▷ Mi az alaplap és hogyan működik?

Ma beszélnünk kell egy számítógép alaplapjáról. Az alaplap kétségtelenül a számítógép létrehozásának alapvető eleme, a többi összetevő, például a CPU vagy a RAM telepítésre kerül, hogy a gép képes legyen az indításra és a működésre. Tehát nézzük meg részletesen, mi az alaplap és hogyan működik.

Tartalom index

Mi az alaplap?

Az alaplap kétségkívül a számítógép legfontosabb része. Ez határozza meg, hogy milyen építészettel rendelkezik a csapat belső alkotóelemei. Mindegyik alaplapot úgy tervezik, hogy bizonyos komponenseket vagy bizonyos típusú alkatrészcsaládokat beépítsen, és támogatni fogják az ezen alkatrészek bizonyos sebességét és kapacitásait is.

Az összes, vagy csaknem a számítógép részét képező összetevőt az alaplaphoz kell csatlakoztatni, ezenkívül a kommunikációs busz létrehozásának feladata a komponensek (CPU, RAM, grafikus kártya) és a rá telepített perifériák (egér, billentyűzet, képernyő stb.)

Fizikai aspektusa egy bizonyos méretű elektronikus áramkör, amelybe olyan elemek sorozata van beépítve, mint például chipek, kondenzátorok, alkatrész-csatlakozók és elektromos vezetékek, amelyek együttesen képezik a számítógép felépítését.

Szinte mindegyiknek négy alapösszetevőt kell telepítenie:

• TápegységCentrális processzorRAM memóriaTároló egységek

Az alaplapok különböző fizikai formátumokból állnak, amelyek meghatározzák ezek fizikai méreteit.

Alaplap formátumok

A piacon megtalálható formátumok a következők:

E-ATX

Ez a legnagyobb formai tényezőnk a piacon. Mérete 305 x 330 mm. Ezekben a táblákban általában bőséges lyukak vannak a bővítőkártyák számára, és számos lehetőség van a grafikus kártyák SLI-be vagy Crossfire-be történő telepítéséhez.

Ezen felül akár 8 bővítőhely lesz elérhető a RAM memória telepítéséhez

ATX

Ezek az táblák 1995 óta jelennek meg a piacon, az Intel általi megvalósításuknak köszönhetően. Ezenkívül a leggyakoribb is. Méretei 305 x 244 mm, bár vannak olyanok is, amelyek kissé eltérőek. Természetesen az alvázba helyezett furatoknak pontosan a szabványos helyeken kell lenniük.

Az ilyen típusú alaplapokat szinte minden típusú rendszerhez, irodai, játékhoz stb. Használják. Ennek oka a széles bővítési lehetőségek. Általában 7 bővítőhely és 4 bővítőhely van a RAM memória telepítéséhez .

Micro ATX

Az ilyen formátumú alaplapok mérete 244 x 244 mm, tehát meglehetősen kisebbek, mint az előzőek, körülbelül 25%. Ezek a táblák, amelyek kisebb formátumúak, irodai munkacsoportoknak szólnak, amelyeknek nincs szükségük annyi bővítőhelyre, és kisebb alvázak is vannak.

Bővítési lehetőségei között legfeljebb 5 bővítőhely van, bár a normál 3 és 4 RAM memória méretű. Az ilyen típusú lemezeknek a rögzítésükkel kompatibilis alvázra van szükségük, mivel a csavarok helyzete eltér az ATX lemezektől.

Mini ITX

Ez az otthoni számítógépekhez rendelkezésre álló legkisebb lemezformátum. Mérete 170 x 170 mm. A rögzítéshez négy lyukból áll, amelyek egybeesnek az ATX lemezhez felszerelt lyukakkal.

Ezen táblákon egyetlen bővítőhely található a grafikus kártya számára és két bővítőhely a RAM memória számára

Vannak mások is, mint például az XL-ATX, de ezek általában nem láthatók nagyon alacsony / közepes tartományban. Csak a PREMIUM tartományban

Az alaplap fizikai összetevői

Ez messze a legszélesebb szakasz lesz a cikkben, mivel az alaplap számos olyan összetevőt tartalmaz, amelyeket érdemes megnevezni. Akkor kezdjük el.

lapkakészlet

A lapkakészlet vagy "lapkakészlet" egy integrált áramköri készlet, amelyet a processzor és az alaplapra telepített többi alkatrész közötti kommunikáció létrehozására terveztek. Ezek az elemek lehetnek RAM memória, merevlemezek, bővítőhelyek, valamint bemeneti és kimeneti portok.

Az alaplap technológiájának fejlődésével ezek a chipek általában egyetlen központi chipből állnak. Ezenkívül ezeket a chipeket kizárólag processzorkészlethez vagy egy bizonyos márkához, valamint bizonyos RAM memóriamodulokhoz tervezték. Ez szükségessé teszi, hogy amikor az alaplapot megvásárolják a piacról, kénytelenek vagyunk vásárolni ehhez egy kompatibilis processzort és RAM-modult.

Régi alaplapok

A lapkakészlet két zsetonnal integrálható, és ezeket North Bridgenek vagy North Brigdenek és a South Bridgenek vagy a South Bridgenek is nevezik. A chipek mindegyike felelős bizonyos elvégzendő feladatokért:

North Bridge: Ez a chip közvetlenül csatlakozik a processzor buszhoz, és közvetlen kommunikációval van vele és a RAM memóriával. Ezt a buszt elülső busznak (FSB) hívják, és döntő jelentőségű a számítógép sebességében és teljesítményében. Ezen felül a PCI-Express portokkal való kommunikációért is felelős, mivel ezek támogatják a leggyorsabb összetevőket, például az alaplapot vagy az új M.2 és PCI-E szilárdtest tároló egységeket.

South Bridge: Ez a chip közvetlenül az északi hídhoz kapcsolódik a Direct Media Interface vagy a (DMI) buszon keresztül. Ez a chip felelős a bemeneti és kimeneti eszközök kommunikációjáért, és ezeknek az északi hídhoz történő csatlakoztatásáért. Például SATA merevlemezek, USB, Fire Wire, hálózati kártya, AUDIO stb.

Modern alaplapok

Jelenleg az olyan többmagos processzorok megjelenésekor, mint az Intel Core és az AMD FX, ezt a lapkakészletet jelentősen egyetlen chipekre redukálták, így eltűnt a déli híd.

Ennek oka az, hogy az új processzorok beépítik a memóriavezérlőt bennük, így közvetlenül kapcsolódnak a RAM memória buszhoz. Tegyük fel, hogy az FSB híd integrálódik a processzorba, és a többi eszközért felelős buszt Plataform Controller Hub (PCH) néven hívják fel, helyettesítve a DMI buszt.

Chipkészlet típusok

Számos lapkakészlet-modell létezik. A processzorok minden egyes fejlődésével ezek a chipek is fejlődnek. Mint mindenben, vannak alacsony szintű, alacsonyabb vagy alacsonyabb sebességű alkatrészkezelés, középkategóriás és csúcskategóriák, amelyek maximális sebességet és támogatást nyújtanak a különféle grafikus kártyákhoz és a leggyorsabb RAM-ot a piacon.

A processzor gyártója szerint megtalálhatunk az AMD processzorok számára tervezett lapkakészleteket és az Intel processzorokra tervezett lapkakészleteket.

A mindkét technológia legújabb jelölőkészlet-modelleiről és azok összehasonlításáról a következő cikkekben talál további információt:

Mikroprocesszor foglalat

Mivel egyébként nem lehetne, az alaplapon kell elhelyezni a mikroprocesszort, és ehhez ehhez egy fizikai csatlakozókkal rendelkező aljzatra lesz szükség, hogy ez kommunikáljon az alaplapgal. Kétféle aljzat létezik:

• PGA (Pid Grid Array): ebben az aljzatban van egy lyukkal ellátott panel a mikroprocesszor behelyezéséhez, amelynek érintkező csapjai vannak a behelyezéshez. LGA (Land Grid Array): A foglalat olyan aranyozott érintkezők mátrixával rendelkezik, amelyek kapcsolatba lépnek az alaplap és a processzor chip között, amelynek csak egy sima felülete van az érintkezési pontokkal.

A beillesztési technológiát ZIF-nek (Zero Insertion Force) hívják, és a chip nem illeszkedik tökéletesen a foglalatba, ha erőt kell alkalmazni a folyamat során.

A processzorokhoz hasonlóan a telepítéshez sokféle aljzat létezik. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos architektúra alaplapjának megvásárlásakor be kell szerezni egy ehhez kompatibilis processzort.

Ezenkívül az alaplapokat egy processzor gyártójának tervezték, tehát mind az aljzatnak, mind a lapkakészletnek kompatibilisnek kell lennie a kérdéses márkával.

A processzor működésével kapcsolatos további információkért a következő cikket javasoljuk:

• Mi a processzor és hogyan működik?

RAM memóriahely

Ezek a csatlakozók vagy buszok felelősek a RAM memória modulok beépítéséért, amelyeket a berendezésbe telepítenek. Az alaplapoknak általában négy nyílásuk van, vagy a csúcskategóriás alaplapoknak 8 nyílásuk van.

Ezeket a réseket általában kétcsatornás technológiával vagy akár négycsatornás technológiával való együttműködésre tervezik. A processzorhoz hasonlóan minden alaplap támogatja a RAM bizonyos architektúráját.

Az alaplapoknak jelenleg különféle RAM-bővítőhelyei vannak, bár mindegyik a DDR-szabványhoz tartozik. Lesz: DDR, DDR2, DDR3 és DDR4

Ha többet szeretne tudni arról, hogyan működik a RAM, javasoljuk cikkünket:

• Mi a RAM és hogyan működik?

VRM

A feszültségszabályozó modul rövidítése. Alkatrészek olyan elemekből állnak, amelyek átalakítják az alaplapot eljuttató elektromos áramot különböző értékekre és áramokra olyan feszültségekre, hogy azokat az arra telepített többi alkatrész használja. Ez az alkatrész annak ellenére, hogy nem vonzza különösebben a szemet, elengedhetetlen az alkatrészek megfelelő működéséhez és a törés elkerüléséhez.

Ha többet szeretne tudni ezekről az összetevőkről, látogasson el cikkünkre:

Bővítőhelyek

Ezek azok a nyílások, amelyeknek a funkciója kiterjeszti a felszerelésünkbe telepített hardvert. Ezekbe telepíthet grafikus kártyákat, merevlemezeket, hálózati kártyákat, hangkártyákat stb.

Ezeket a réseket jelenleg PCI-Expressnek vagy PCI-E- nek hívják, és helyettesítik a hagyományos PCI-t. Minden PCI-E bővítőhely 1, 2, 4, 8, 16 vagy 32 adatkapcsolatot hordoz az alaplap és a csatlakoztatott kártyák között. Ezt a hivatkozási számot x előtagként kódoljuk, például x1 egy vagy egység hivatkozáshoz és x16 egy 16 linkű kártyahoz, amelyeket a grafikus kártyákhoz használunk. Ezeknek a linkeknek a sebessége 250 MB / s.

Ha 32 linkünk van, akkor a maximális sávszélességet adják, azaz 8 GB / s-ot minden irányban a PCIE 1.1 számára. A leggyakrabban használt PCI-E x16, amely mindkét irányban 4 GB / s (250 MB / sx 16) sávszélességet biztosít. Az egyetlen kapcsolat körülbelül kétszer olyan gyors, mint egy normál PCI kapcsolat. A 8 link sávszélessége összehasonlítható az AGP busz leggyorsabb verziójával, amelyek a grafikus kártyák régi rései.

BIOS

A BIOS vagy az alapvető bemeneti-kimeneti rendszer egy ROM, EPROM vagy Flash-RAM memória, amely információkat tartalmaz az alaplap legkisebb konfigurációjáról.

A BIOS-ban van még egy CMOS nevű memória chip, amelynek a benne tárolt programja képes a tábla összes fizikai elemének inicializálására a számítógép indítása céljából. Ezenkívül ellenőrzi őket hibák vagy eszközök hiánya, például a RAM, a CPU vagy a merevlemez hiánya miatt.

A BIOS memóriáját folyamatosan akkumulátor táplálja. Ilyen módon a gép kikapcsolásakor a számítógépben konfigurált adatok és paraméterek nem vesznek el. Ha ez az akkumulátor kimerül, vagy eltávolítjuk, a BIOS-információk visszaállnak az alapértelmezett értékekre, de ezek soha nem vesznek el.

Hangkártya és hálózati kártya

Ezek a chipek, amelyek felelősek a berendezésünk multimédia hangjának és a hálózati kapcsolatnak a feldolgozásáért. Chipjei az alaplap kimeneti portjainál helyezkednek el, és számos esetben a RealTek megkülönböztető képességével azonosíthatjuk, mivel ezek közül az alaplapon integrált eszközök közül sok gyártója.

SATA csatlakozók

Ez a kommunikációs szabvány a mai PC-kben a mechanikus merevlemezek és az SSD-k csatlakoztatására. A SATA-ban az adatátvitelhez párhuzamos helyett soros buszt használnak. Sokkal gyorsabb, mint a hagyományos IDE, és hatékonyabb. Ezen felül lehetővé teszi az eszközök forró csatlakoztatását, és sokkal kisebb és könnyebben kezelhető buszokkal rendelkezik.

Az alaplapon akár 6 vagy 10 ilyen port is lehet a merevlemezek telepítéséhez. A jelenlegi szabvány a SATA 3-ban található, amely akár 600 MB / s átvitelt is lehetővé tesz

A merevlemez működéséről többet tudhat meg a következő cikkben:

• Mi a merevlemez és hogyan működik?

M.2 csatlakozó

Szinte az összes táblán már telepítve van ez a port. Az M.2 az új kommunikációs szabvány, amely középtávon és rövid távon a SATA SSD meghajtók kapcsolatának felváltására szolgál. Mind a SATA, mind az NVMe kommunikációs protokollokat használja. Az M.2 kifejezetten tárolóegységek telepítésére szolgál, így elkerüljük a PCI-E bővítőhelyek elfoglalását. Ez a szabvány nem rendelkezik a PCI-E sebességével, de sokkal nagyobb, mint a SATA.

Az SSD működésével kapcsolatos további információkért a következő cikket javasoljuk:

• Mi az SSD és hogyan működik?

Tápcsatlakozók

Az alaplapnak csatlakoznia kell az áramforráshoz, és ehhez különféle típusú tápcsatlakozói vannak.

ATX

Az alaplap legtöbb alkotóeleme a hagyományos csatlakozó. 24 kábelből vagy tűből áll, és általában jobb oldalán, a RAM nyílások mellett helyezkedik el.

CPU teljesítmény

Az ATX2 csatlakozón túl szinte minden új alaplapnak, legalábbis az ATX-nek is van ilyen típusú csatlakozója, amelyet kizárólag a processzor táplálására szántak. Az ilyen típusú tápegységek elősegítik az alaplap tápellátásának fokozását, különösen olyan túlzsúfolt processzorok esetén, amelyeknél több energiára van szükség a fogyasztáshoz.

Találunk egy 4-tűs CPU-csatlakozót (régebbi), az egyik 8 vagy egy a 4 + 6 érintkezőktől. Funkciói gyakorlatilag megegyeznek, és mindegyik 12 V feszültséggel jár.

Külső csatlakozók

Ezek a csatlakozók az alaplap egyik oldalán, majdnem mindig a bal oldalon találhatók. A felelős a perifériák, például a nyomtatók, egerek, billentyűzetek, hangszórók, tárolóegységek, stb. A következő típusokat különböztethetjük meg:

• PS / 2: Két ilyen típusú port van, már gyakorlatilag nincs használatban. 6 tűvel rendelkezik, és célja a billentyűzet és az egér csatlakoztatása. Gyakorlatilag egyetlen billentyűzetnél nincs ilyen típusú csatlakozó, ezért ezeket áthelyezik és helyettesítik az USB USB-vel (Universal Serial Bus): ez a világon legszélesebb körben alkalmazott soros csatlakozási szabvány. Ez a csatlakozó plug and play, tehát forró eszközt csatlakoztathatunk úgy, hogy az operációs rendszer azonnal felismerje azt. Az adatcserén túl a perifériás igazítást is lehetővé teszi, ami nagyon kényelmessé és sokoldalúvá teszi. Jelenleg ennek a portnak négy verziója van: USB 1.1 12 Mb / s sebességgel, USB 2.0 480 Mb / s sebességgel, USB 3.0 4, 8 Gb / s és USB 3.1 10 Gb / s FireWire: Ez egy szabvány, amely hasonló a USB, de elsősorban Amerikában használják. Gyakorlatilag ugyanazokkal a funkciókkal rendelkeznek, mint az USB, és 4 verzióval rendelkezik, a leggyorsabb a FireWire s3200 3, 2 Gb / s HDMI-vel vagy a DisplayPort: Ezek a portok akkor léteznek, ha az alaplapon integrált grafikus kártya van. Ez egy digitális multimédiás kommunikációs szabvány, amely lehetővé teszi a nagyfelbontású videoeszközök csatlakoztatását. Mind a video-, mind a hangjelek ezen a porton keresztül mennek, és ezek különösen hasznosak. Jelenleg gyakorlatilag teljesen kicserélték a VGA DVI és a VGA portot : a HDMI elődjének Ethernet képernyő csatlakoztatására szolgáló portok: az RJ 45 internet jack 3.5 "-es csatlakozójának portja : Audio bemeneti vagy kimeneti eszközök csatlakozója

Egyéb elemek

• Belső portok az USB-hez: Csatlakozók érhetők el az alaplap alján, hogy bővítsük a berendezésünk USB-portjait. Az alváz rendelkezésre álló USB-portjait rendszerint csatlakoztatni kell. Belső hangportok: Az USB-hez hasonlóan, a kártyának van egy belső portja a mikrofon és a hangszórók csatlakoztatásához az alvázba elrendezett portokból. Órák: az összes belső alkatrész szinkronizálásához különféle frekvenciákon működő órák sorozatára van szükség, az egyes alkatrészek igényeitől függően. Ventilátorcsatlakozók: Ezek 12V-os csatlakozók, amelyek ventilátorok, például CPU vagy alvázventilátorok beillesztésére szolgálnak. 4 csapjuk van. Indítópanel: tápcsatlakozók sorozatát képezik, amelyeken az alváz gombjai vannak csatlakoztatva, amelyek felelősek a rendszer indításáért és visszaállításáért. A merevlemez-meghajtó és a tápfeszültség-LED-ek szintén csatlakoznak.

Alaplap működtetése

Az alaplap működése meglehetősen bonyolult, mivel a rajta található elemek nagy száma és az információcserére szánt buszok száma nagy. Vázlatosan a következőképpen reprezentálhatjuk:

Ebben a sémában megkülönböztethetjük a működésbe és irányításba beavatkozó fő elemeket, és referenciaként a számítógép indítási folyamatát vehetjük fel:

Az alaplapnak az első lépés, amelyet az operációs rendszer merevlemezről történő betöltése előtt meg kell tennie, a komponensek inicializálása. A BIOS-ban található program feladata az összes hozzá csatlakoztatott eszköz ellenőrzése: a CPU, a RAM és a merevlemezek. Ha ezek közül bármelyik hiányzik, törött vagy más rendellenességeket észlel, az alaplap hangjelzéssel lefordított hibakódot ad ki, vagy egy rajta található LED panelen található kód segítségével.

Miután a hitelesítési szakasz befejeződött, a belső buszra betölti az információkat a tárolóegységek. Itt működik a déli híd (ha van ilyen) és az északi híd.

Miután információt kért a merevlemezektől, valamint a bemeneti / kimeneti eszközöktől és más komponensektől, az északi híd felelős a processzor és a RAM csatlakoztatásáért. Ez az első buszon vagy az elülső buszon (FSB) keresztül történik. Ez 64 szálból áll, vagy kétcsatornás technológia megvalósítása esetén 64 + 64 szálból áll.

Mindenesetre a memóriába betöltött operációs rendszer adatai már megtalálhatók a számítógép indításához.

Ezzel egyidejűleg az északi híd a grafikus jeleket továbbítja a grafikus kártyára, amelyet egy közvetlenül az általa kezelt CPI-E x16 nyílásba telepít. Vagy az Ön esetében összekapcsolódik az alaplapra telepített grafikus kártyával. Ezt az FSB busz végzi.

Mindenesetre a számítógép elindul, és az adatcserét a feldolgozáshoz a buszhoz és a lapkakészlethez csatlakoztatott elemek kezelik.

Végső következtetés és elvárások az alaplapról

Ha egy dolog világossá vált számunkra, az, hogy egyre nehezebben magyarázható meg a számítógép alkatrészeinek működése egyszerűsített módon. A technológia hihetetlen ütemben halad előre, és az elemek bonyolultabbá, funkcionálisabbá és összetettebbé válnak.

Az elért sebességgel lehetséges, hogy az 5 nm-es akadályt nagyon rövid idő alatt elérjük, és látni fogjuk, hogy a nagyvállalatok továbbmennek.

A maga részéről örülünk ezeknek az előrehaladásoknak, egyre gyorsabb, összetettebb felszerelésekkel és fenntartható áron, ha közepes kategóriájú alkatrészekre megyünk, amelyek szintén nagyon jók.

Javasoljuk továbbá a kvantum-feldolgozókról szóló cikkünket is

• Mi a kvantumprocesszor és hogyan működik?

Reméljük, hogy ezzel a cikkel többet megtudott az alaplap összetevőiről és annak alapvető működéséről. Bármilyen kétség, pontosítás vagy hiba miatt, ne habozzon, mondja el nekünk.