără zgomot. Cea mai mică fluctuație sau zgomot în funcționarea procesorului provoacă erori, tranzistoarele nu se închid corespunzător și aparatul îngheață, datele noastre sunt pierdute. Desigur, procesoarele încorporează, de asemenea, o toleranță adecvată la erori, iar circuitele VRM sunt supracalibrate de producători, dar componentele de calitate slabă nu pot fi eliminate.

Din fericire, acum avem mai puțin de îngrijorat dacă regulatorul de tensiune poate fi de calitate slabă sau nesigur. Producătorii au trecut la condensatoare în stare solidă pe aproape fiecare placă de bază, care sunt mult mai fiabile decât condensatoarele electrolitice utilizate în trecut (consultați caseta noastră pentru mai multe detalii). De asemenea, trebuie asigurată răcirea deoarece, pe lângă o parte din căldura generată de procesorul care părăsește aici, circuitul VRM poate genera, de asemenea, căldură semnificativă. Circuitul VRM menținut la o temperatură suficient de scăzută durează mai stabil de ani de zile decât soluția de bază rămasă fără răcire.

Chipset: Cipul de control al plăcii de bază se conectează la procesor și transmite datele primite de la periferice prin intermediul acestuia. Astăzi, un singur cip este suficient pentru această sarcină, dar acesta este destul de complicat: în plus față de controlerul SATA (chiar și cu funcție RAID) se ocupă de BIOS/UEFI, codec audio și controler LAN, USB și carduri de control inserate în sloturile PCIe . Se poate observa că viteza acestui cip este foarte importantă, dar în același timp funcționarea acestuia implică generarea de căldură, astfel încât controlerul plăcii de bază este întotdeauna răcit de o nervură de dimensiuni adecvate.

Controlere integrate: Nu toate controlerele se încadrează în cipul de control al plăcii de bază și în procesor, deci acestea sunt rezolvate de producători de cipuri separate. Acest lucru permite, de asemenea, diferențierea, astfel încât plăcile de bază ieftine pot avea controale de calitate mai simple și mai scăzute, iar plăcile mai scumpe pot avea versiuni de calitate, mai bine informate. De obicei, codecurile audio și controlerul LAN sunt rezolvate în acest fel și, uneori, caracteristicile chipset-ului trebuie extinse (de obicei, cu un controler SATA-RAID secundar, chiar mai multe porturi USB 3.0/3.1 sau cel mai recent controler, Thunderbolt 3 al Intel). Producătorii sunt reticenți să integreze o unitate radio pe o placă de bază - anularea zgomotului, printre altele, poate fi rezolvată mai bine pe un card separat. Funcționalitatea Wi-Fi și Bluetooth este întotdeauna disponibilă cu un mini card conectat prin USB sau PCIe.

Partea audio merită încă tratată. În plus față de cipul codec, acesta conține și circuite de amplificare adecvate, care sunt sensibile la zgomot. De aceea, plăcile de bază mai scumpe sunt separate de alte componente de pe PCB, iar circuitul amplificatorului folosește circuite integrate de înaltă calitate și alte componente, o ieșire separată pentru căști și un codec mai scump, de semnal-zgomot mai mare din codec. versiunile sunt încorporate.

Sloturi pentru carduri: Nu toate nevoile tuturor utilizatorilor pot fi satisfăcute pe deplin; prin definiție, nu primim niciodată toate serviciile, dar cel puțin nu trebuie să plătim pentru ceva de care oricum nu am profita. Funcțiile lipsă pot fi adăugate la un computer desktop cu carduri suplimentare. Astăzi, există o versiune USB a aproape tuturor controlerelor, dar soluțiile instalate în mașină oferă întotdeauna viteze mai mari, nu ocupă un port USB valoros și sunt mai bine protejate de praf și daune mecanice în interiorul carcasei mașinii.

Cardurile cu funcții suplimentare pot fi inserate în sloturile PCI sau PCI Express. Prima este acum o tehnologie complet uzată, învechită și cu lățime de bandă îngustă, deci poate fi găsită doar pe una sau două plăci de bază din motive de compatibilitate. Monopolul este PCI Express, care rulează în prezent la versiunea 3.0. Un slot PCIe poate oferi maximum 16 linii dispuse în serie cu o lățime de bandă teoretică maximă disponibilă de 1 GB/s pe linie. Acest lucru este amplu pentru plăcile video de astăzi, mai ales că se conectează direct la controlerul PCIe integrat în CPU, iar celelalte periferice valorează mai puțin. SSI-urile conectate pe un PCIe necesită de obicei patru linii, în timp ce plăcile de rețea, plăcile de sunet și alte controlere pot găzdui o singură linie. Acestea pot fi inserate în prize PCIe × 1 mai mici care nu se conectează direct la procesor, ci la cipul de control al plăcii de bază (PCH).

Pentru a găzdui SSD-uri moderne, o nouă priză M.2 a fost încorporată în noile plăci de bază. În paralel cu această placă, putem monta SSD-ul, care este de obicei 22 × 80 mm, dar modelele cu capacitate mai mare pot ajunge până la 110 mm. Această priză poate conecta SSD-ul la sistem atât în SATA6G, cât și în PCIe în modul NVMe.

Porturi, conectori, comutatoare: Pentru a profita de serviciile plăcii de bază, avem nevoie de porturi și conectori. Fiecare placă de bază are un rând de conectori de dimensiuni standard, unde veți găsi cele mai importante porturi. În plus, nenumărate alte rânduri de conectori și pini de pe placa de bază vă așteaptă pentru a conecta comutatorul, lampa, dioda termică, ventilatorul sau convertorul de poartă corespunzător. De obicei, colțul din dreapta jos al plăcii de bază este căptușit cu conectori SATA la care puteți conecta SSD-uri, HDD-uri și unități optice. Majoritatea porturilor SATA sunt conectate la chipset-ul plăcii de bază, dar plăcile scumpe folosesc și un controler SATA-RAID suplimentar. Recent, aici au apărut doi conectori suplimentari. Portul care conectează cele două SATA6G și un conector mai mic este SATA Express, care oferă și o conexiune de date PCIe × 2 pentru stocare compatibilă. Deoarece M.2 este mai ieftin de construit și lățimea de bandă este mai mare, SATAe nu s-a răspândit pe piața de stocare. Celălalt conector este încă complet nou: este U.2 dezvoltat de Intel, care este capabil să funcționeze exact la fel ca M.2, dar în locul unui slot pentru placă de bază, puteți conecta o unitate de 2,5 inci de dimensiuni standard aici.

Plăcile de bază mai scumpe au, de asemenea, comutatoare care pot fi utilizate pentru a comuta între mai multe cipuri BIOS, pentru a porni/opri sau pentru a șterge informațiile despre BIOS. De asemenea, frecvent este afișajul POST, care înseamnă Power On Self Test. Acest afișaj format din două cifre, cu opt segmente, afișează coduri hexazecimale care indică ce componentă este inițializată de BIOS sau UEFI. De asemenea, utile în timpul reglării sunt punctele de măsurare a ieșirii, care oferă acces convenabil pentru a măsura cele mai importante niveluri de tensiune.

Fiecare placă de bază are, de asemenea, o baterie cu butoane (de obicei standard CR2032) care este necesară pentru a stoca setările BIOS/UEFI. Pe plăcile de bază vechi, merită să le înlocuiți, deoarece se poate epuiza în câțiva ani.

Răcire: Există mai multe componente pe placa de bază care pot produce o cantitate semnificativă de căldură. Încălzirea are, de asemenea, un efect dăunător asupra stabilității și duratei de viață, astfel încât aceste unități trebuie răcite corespunzător. În trecut, răcirea activă a ventilatorului era încă necesară, acum este suficient să puneți radiatoare suficient de mari pe componentele de încălzire și să lăsați fluxul de aer pentru răcirea casei. De obicei, astfel de componente sunt circuitul VRM și cipul de control al plăcii de bază (PCH). Panourile premium au, de asemenea, blocuri de răcire și deflectoare care pot fi conectate la un sistem de răcire a apei, cum ar fi panourile de armură termică ale Asus Sabertooth sau conectorii de plastic de pe panoul din spate și capacul sonor.

Frisoane din spate

Panoul din spate vă spune despre caracteristicile plăcii de bază: dacă există o mulțime de spațiu gol, puțin praf și nu sunt prea colorate, există o placă de bază ieftină, de bază, în computerul dvs. Cu toate acestea, dacă găsiți un conector de culoare, buton sau slot pe fiecare inch pătrat, puteți fi sigur că producătorul a integrat o mulțime de controlere în placa de bază instalată în computer. Placa de bază de pe masa de autopsie aparține acestui ultim grup: pe lângă butonul automat de actualizare a BIOS-ului, un controller Wi-Fi ac cu trei antene se potrivește și cu porturile USB 3.0 și USB 3.1, USB Type-C nu este lăsat în urmă, iar ieșirile audio jack jack placate cu aur, că secțiunea responsabilă de sunet este, de asemenea, de top. D-Sub-ul mare și învechit și DVI-ul chiar mai mare nu se mai potrivesc aici, dar ieșirile video DisplayPort și HDMI. Deși avem un singur port LAN, este important să știm că găsirea a doi conectori LAN pe terminalele din spate ale unei plăci de bază ar putea să nu fie capabilă de modul Teaming. În cele din urmă, ne putem minuna de portul standard de pe tastaturi și șoareci mai vechi, conectorul PS/2. Pe placa de bază scumpă otrăvitoare, acest lucru se face din motive de compatibilitate pură, ceea ce este în mod specific dorința tunerelor extreme.