▷ Hva er et hovedkort og hvordan fungerer det

I dag må vi snakke om hovedkortet til en datamaskin. Hovedkortet er utvilsomt det grunnleggende elementet for å lage en datamaskin, resten av komponentene som CPU eller RAM vil bli installert på det slik at maskinen er i stand til å starte og fungere. Så la oss se i detalj hva et hovedkort er og hvordan det fungerer.

Innholdsindeks

Hva er et hovedkort?

Hovedkortet er uten tvil den viktigste delen av en datamaskin. Dette er den som vil avgjøre hvilken arkitektur teamet vårt har i sine interne komponenter. Hvert hovedkort vil være designet for å huse bestemte komponenter, eller visse typer komponentfamilier, og vil også støtte visse hastigheter og kapasiteter som disse komponentene har.

Alle eller nesten alle komponentene som er en del av datamaskinen vil være koblet til hovedkortet, det vil også ha ansvaret for å etablere en kommunikasjonsbuss mellom disse komponentene (CPU, RAM, grafikkort) og periferiutstyr som er installert på det (mus, tastatur, skjerm osv.)

Det fysiske aspektet er en elektronisk krets med visse dimensjoner der en serie elementer som chips, kondensatorer, komponentkontakter og elektrisitetsledninger er installert, som til sammen utgjør strukturen til en datamaskin.

Nesten alle av dem må ha fire grunnleggende komponenter installert:

• Strømforsyning Sentral prosessorRAM-minneLagringsenheter

Hovedkortene består av forskjellige fysiske formater som bestemmer de fysiske dimensjonene som disse vil ha.

Hovedkortformater

Formatene som vi kan finne i markedet kommer til å være følgende:

E-ATX

Det er den største formfaktoren vi har på markedet. Dimensjonene er 305 x 330 mm. Disse brettene har vanligvis rikelig med hull for utvidelseskort og mange muligheter når det gjelder å installere grafikkort i SLI eller Crossfire.

I tillegg vil vi ha opptil 8 spor tilgjengelig for installasjon av RAM-minne

ATX

Disse styrene har vært på markedet siden 1995 takket være implementeringen av Intel. De er også de vanligste vi kan finne. Dimensjonene er 305 x 244 mm, selv om det også er noen med litt forskjellige dimensjoner. Selvfølgelig må hullene for plassering i chassiset være plassert nøyaktig på de standardiserte stedene.

Denne typen hovedkort brukes til nesten alle typer systemer, kontor, spill osv. Dette skyldes de store utvidelsesmulighetene. Normalt har vi 7 ekspansjonsspor og 4 spor for installasjon av RAM- minner .

Micro ATX

Hovedkort med dette formatet har dimensjoner 244 x 244 mm, så de er ganske mindre enn de forrige, rundt 25%. Disse brettene, som har et mindre format, er rettet mot kontorarbeidsteam, som ikke trenger like mange utvidelsesspor og også har mindre chassis.

Blant utvidelsesmulighetene har den maksimalt 5 utvidelsesspor, selv om det normale er 3 og mellomrom med opptil 4 RAM-minner. Denne typen plater trenger chassis som er kompatibelt med deres feste, siden skruenes plassering vil være forskjellig fra ATX-platene.

Mini ITX

Dette er det minste plateformatet som er tilgjengelig for hjemme-datamaskiner. Den har dimensjoner på 170 x 170 mm. For feste består den av fire hull som faller sammen med de som er installert for en ATX-plate.

På disse brettene kan vi finne et enkelt utvidelsesspor for grafikkortet og to spor for RAM-minne

Det er andre dannet som XL-ATX, men de sees vanligvis ikke så mye i lavt / mellomområdet. Bare i PREMIUM-serien

Fysiske komponenter på et hovedkort

Dette vil være den klart bredeste delen i denne artikkelen, ettersom hovedkortet har en rekke komponenter som er verdt å navngi. La oss starte da.

chipset

Brikkesettet eller "brikkesettet" er et sett med integrerte kretsløp som er designet for å etablere kommunikasjon mellom prosessoren og de andre komponentene som er installert på hovedkortet. Disse elementene kan være RAM-minne, harddisker, utvidelsesspor og inn- og utporter.

Med utviklingen av hovedkortteknologi består disse sjetongene vanligvis av en enkelt sentral brikke. Videre er disse sjetongene utelukkende designet for et sett med prosessorer eller et bestemt merke og for visse RAM-minnemoduler. Dette gjør det nødvendig at når vi anskaffer et hovedkort fra markedet, blir vi også nødt til å kjøpe en kompatibel prosessor og RAM-moduler for det.

Gamle hovedkort

Brikkesettet kan integreres av to brikker og kalles også North Bridge eller North Brigde og South Bridge eller South Bridge. Hver av disse brikkene er ansvarlige for visse oppgaver som skal utføres:

North Bridge: Denne brikken er direkte festet til prosessorbussen og har direkte kommunikasjon med den og RAM-minne. Denne bussen kalles også Front Side Bus eller (FSB) og er avgjørende for hastigheten og ytelsen til en datamaskin. I tillegg til dette er det også ansvaret for kommunikasjonen med PCI-Express-portene, siden dette er de som støtter komponentene med høyeste hastighet, som hovedkortet eller de nye lagringsenhetene M.2 og PCI-E.

South Bridge: Denne brikken er direkte koblet til nordbroen via Direct Media Interface eller (DMI) -bussen. Denne brikken er ansvarlig for kommunikasjonen av inngangs- og utgangsenhetene og for å koble disse til nordbroen. For eksempel SATA-harddisker, USB, Fire Wire, nettverkskort, AUDIO, etc.

Moderne hovedkort

For øyeblikket med utseendet til flerkjerneprosessorer som Intel Core og AMD FX, har dette brikkesettet blitt betydelig redusert til en enkelt brikke og dermed forsvunnet sørbroen.

Dette er fordi de nye prosessorene integrerer minnekontrolleren i dem, slik at de er direkte koblet til RAM-minnebussen. La oss si at FSB-broen er integrert i prosessoren og at bussen som har ansvar for de andre enhetene kalles Plataform Controller Hub (PCH), og erstatter DMI-bussen.

Brikkesetttyper

Det finnes et stort antall brikkesettmodeller. Med hver evolusjon av prosessorene er det også en utvikling av disse brikkene. Som i alt er det low-end, for en lavere eller lavere hastighet av komponentstyring, en mellomtoner og en high-end som gir maksimal hastighet og støtte for forskjellige grafikkort og den raskeste RAM på markedet.

I følge prosessorprodusenten kan vi finne brikkesett designet for AMD-prosessorer, og brikkesett designet for Intel-prosessorer.

For mer informasjon om de nyeste merket brikkesettmodeller for både teknologier og deres sammenligning, besøk våre følgende artikler:

Mikroprosessoruttak

Som det ikke kunne være ellers, er det på hovedkortet der mikroprosessoren må installeres, og for dette vil en stikkontakt med de fysiske kontaktene være nødvendig for å kommunisere dette med hovedkortet. Det er to typer stikkontakter:

• PGA (Pid Grid Array): i denne kontakten er det et panel med hull for å sette inn mikroprosessoren inni, som vil ha kontaktpinner for innsetting. LGA (Land Grid Array) - Stikkontakten har en matrise av gullbelagte kontakter som lager kontakt mellom hovedkortet og prosessorbrikken, som bare har en flat overflate med kontaktpunkter.

Innføringsteknologien kalles ZIF (Zero Insertion Force) og brikken passer ikke perfekt i kontakten hvis du trenger å bruke kraft i prosessen.

Som med prosessorer er det mange typer stikkontakter for installasjonen. Dette betyr at når du kjøper et hovedkort med en viss arkitektur, er det nødvendig å skaffe en prosessor som er kompatibel med den.

I tillegg er hvert hovedkort designet for en prosessorprodusent, så både socket og brikkesettet må være kompatible med det aktuelle merket.

For å lære mer om hvordan en prosessor fungerer, anbefaler vi følgende artikkel:

• Hva er en prosessor og hvordan fungerer den?

RAM-minnespor

Disse kontaktene eller bussene har ansvaret for å huse RAM-minnemodulene som skal installeres i utstyret. Generelt har hovedkort 4 spor eller high-end hovedkort har 8.

Disse sporene vil vanligvis være designet for å jobbe med dobbeltkanalteknologi eller til og med firkanalsteknologi. Som med prosessoren vil hvert hovedkort støtte en viss RAM-arkitektur.

Hovedkortene har for tiden forskjellige typer RAM-spor, selv om de alle tilhører DDR-standarden. Vi vil ha: DDR, DDR2, DDR3 og DDR4

For å lære mer om hvordan RAM fungerer, anbefaler vi artikkelen vår:

• Hva er RAM og hvordan fungerer det?

VRM

Forkortelse for Voltage Regulator Module. De er et sett med komponenter som transformerer den elektriske strømmen som når hovedkortet til spenninger med forskjellige verdier og strømmer, slik at de blir brukt av de andre komponentene som er installert på den. Til tross for at den ikke er spesielt iøynefallende, er denne komponenten viktig for at komponentene skal fungere korrekt og for å unngå brudd.

For å vite mer om disse komponentene, besøk vår artikkel:

Utvidelsesspor

De vil være sporene som har funksjonaliteten til å utvide maskinvaren som er installert i utstyret vårt. I dem kan du installere grafikkort, harddisker, nettverkskort, lydkort osv.

Disse sporene kalles for tiden PCI-Express eller PCI-E og erstatter tradisjonell PCI. Hver PCI-E-utvidelsesspor har 1, 2, 4, 8, 16 eller 32 dataforbindelser mellom hovedkortet og de tilkoblede kortene. Vi koder dette antall lenker som et prefiks x, for eksempel x1 for en enkelt- eller enhetslenke og x16 for et kort med 16 lenker, som brukes til grafikkort. Hver av disse koblingene gir en hastighet på 250 MB / s.

Hvis vi har 32 lenker, vil de gi maksimal båndbredde, det vil si 8 GB / s i hver retning for PCIE 1.1. Den mest brukte er PCI-E x16 som gir en båndbredde på 4 GB / s (250 MB / sx 16) i hver retning. En enkelt lenke er omtrent dobbelt så rask som en vanlig PCI-kobling. 8 lenker har en båndbredde som kan sammenlignes med den raskeste versjonen av AGP-bussen, som er de gamle sporene for grafikkort.

BIOS

BIOS eller Basic Input-Output System er et ROM-, EPROM- eller Flash-RAM-minne som inneholder informasjon om konfigurasjonen av hovedkortet på det laveste nivået.

Inne i BIOS er det også en minnebrikke kalt CMOS, med programmet den lagrer inne, er den i stand til å initialisere alle de fysiske komponentene på brettet for å starte datamaskinen. I tillegg er det ansvarlig for å sjekke dem for feil eller fravær av enheter, for eksempel mangel på RAM, CPU eller harddisk.

BIOS-minnet drives kontinuerlig av et batteri. På denne måten, når maskinen er slått av, går ikke dataene og parametrene som er konfigurert på datamaskinen tapt. Hvis dette batteriet i noen tilfelle er tomt eller vi fjerner det, tilbakestilles BIOS-informasjonen til standardverdiene, men de går aldri tapt.

Lydkort og nettverkskort

De er sjetongene som har ansvaret for å behandle multimedia- lyden til utstyret vårt og nettverkstilkoblingen. Dens brikker ligger i nærheten av utgangsportene på hovedkortet, og vi kan identifisere det ved mange anledninger av dets RealTek-karakteristiske, siden det er produsenten av mange av disse enhetene integrert på hovedkortet.

SATA-kontakter

Dette er kommunikasjonsstandarden på dagens PC-er for tilkobling av mekaniske harddisker og også SSD-er. I SATA brukes en seriell buss i stedet for parallell for å overføre dataene. Det er mye raskere enn den tradisjonelle IDE og mer effektiv. I tillegg tillater den varme tilkoblinger til enhetene og har mye mindre og mer håndterbare busser.

På et hovedkort kan vi ha opptil 6 eller 10 av disse portene for å installere harddisker. Den gjeldende standarden finnes i SATA 3 som tillater overføringer på opptil 600 MB / s

For å lære mer om hvordan en harddisk fungerer, anbefaler vi følgende artikkel:

• Hva er en harddisk, og hvordan fungerer den?

M.2-kontakt

Nesten alle brettene har allerede denne porten installert. M.2 er den nye kommunikasjonsstandarden som er ment å erstatte tilkoblingen for SATA SSD-stasjoner på mellomlang og kort sikt. Den bruker både SATA og NVMe kommunikasjonsprotokoller. M.2 er utelukkende beregnet på installasjon av lagringsenheter på denne måten vi unngår å okkupere PCI-E-spor. Denne standarden har ikke hastigheten til PCI-E, men er mye høyere enn SATA.

For å lære mer om hvordan en SSD fungerer, anbefaler vi følgende artikkel:

• Hva er en SSD og hvordan fungerer den?

Strømkontakter

Hovedkortet må kobles til en strømkilde, og for dette har det forskjellige typer strømtilkoblinger.

ATX

Det er den tradisjonelle kontakten som styrer hovedkortet i de fleste av komponentene. Den består av 24 kabler eller pinner og er normalt plassert på høyre side av den ved siden av RAM-sporene.

CPU-kraft

I tillegg til ATX2-kontakten, har nesten alle nye hovedkort, i det minste ATX, også denne typen kontakt utelukkende beregnet på å drive prosessoren. Disse typer strømforsyninger bidrar til å øke strømforsyningen til hovedkortet, spesielt i tilfeller av overklokkede prosessorer som trenger mer strøm for forbruk.

Vi kan finne en 4-pinners CPU-kontakt (eldre), en på 8 eller en av 4 + 6 pinner. Funksjonene vil være praktisk talt de samme, og alt sammen går med en 12V spenning.

Eksterne kontakter

Disse kontaktene vil være plassert på den ene siden av hovedkortet, nesten alltid til venstre. Du vil ha ansvaret for å koble til eksterne enheter som vi har i oppsettet vårt, for eksempel skrivere, mus, tastaturer, høyttalere, lagringsenheter, etc. Vi kan skille følgende typer:

• PS / 2: Det er to porter av denne typen, allerede praktisk talt i bruk. De har 6 pinner og er ment å koble tastaturet og musen. Nesten ingen tastatur har denne typen kontakt, så de flyttes og erstattes av USB USB (Universal Serial Bus): det er den mest brukte serielle tilkoblingsstandarden over hele verden. Denne kontakten er plug and play, slik at vi kan koble til en varm enhet slik at operativsystemet gjenkjenner den umiddelbart. I tillegg til datautveksling, muliggjør det også perifer justering, noe som gjør det veldig praktisk og allsidig. Det er for øyeblikket fire versjoner av denne porten, USB 1.1 med en hastighet på 12 Mb / s, USB 2.0 med 480 Mb / s, USB 3.0 med 4, 8 Gb / s og USB 3.1 med 10 Gb / s FireWire: Det er en standard som ligner på USB, men hovedsakelig brukt i Amerika. De har praktisk talt de samme funksjonalitetene som USB, og den har 4 versjoner, den raskeste er FireWire s3200 med 3, 2 Gb / s HDMI eller DisplayPort: Disse portene vil eksistere hvis hovedkortet har et integrert grafikkort. Det er en digital multimedia-kommunikasjonsstandard som gjør det mulig å koble til HD-videoenheter. Både video- og lydsignaler reiser gjennom disse portene, noe som gjør dem spesielt nyttige. For øyeblikket har de praktisk talt fullstendig erstattet VGA DVI og VGA- porten : porter for å koble HDMI-forgjengeren Ethernet- skjermen : port beregnet for RJ 45-kontakten på internett 3, 5 "Jack: Connector for audio input or output units

Andre elementer

• Interne porter for USB: kontakter er tilgjengelige nederst på hovedkortet for å utvide USB-portene til utstyret vårt. De tilgjengelige USB-portene på chassiset vil normalt være tilkoblet. Interne lydporter: Som med USB, har brettet en intern port for å koble mikrofon og høyttalere fra porter som er ordnet i kabinettet. Klokker: For å synkronisere alle interne komponenter, er det nødvendig med en serie klokker som fungerer på forskjellige frekvenser, avhengig av behovene til hver komponent. Viftekontakter: Dette er 12V-kontakter beregnet på å sette inn vifter som CPU eller chassisvifter. De har 4 pinner. Startpanel: de er en serie strømtilkoblinger der knappene på kabinettet er koblet til, og som er ansvarlige for å starte og tilbakestille systemet. Harddisk- og strøm-LED-ene vil også være tilkoblet.

Opererer et hovedkort

Operasjonen av et hovedkort er ganske kompleks, på grunn av det store antall elementer som er installert på det og antall busser som er ment for utveksling av informasjon. Skematisk kan vi representere det på følgende måte:

I denne ordningen kan vi skille hovedelementene som griper inn i drift og styring, og ta startprosessen til en datamaskin som referanse:

Det første et hovedkort bør gjøre før du laster operativsystemet fra harddisken, er å initialisere komponentene. Programmet som ligger i BIOS er ansvarlig for å sjekke alle enhetene som er koblet til det: CPU, RAM og harddisker på en grunnleggende måte. Hvis noen av dem mangler, ødelegges eller oppdager andre avvik, vil hovedkortet avgi en feilkode oversatt til lydsignaler eller også ved hjelp av en kode i et LED-panel som er plassert på det.

Når bekreftelsestrinnet er fullført, lastes den interne bussen med informasjon fra lagringsenhetene. Her griper den sørlige broen (hvis den finnes) og den nordlige broen inn.

Etter å ha bedt om informasjonen fra harddisker, inngangs- / utgangsenheter og andre komponenter, er nordbroen ansvarlig for å koble prosessoren til RAM. Dette gjøres gjennom frontbussen eller Front Side Bus (FSB). Dette vil bestå av 64 tråder eller 64 + 64 i tilfelle implementering av dual channel-teknologi.

Uansett vil operativsystemdataene som er lastet inn i minnet, allerede være funnet å starte opp datamaskinen.

Samtidig vil nordbroen sende grafikksignalene til grafikkortet, installert i et CPI-E x16-spor direkte administrert av det. Eller i ditt tilfelle vil det koble seg til grafikkortet som er installert på selve hovedkortet. Dette gjøres av FSB-bussen.

Uansett vil datamaskinen starte og datautvekslingen for behandling blir administrert av elementene som er koblet til bussen og brikkesettet.

Endelig konklusjon og forventninger om hva som er et hovedkort

Hvis en ting har blitt tydelig for oss, er at det blir vanskeligere å forklare bruken av komponentene på en datamaskin på en forenklet måte. Teknologi går fremover med en utrolig hastighet, og elementene blir mer komplekse og mer funksjonelle og komplekse.

Med den hastigheten vi går, er det mulig at 5 nm-barrieren blir nådd på veldig kort tid, og vi vil se at de store selskapene prosjekterer for å gå videre.

For vår del er vi glade for disse fremskrittene, stadig raskere, mer komplekst utstyr og til en vedvarende pris hvis vi går til mellomdistansekomponenter som også er veldig gode.

Vi anbefaler også vår artikkel om kvanteprosessorer

• Hva er en kvanteprosessor og hvordan fungerer den?

Vi håper at du med denne artikkelen har lært mer om komponentene i hovedkortet og dens grunnleggende drift. For noen tvil, avklaring eller feil, ikke nøl med å fortelle oss.