▷ Vad är ett moderkort och hur fungerar det

Idag måste vi prata om moderkortet till en dator. Moderkortet är utan tvekan det grundläggande elementet för att skapa en dator, resten av komponenterna som CPU eller RAM kommer att installeras på det så att maskinen kan starta och fungera. Så låt oss se i detalj vad ett moderkort är och hur det fungerar.

Innehållsindex

Vad är ett moderkort?

Moderkortet är utan tvekan den viktigaste delen av en dator. Det här är den som kommer att avgöra vilken arkitektur vårt team har i sina interna komponenter. Varje moderkort kommer att utformas för att hysa vissa komponenter, eller vissa typer av komponentfamiljer, och kommer också att stödja vissa hastigheter och kapaciteter som dessa komponenter har.

Alla eller nästan alla komponenter som ingår i datorn kommer att anslutas till moderkortet, det kommer också att ansvara för att upprätta en kommunikationsbuss mellan dessa komponenter (CPU, RAM, grafikkort) och kringutrustning installerade på det (mus, tangentbord, skärm etc)

Dess fysiska aspekt är den för en elektronisk krets med vissa dimensioner i vilken en serie element som chips, kondensatorer, komponentanslutningar och elledningar är installerade, som tillsammans bildar en dators struktur.

Nästan alla måste ha fyra grundläggande komponenter installerade:

• Strömförsörjning Central processorRAM-minneLagringsenheter

Moderkorten består av olika fysiska format som bestämmer de fysiska dimensionerna som dessa kommer att ha.

Moderkortformat

Formaten som vi kan hitta på marknaden kommer att vara följande:

E-ATX

Det är den största formfaktorn vi har på marknaden. Dess dimensioner är 305 x 330 mm. Dessa kort har vanligtvis gott om hål för expansionskort och många möjligheter när det gäller att installera grafikkort i SLI eller Crossfire.

Dessutom har vi upp till 8 platser tillgängliga för installation av RAM-minne

ATX

Dessa styrelser har funnits på marknaden sedan 1995 tack vare deras implementering av Intel. De är också de vanligaste vi kan hitta. Dess dimensioner är 305 x 244 mm även om det också finns några med något olika dimensioner. Naturligtvis måste hålen för placering i chassit vara exakt placerade på de standardiserade platserna.

Denna typ av moderkort används för nästan alla typer av system, kontor, spel etc. Detta beror på dess stora expansionsmöjligheter. Normalt har vi 7 expansionsplatser och 4 platser för installation av RAM- minnen .

Micro ATX

Moderkort med detta format har måtten 244 x 244 mm, så de är ganska mindre än de tidigare, cirka 25%. Dessa brädor, som har ett mindre format, riktar sig till kontorsarbetsgrupper, som inte behöver lika många expansionsplatser och som också har mindre chassi.

Bland dess expansionsmöjligheter har den högst 5 expansionsplatser, även om de normala är 3 och utrymmen på upp till 4 RAM-minne. Denna typ av plattor kommer att behöva chassi som är kompatibelt med deras fixering eftersom skruvarnas placering skiljer sig från ATX-plattorna.

Mini ITX

Detta är det minsta plattformat som finns för hemmadatorer. Den har måtten 170 x 170 mm. För fixering består den av fyra hål som sammanfaller med de som är installerade för en ATX-platta.

På dessa kort kan vi hitta en enda utvidgningsplats för grafikkortet och två platser för RAM-minne

Det finns andra bildade som XL-ATX, men de ses vanligtvis inte så mycket i det låga / mellersta intervallet. Endast inom PREMIUM-sortimentet

Fysiska komponenter i ett moderkort

Detta kommer att vara den absolut bredaste delen i den här artikeln, eftersom moderkortet har en mängd komponenter som är värda att namnge. Låt oss börja då.

chipset

Chipsatsen eller "chipset" är en uppsättning integrerade kretsar som är utformade för att upprätta kommunikation mellan processorn och de andra komponenterna som är installerade på moderkortet. Dessa element kan vara RAM-minne, hårddiskar, expansionsplatser och ingångs- och utgångsportar.

Med utvecklingen av moderkortsteknologi består dessa chips normalt av ett enda centralt chip. Dessutom är dessa chips uteslutande designade för en uppsättning processorer eller ett visst märke och för vissa RAM-minnesmoduler. Detta gör det nödvändigt att när vi förvärvar ett moderkort från marknaden tvingas vi också köpa en kompatibel processor och RAM-moduler för det.

Gamla moderkort

Chipsatsen kan integreras med två chips och kallas också North Bridge eller North Brigde och South Bridge eller South Bridge. Var och en av dessa chips ansvarar för vissa uppgifter som ska utföras:

North Bridge: Detta chip är direkt anslutet till processorbussen och har direkt kommunikation med det och RAM-minne. Denna buss kallas också Front Side Bus eller (FSB) och är avgörande för datorns hastighet och prestanda. Utöver detta ansvarar det också för kommunikation med PCI-Express-portarna, eftersom det här är de som stöder komponenter med högsta hastighet, som moderkortet eller de nya lagringsenheterna i solid state M.2 och PCI-E.

South Bridge: Detta chip är direkt anslutet till norra bron genom Direct Media Interface eller (DMI) -bussen. Detta chip ansvarar för kommunikationen mellan ingångs- och utgångsenheterna och för att ansluta dessa till norra bron. Till exempel SATA-hårddiskar, USB, Fire Wire, nätverkskort, AUDIO, etc.

Moderna moderkort

För närvarande med utseendet på flerkärniga processorer som Intel Core och AMD FX har denna chipset betydligt reducerats till ett enda chip, vilket försvinner därmed södra bron.

Detta beror på att de nya processorerna integrerar minneskontrollern i dem, så att de är direkt anslutna till RAM-minnesbussen. Låt oss säga att FSB-bron är integrerad i processorn och att bussen som ansvarar för de andra enheterna kallas Plataform Controller Hub (PCH) och ersätter DMI-bussen.

Chipset-typer

Det finns ett stort antal chipsetmodeller. Med varje utveckling av processorerna finns det också en utveckling av dessa chips. Liksom i allt finns det low-end, för en lägre eller lägre hastighetskomponenthantering, en mellanklass och en high-end som erbjuder maximal hastighet och stöd för olika grafikkort och det snabbaste RAM på marknaden.

Enligt processortillverkaren kan vi hitta chipset designade för AMD-processorer och chipset designade för Intel-processorer.

För mer information om de senaste markeringschipsetsmodellerna för båda teknikerna och deras jämförelse, besök våra följande artiklar:

Mikroprocessoruttag

Eftersom det inte kunde vara något annat, på moderkortet är där mikroprocessorn måste installeras och för detta kommer ett uttag med de fysiska kontakterna att behövas för att kommunicera detta med moderkortet. Det finns två typer av uttag:

• PGA (Pid Grid Array): i det här uttaget finns en panel med hål för att sätta in mikroprocessorn inuti, som kommer att ha kontaktstift för infogning. LGA (Land Grid Array) - Uttaget har en matris av guldpläterade kontakter som ger kontakt mellan moderkortet och processorchipet, som bara har en plan yta med kontaktpunkter.

Insättningstekniken kallas ZIF (Zero Insertion Force) och chipet passar inte perfekt i uttaget om du behöver tillämpa kraft i processen.

Liksom med processorer finns det många typer av uttag för din installation. Detta innebär att när man köper ett moderkort med en viss arkitektur, är det nödvändigt att skaffa en processor kompatibel med den.

Dessutom är varje moderkort utformat för en processortillverkare, så både socket och chipset måste vara kompatibla med det aktuella varumärket.

För att lära dig mer om hur en processor fungerar rekommenderar vi följande artikel:

• Vad är en processor och hur fungerar det?

RAM-minnesplatser

Dessa kontakter eller bussar ansvarar för att hålla RAM-minnesmodulerna som kommer att installeras i utrustningen. Generellt sett har moderkort fyra kortplatser eller modernaste moderkort har 8.

Dessa slots kommer vanligtvis att utformas för att arbeta med dubbla kanalteknologi eller till och med fyrkanalsteknik. Liksom med processorn kommer varje moderkort att stödja en viss RAM-arkitektur.

Moderkorten har för närvarande olika typer av RAM-kortplatser, även om de alla tillhör DDR-standarden. Vi kommer att ha: DDR, DDR2, DDR3 och DDR4

För att lära dig mer om hur RAM fungerar rekommenderar vi vår artikel:

• Vad är RAM och hur fungerar det?

VRM

Förkortning för spänningsreguleringsmodul. De är en uppsättning komponenter som omvandlar den elektriska strömmen som når moderkortet till spänningar med olika värden och strömmar så att de används av de andra komponenterna som är installerade på den. Denna komponent, trots att den inte är särskilt iögonfallande, är avgörande för att komponenterna ska fungera korrekt och för att undvika brott.

För att veta mer om dessa komponenter, besök vår artikel:

Expansion slots

De kommer att vara de platser som har funktionaliteten att utöka hårdvaran installerad i vår utrustning. I dem kan du installera grafikkort, hårddiskar, nätverkskort, ljudkort etc.

Dessa platser kallas för närvarande PCI-Express eller PCI-E och ersätter traditionell PCI. Varje PCI-E-utbyggnadsplats har 1, 2, 4, 8, 16 eller 32 datalänkar mellan moderkortet och de anslutna korten. Vi kodar detta antal länkar som ett prefix x, till exempel x1 för en enkel- eller enhetslänk och x16 för ett kort med 16 länkar, som används för grafikkort. Var och en av dessa länkar ger en hastighet på 250 MB / s.

Om vi ​​har 32 länkar ger de maximal bandbredd, det vill säga 8 GB / s i varje riktning för PCIE 1.1. Den mest använda är PCI-E x16 som ger en bandbredd på 4 GB / s (250 MB / sx 16) i varje riktning. En enda länk är ungefär dubbelt så snabb som en normal PCI-länk. 8 länkar har en bandbredd som kan jämföras med den snabbaste versionen av AGP-bussen, som är de gamla kortplatserna för grafikkort.

BIOS

BIOS eller Basic Input-Output System är ett ROM-, EPROM- eller Flash-RAM-minne som innehåller information om konfigurationen av moderkortet på den lägsta nivån.

Inuti BIOS finns det också ett minneschip som heter CMOS, med programmet som det lagrar inuti kan det initialisera alla fysiska komponenter på kortet för att starta datorn. Dessutom ansvarar det för att kontrollera dem för fel eller frånvaro av enheter, till exempel brist på RAM, CPU eller hårddisk.

BIOS-minnet drivs kontinuerligt av ett batteri. På detta sätt går inte data och parametrar som konfigurerats i datorn förlorade när maskinen stängs av. Om batteriet i vilket fall är slut eller vi tar bort det återställs BIOS-informationen till standardvärdena, men de går aldrig förlorade.

Ljudkort och nätverkskort

Det är de chips som ansvarar för att bearbeta multimedia- ljudet för vår utrustning och nätverksanslutningen. Dess chips finns nära utgångsportarna på moderkortet och vi kan identifiera det vid många tillfällen med dess RealTek-utmärkande eftersom det är tillverkaren av många av dessa enheter integrerade på moderkortet.

SATA-kontakter

Detta är kommunikationsstandarden på dagens datorer för anslutning av mekaniska hårddiskar och även SSD: er. I SATA används en seriell buss istället för parallell för att överföra data. Det är mycket snabbare än den traditionella IDE och mer effektiv. Dessutom tillåter det heta anslutningar av enheterna och har mycket mindre och mer hanterbara bussar.

På ett moderkort kan vi ha upp till 6 eller 10 av dessa portar för att installera hårddiskar. Den nuvarande standarden finns i SATA 3 som tillåter överföringar på upp till 600 MB / s

För att lära dig mer om hur en hårddisk fungerar rekommenderar vi följande artikel:

• Vad är en hårddisk och hur fungerar den?

M.2-kontakt

Nästan alla kort har redan denna port installerad. M.2 är den nya kommunikationsstandarden avsedd att ersätta anslutningen för SATA SSD-enheter på medellång och kort sikt. Den använder både SATA- och NVMe- kommunikationsprotokoll. M.2 är uteslutande avsedd för installation av lagringsenheter på detta sätt vi undviker att ockupera PCI-E-platser. Denna standard har inte hastigheten för PCI-E men är mycket högre än SATA.

För att lära dig mer om hur en SSD fungerar rekommenderar vi följande artikel:

• Vad är en SSD och hur fungerar det?

Strömkontakter

Moderkortet måste ansluta till en strömkälla och för detta har den olika typer av kontaktdon.

ATX

Det är den traditionella kontakten som driver moderkortet i de flesta av dess komponenter. Den består av 24 kablar eller stift och finns normalt på höger sida bredvid RAM-kortplatserna.

CPU-kraft

Förutom ATX2-kontakten har nästan alla nya moderkort, åtminstone ATX, även den här typen av kontaktdon som endast är avsedda att driva processorn. Dessa typer av strömförsörjningar hjälper till att öka strömförsörjningen på moderkortet, särskilt i fall av överklockade processorer som behöver mer kraft för förbrukning.

Vi kan hitta en 4-stifts CPU-kontakt (äldre), en av 8 eller en av 4 + 6 stift. Dess funktioner är praktiskt taget desamma, och allt går med en 12V spänning.

Externa kontakter

Dessa kontakter kommer att finnas på ena sidan av moderkortet, nästan alltid till vänster. Du kommer att ansvara för att ansluta kringutrustning som vi har i vår installation, till exempel skrivare, möss, tangentbord, högtalare, lagringsenheter etc. Vi kan skilja följande typer:

• PS / 2: Det finns två portar av denna typ, som praktiskt taget inte används. De har 6 stift och är avsedda att ansluta tangentbordet och musen. Nästan inget tangentbord har denna typ av kontakt, så de flyttas och ersätts av USB USB (Universal Serial Bus): det är den mest använda seriella anslutningsstandarden världen över. Detta kontaktdon är plug and play, så vi kan ansluta en het enhet så att operativsystemet känner igen det omedelbart. Förutom datautbyte möjliggör det också periferinriktning, vilket gör det mycket bekvämt och mångsidigt. Det finns för närvarande fyra versioner av denna port, 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 och USB 3.1 med 10 Gb / s FireWire: Det är en standard som liknar USB, men används främst i Amerika. De har praktiskt taget samma funktioner som USB och den har fyra versioner, den snabbaste är FireWire s3200 med 3, 2 Gb / s HDMI eller DisplayPort: Dessa portar kommer att finnas om moderkortet har ett integrerat grafikkort. Det är en digital multimedia-kommunikationsstandard som gör det möjligt att ansluta HD-videoenheter. Både video- och ljudsignaler reser genom dessa portar, vilket gör dem särskilt användbara. För närvarande har de praktiskt taget helt ersatt VGA DVI- och VGA- porten : portar för att ansluta HDMI-föregångaren Ethernet- skärm : port för RJ 45 internetjack 3, 5 " -kontakt : Anslutning för ljudingång eller utgångsenheter

Andra element

• Interna portar för USB: anslutningar finns längst ner på moderkortet för att utöka USB-portarna på vår utrustning. De tillgängliga USB-portarna på chassit kommer normalt att anslutas. Interna ljudportar: Som med USB har kortet en intern port för att ansluta mikrofon och högtalare från portar anordnade i chassit. Klockor: för att synkronisera alla interna komponenter krävs en serie klockor som fungerar med olika frekvenser, beroende på behoven hos varje komponent. Fläktanslutningar : Dessa är 12V-kontakter avsedda att sätta in fläktar som CPU eller chassifläktar. De har 4 stift. Startpanel: de är en serie strömanslutningar där knapparna på chassit är anslutna, som ansvarar för att starta och återställa systemet. Hårddisken och strömlamporna kommer också att vara anslutna.

Att använda ett moderkort

Funktionen av ett moderkort är ganska komplicerat på grund av det stora antalet element installerade på det och antalet bussar avsedda för utbyte av information. Schematiskt kan vi representera det på följande sätt:

I det här schemat kan vi skilja huvudelement som ingriper i drift och hantering och ta startprocessen för en dator som referens:

Det första ett moderkort bör göra innan du laddar operativsystemet från hårddisken är att initialisera komponenterna. Programmet som finns i BIOS ansvarar för att kontrollera alla enheter som är anslutna till det: CPU, RAM och hårddiskar på ett grundläggande sätt. Om någon av dem saknas, är trasig eller upptäcker andra avvikelser, kommer moderkortet att avge en felkod översatt i ljudsignaler eller också med en kod i en LED-panel som finns på den.

När verifieringssteget är avslutat laddas den interna bussen med information från lagringsenheterna. Här ingriper den södra bron (om den finns) och den norra bron.

Efter att ha begärt information från hårddiskar, ingångs- / utgångsenheter och andra komponenter, är norra bron ansvarig för att ansluta processorn till RAM. Detta görs genom frambussen eller framsidobussen (FSB). Detta kommer att bestå av 64 trådar eller 64 + 64 vid implementering av dubbelkanalteknologi.

Hur som helst kommer operativsystemdata som laddats i minnet redan att befinna sig för att starta datorn.

Samtidigt kommer norra bron att skicka grafiksignalerna till grafikkortet, installerat i en CPI-E x16-kortplats som direkt hanteras av den. Eller i ditt fall kommer det att ansluta till grafikkortet som är installerat på själva moderkortet. Detta görs av FSB-bussen.

I vilket fall som helst kommer datorn att starta och datautbytet för behandling hanteras av de element som är anslutna till bussen och chipsetet.

Slutlig slutsats och förväntningar om vad som är ett moderkort

Om en sak har blivit tydlig för oss är att det blir allt svårare att förklara hur datorns komponenter fungerar på ett förenklat sätt. Tekniken utvecklas i otrolig takt och elementen blir mer komplexa och mer funktionella och komplexa.

I den takt vi går, är det möjligt att 5 nm-barriären kommer att nås på mycket kort tid och vi ser att de stora företagen planerar att gå vidare.

För vår del är vi mycket nöjda med dessa framsteg, allt snabbare, mer komplex utrustning och till ett hållbart pris om vi går till mellanklasskomponenter som också är mycket bra.

Vi rekommenderar också vår artikel om kvantprocessorer

• Vad är en kvantprocessor och hur fungerar den?

Vi hoppas att du med den här artikeln har lärt dig mer om komponenterna på ett moderkort och dess grundläggande funktion. Tveka inte att berätta för alla tvivel, förtydligande eller fel.