▷ Mikä on emolevy ja miten se toimii

Nykyään meidän on puhuttava tietokoneen emolevystä. Emolevy on epäilemättä peruselementti tietokoneen luomiseen, muut komponentit, kuten CPU tai RAM, asennetaan siihen, jotta kone pystyy käynnistämään ja toimimaan. Joten katsotaan yksityiskohtaisesti, mikä emolevy on ja miten se toimii.

Sisällysluettelo

Mikä on emolevy?

Emolevy on epäilemättä tietokoneen tärkein osa. Tämä määrittelee, mikä arkkitehtuurimme tiimillämme on sisäisissä osissaan. Jokainen emolevy on suunniteltu sijoittamaan tietyt komponentit tai tietyntyyppiset komponenttiperheet, ja se tukee myös tiettyjä nopeuksia ja kapasiteettia, jotka kyseisillä komponenteilla on.

Kaikki tai melkein kaikki tietokoneeseen kuuluvat komponentit kytketään emolevyyn. Se vastaa myös viestintäväylän perustamisesta näiden komponenttien (CPU, RAM, näytönohjain) ja siihen asennettujen oheislaitteiden (hiiri, näppäimistö, näyttö jne.)

Sen fyysinen näkökohta on tiettyjen mittojen elektroninen piiri, johon on asennettu sarja elementtejä, kuten sirut, kondensaattorit, komponenttiliittimet ja sähköjohdot, jotka yhdessä muodostavat tietokoneen rakenteen.

Lähes kaikkiin niistä on oltava asennettuna neljä peruskomponenttia:

• VirtalähdeKeskusprosessoriRAM-muistiSäilytysyksiköt

Emolevyt koostuvat erilaisista fyysisistä muodoista, jotka määrittävät niiden fyysiset mitat.

Emolevyn muodot

Formaatit, joita voimme löytää markkinoilta, ovat seuraavat:

E-ATX

Se on suurin markkinoilla oleva muototekijä. Sen mitat ovat 305 x 330 mm. Näissä taulukoissa on yleensä runsaasti reikiä laajennuskortteja varten ja monia mahdollisuuksia näytönohjainten asentamiseen SLI: hen tai Crossfireen.

Lisäksi meillä on jopa 8 lähtöpaikkaa RAM-muistin asentamista varten

ATX

Nämä levyt ovat olleet markkinoilla vuodesta 1995 lähtien, koska Intel on ottanut ne käyttöön. Ne ovat myös yleisimpiä, mitä voimme löytää. Sen mitat ovat 305 x 244 mm, vaikka on myös joitain, joiden mitat ovat hieman erilaiset. Tietysti reikien sen sijoittamiseksi runkoon on sijaittava tarkalleen vakioiduissa paikoissa.

Tämän tyyppisiä emolevyjä käytetään melkein kaikissa järjestelmissä, toimistoissa, peleissä jne. Tämä johtuu sen laajoista laajennusmahdollisuuksista. Yleensä meillä on 7 laajennuspaikkaa ja 4 paikkaa RAM- muistien asentamista varten .

Mikro ATX

Tässä muodossa olevien emolevyjen mitat ovat 244 x 244 mm, joten ne ovat aikaisempia pienempiä, noin 25%. Nämä pienemmän muotoiset levyt on tarkoitettu toimistotyöryhmille, jotka eivät tarvitse niin monta laajennuspaikkaa ja vievät myös pienempiä alustoja.

Laajennusmahdollisuuksien joukossa sillä on enintään 5 laajennuspaikkaa, vaikka normaalit ovat 3 ja välilyönnit jopa 4 RAM-muistia. Tämän tyyppiset levyt tarvitsevat rungon, joka on yhteensopiva niiden kiinnityksen kanssa, koska ruuvien sijainti eroaa ATX-levyistä.

Mini ITX

Tämä on pienin käytettävissä oleva kotitietokoneiden levymuoto. Sen mitat ovat 170 x 170 mm. Kiinnitystä varten se koostuu neljästä reiästä, jotka ovat samat kuin ATX-levylle asennetut aukot.

Näistä taulukoista löytyy yksi laajennuspaikka näytönohjaimelle ja kaksi paikkaa RAM-muistille

On muitakin, kuten XL-ATX, muodostettuja, mutta niitä ei yleensä näy paljon ala- / keskialueella. Vain PREMIUM-sarjassa

Emolevyn fyysiset komponentit

Tämä on ylivoimaisesti laajin kohta tässä artikkelissa, koska emolevyssä on joukko nimeämistä kannattavia komponentteja. Aloitetaan sitten.

piirisarja

Piirisarja tai "piirisarja" on joukko integroituja piirejä, jotka on suunniteltu muodostamaan tiedonsiirto prosessorin ja muiden emolevylle asennettujen komponenttien välillä. Nämä elementit voivat olla RAM-muistia, kiintolevyjä, laajennuspaikkoja sekä tulo- ja lähtöportteja.

Emolevytekniikan kehittyessä nämä sirut koostuvat normaalisti yhdestä keskuspiiristä. Lisäksi nämä sirut on suunniteltu yksinomaan prosessorijoukolle tai tietylle tuotemerkille ja tietyille RAM-muistimoduuleille. Tämän vuoksi on välttämätöntä, että hankkiessaan emolevyä markkinoilta meidän on pakko ostaa myös sitä varten yhteensopiva prosessori ja RAM-moduulit.

Vanhat emolevyt

Piirisarja voidaan integroida kahdella sirulla, ja niitä kutsutaan myös North Bridge tai North Brigde ja South Bridge tai South Bridge. Jokainen näistä siruista vastaa tietyistä suoritettavista tehtävistä:

North Bridge: Tämä siru on kytketty suoraan prosessoriväylään ja sillä on suora yhteys siihen ja RAM-muisti. Tätä väylää kutsutaan myös Front Side Bus tai (FSB) ja se on ratkaiseva tietokoneen nopeudessa ja suorituskyvyssä. Tämän lisäksi se vastaa myös kommunikoinnista PCI-Express-porttien kanssa, koska nämä tukevat nopeimpia komponentteja, kuten emolevy tai uudet M.2- ja PCI-E- solid-state-tallennusyksiköt.

South Bridge: Tämä siru on kytketty suoraan pohjoiseen siltaan Direct Media Interface tai (DMI) -väylän kautta. Tämä siru vastaa tulo- ja lähtölaitteiden viestinnästä ja näiden yhdistämisestä pohjoissiltaan. Esimerkiksi SATA-kiintolevyt, USB, Fire Wire, verkkokortti, AUDIO jne.

Nykyaikaiset emolevyt

Tällä hetkellä monisydämeisten prosessorien, kuten Intel Core ja AMD FX, ilmestyessä tämä piirisarja on pienennetty huomattavasti yhdeksi siruksi, jolloin eteläinen silta katoaa.

Tämä johtuu siitä, että uudet prosessorit integroivat muistin ohjaimen niihin, joten ne on kytketty suoraan RAM-muistiväylään. Oletetaan, että FSB-silta on integroitu suorittimeen ja muiden laitteiden vastaavaa väylää kutsutaan Plataform Controller Hub (PCH) -laitteeksi, joka korvaa DMI-väylän.

Chipset-tyypit

Piirisarjamalleja on paljon. Jokaisen prosessorin kehityksen myötä myös nämä sirut kehittyvät. Kuten kaikessa, myös huippuluokan komponentteja on hitaampaa tai alempaa nopeutta hallittaessa, keskialueella ja huippuluokassa, joka tarjoaa suurimman nopeuden ja tuen eri näytönohjaimille ja nopeimman RAM-muistin markkinoilla.

Suorittimen valmistajan mukaan voimme löytää AMD-prosessoreille tarkoitetut piirisarjat ja Intel-prosessoreille tarkoitetut piirisarjat.

Lisätietoja molempien tekniikoiden viimeisimmistä piirisarjamalleista ja niiden vertailusta on seuraavissa artikkeleissa:

Mikroprosessorin pistorasia

Koska muuten ei voinut olla, emolevylle mikroprosessori on asennettava, ja tätä varten fyysisten liittimien pistoke on välttämätön kommunikoidaksesi emolevyn kanssa. Pistorasioita on kahta tyyppiä:

• PGA (Pid Grid Array): tässä pistorasiassa on reikä paneeli, jonka avulla mikroprosessori voidaan asettaa sisään, ja siinä on kosketintapit asettamista varten. LGA (Land Grid Array) - Pistorasiassa on kultapinnoitettujen koskettimien matriisi, jotka muodostavat yhteyden emolevyn ja suorittimen sirun välillä, jolla on vain tasainen pinta kosketuspisteiden kanssa.

Lisäystekniikkaa kutsutaan ZIF: ksi (Zero Insertion Force), ja siru ei sovi täydellisesti pistorasiaan, jos joudut kohdistamaan voimaa prosessissa.

Kuten prosessoreissa, asennusta varten on monen tyyppisiä pistorasioita. Tämä tarkoittaa, että ostettaessa tietyn arkkitehtuurin emolevyä, on hankittava siihen sopiva prosessori.

Lisäksi jokainen emolevy on suunniteltu prosessorin valmistajalle, joten sekä pistorasian että piirisarjan on oltava yhteensopivia kyseisen tuotemerkin kanssa.

Jos haluat lisätietoja prosessorin toiminnasta, suosittelemme seuraavaa artikkelia:

• Mikä on prosessori ja miten se toimii?

RAM-muistipaikat

Nämä liittimet tai väylät vastaavat laitteeseen asennettavien RAM-muistimoduulien asettamisesta. Emolevyillä on yleensä 4 paikkaa tai huippuluokan emolevyillä 8.

Nämä lähtöpaikat suunnitellaan yleensä toimimaan kaksikanavaisen tekniikan tai jopa nelikanavaisen tekniikan kanssa. Kuten prosessori, jokainen emolevy tukee tiettyä RAM-arkkitehtuuria.

Emolevyillä on tällä hetkellä erityyppisiä RAM-muistia, vaikka ne kaikki kuuluvat DDR-standardiin. Meillä on: DDR, DDR2, DDR3 ja DDR4

Lisätietoja RAM-muistin toiminnasta suosittelemme artikkeliimme:

• Mikä on RAM ja miten se toimii?

VRM

Lyhenne jännitesäädinmoduulille. Ne ovat joukko komponentteja, jotka muuttavat emolevyyn päästävän sähkövirran eri arvojen ja virtojen jännitteiksi siten, että muut siihen asennetut komponentit käyttävät niitä. Tämä komponentti on huolimatta siitä, että se ei ole erityisen silmiinpistävä, mutta on välttämätöntä komponenttien oikealle toiminnalle ja rikkoutumisen välttämiselle.

Lisätietoja seuraavista komponenteista on artikkelissamme:

Laajennuspaikat

Ne ovat lähtö- ja saapumisajat, joiden toiminnallisuus laajentaa laitteidemme asennettua laitteistoa. Niihin voit asentaa näytönohjaimia, kiintolevyjä, verkkokortteja, äänikortteja jne.

Näitä aikavälejä kutsutaan tällä hetkellä PCI-Expressiksi tai PCI-E: ksi ja ne korvaavat perinteisen PCI: n. Jokaisessa PCI-E-laajennuspaikassa on 1, 2, 4, 8, 16 tai 32 datalinkkiä emolevyn ja kytkettyjen korttien välillä. Koodaamme tämän määrän linkkejä etuliitteenä x, esimerkiksi x1 yhdelle tai yksikkölinkille ja x16 kortille, jossa on 16 linkkiä, joita käytetään näytönohjaimiin. Jokainen näistä linkkeistä antaa nopeuden 250 Mt / s.

Jos meillä on 32 linkkiä, ne antavat suurimman kaistanleveyden, ts. 8 Gt / s kumpaankin suuntaan PCIE 1.1: lle. Yleisimmin käytetty on PCI-E x16, jonka kaistanleveys on 4 Gt / s (250 Mt / sx 16) kumpaankin suuntaan. Yksi linkki on noin kaksi kertaa nopeampi kuin normaali PCI-linkki. 8 linkillä on kaistanleveys, joka on verrattavissa AGP-väylän nopeimpaan versioon, jotka ovat näytönohjainten vanhat lähtöpaikat.

BIOS

BIOS tai Basic Input-Output System on ROM-, EPROM- tai Flash-RAM-muisti, joka sisältää tietoja emolevyn kokoonpanosta alimmalla tasolla.

BIOS: n sisällä on myös CMOS-niminen muistisiru, jonka sisällä olevaan ohjelmaan se pystyy alustamaan kaikki kortin fyysiset komponentit tietokoneen käynnistämiseksi. Lisäksi se on vastuussa niiden virheiden tai laitteiden puuttuvuuden tarkistamisesta, esimerkiksi RAM-muistin, prosessorin tai kiintolevyn puutteesta.

BIOS-muisti saa jatkuvaa virtaa akusta. Tällä tavalla, kun kone sammutetaan, tietokoneessa määritetyt tiedot ja parametrit eivät mene. Jos akku on joka tapauksessa tyhjä tai poistamme sen, BIOS-tiedot palautetaan oletusarvoihin, mutta niitä ei koskaan menetetä.

Äänikortti ja verkkokortti

Ne ovat sirut, jotka vastaavat laitteidemme multimediaäänen ja verkkoyhteyden käsittelystä. Sen sirut sijaitsevat lähellä emolevyn lähtöportteja, ja voimme tunnistaa sen useaan otteeseen sen RealTek-erottelun perusteella, koska se on valmistaja monille näistä emolevyyn integroiduista laitteista.

SATA-liittimet

Tämä on nykypäivän tietokoneiden viestintästandardi mekaanisten kiintolevyjen ja myös SSD-levyjen kytkemistä varten. SATA: ssa käytetään sarjaväylää datan lähettämiseen rinnakkain sijasta. Se on paljon nopeampaa kuin perinteinen IDE ja tehokkaampi. Lisäksi se sallii kuumien yhteyksien laitteisiin ja siinä on paljon pienempiä ja hallittavissa olevia linja-autoja.

Emolevyllä voi olla jopa 6 tai 10 näitä portteja kiintolevyjen asentamiseen. Nykyinen standardi löytyy SATA 3: sta, joka sallii siirtonopeuden jopa 600 Mt / s

Jos haluat lisätietoja kiintolevyn toiminnasta, suosittelemme seuraavaa artikkelia:

• Mikä on kiintolevy ja miten se toimii?

M.2-liitin

Lähes kaikissa levyissä tämä portti on jo asennettu. M.2 on uusi viestintästandardi, jonka tarkoituksena on korvata SATA SSD -asemien yhteys keskipitkällä ja lyhyellä aikavälillä. Se käyttää sekä SATA- että NVMe- tietoliikenneprotokollia. M.2 on tarkoitettu yksinomaan tallennusyksiköiden asentamiseen tällä tavoin vältetään PCI-E-paikkojen käyttäminen. Tässä standardissa ei ole PCI-E: n nopeutta, mutta se on paljon korkeampi kuin SATA.

Lisätietoja SSD: n toiminnasta suosittelemme seuraavaa artikkelia:

• Mikä on SSD ja miten se toimii?

Virtaliittimet

Emolevyn on oltava yhteydessä virtalähteeseen, ja tätä varten sillä on erityyppiset virtaliittimet.

ATX

Emolevy toimii useimmissa komponenteissa perinteisen liittimen avulla. Se koostuu 24 kaapelista tai tapista ja sijaitsee normaalisti sen oikealla puolella, RAM-korttipaikkojen vieressä.

Suorittimen teho

ATX2-liittimen lisäksi melkein kaikissa uusissa emolevyissä, ainakin ATX: ssä, on tämäntyyppiset liittimet, jotka on tarkoitettu yksinomaan prosessorin virran saamiseksi. Tämäntyyppiset virtalähteet auttavat lisäämään emolevyn virtalähdettä, etenkin tapauksissa, joissa ylikellotetut prosessorit tarvitsevat enemmän virtaa kulutukseen.

Löydämme 4-napaisen CPU-liittimen (vanhempi), yhden kahdeksasta tai yhden 4 + 6-nastaisesta. Sen toiminnot ovat käytännössä samat ja kaikki menee 12 V jännitteellä.

Ulkoiset liittimet

Nämä liittimet sijaitsevat emolevyn toisella puolella, melkein aina vasemmalla. Sinun tehtävänä on kytkeä oheislaitteita, joita meillä on asennuksessa, esimerkiksi tulostimet, hiiret, näppäimistöt, kaiuttimet, tallennusyksiköt jne. Voimme erottaa seuraavat tyypit:

• PS / 2: Kaksi tällaista porttia on jo käytännössä poissa käytöstä. Niissä on 6 nastaa ja ne on tarkoitettu näppäimistön ja hiiren yhdistämiseen. Lähes yhdessä näppäimistössä ei ole tällaista liitintä, joten ne siirretään ja korvataan USB USB: llä (Universal Serial Bus): Se on maailman laajimmin käytetty sarjayhteysstandardi. Tämä liitin on kytketty ja käytä, joten voimme kytkeä kuuman laitteen, jotta käyttöjärjestelmä tunnistaa sen heti. Tiedonsiirron lisäksi se mahdollistaa myös reuna-alueiden kohdistamisen, mikä tekee siitä erittäin kätevän ja monipuolisen. Tätä porttia on tällä hetkellä neljä versiota, USB 1.1 nopeudella 12 Mb / s, USB 2.0 nopeudella 480 Mb / s, USB 3.0 nopeudella 4.8 Gb / s ja USB 3.1 nopeudella 10 Gb / s FireWire: Se on standardi, joka on samanlainen kuin USB, mutta käytetään pääasiassa Amerikassa. Niillä on käytännössä samat toiminnot kuin USB: llä ja siinä on 4 versiota, nopein FireWire s3200 3, 2 Gb / s HDMI: llä tai DisplayPort: Nämä portit ovat olemassa, jos emolevyssä on integroitu näytönohjain. Se on digitaalinen multimediaviestintästandardi, joka mahdollistaa teräväpiirtovideolaitteiden kytkemisen. Sekä video- että audiosignaalit kulkevat näiden porttien läpi, mikä tekee niistä erityisen hyödyllisiä. Tällä hetkellä ne ovat käytännössä täysin korvanneet VGA DVI- ja VGA- portit : HDMI-edeltäjän Ethernet- näytön kytkentäportit : portti, joka on tarkoitettu RJ 45 -liittimeen Internetissä. 3.5 "Jack: Liitin äänen syöttö- tai lähtölaitteille

Muut tekijät

• Sisäiset USB-portit: Liittimet ovat saatavilla emolevyn alaosasta laajentaaksesi laitteidemme USB-portteja. Alustan käytettävissä olevat USB-portit liitetään yleensä. Sisäiset ääniportit: Kuten USB : ssäkin, kortissa on sisäinen portti mikrofonin ja kaiuttimien kytkemiseksi rungossa olevista porteista. Kellot: Kaikkien sisäisten komponenttien synkronoimiseksi tarvitaan kellojen sarja, jotka toimivat eri taajuuksilla kunkin komponentin tarpeista riippuen. Tuuletinliittimet: Nämä ovat 12 V: n liittimet, jotka on tarkoitettu tuulettimien, kuten CPU- tai alustan tuulettimien, asentamiseen. Heillä on 4 nastaa. Käynnistyspaneeli: ne ovat sarja virtaliittimiä, joihin rungon painikkeet on kytketty ja jotka vastaavat järjestelmän käynnistämisestä ja nollaamisesta. Kiintolevyn ja virran merkkivalot kytketään myös.

Emolevyn käyttö

Emolevyn toiminta on melko monimutkaista, koska siihen on asennettu suuri määrä elementtejä ja tiedonvaihtoon tarkoitettu väylä. Kaavamaisesti voimme edustaa sitä seuraavalla tavalla:

Tässä kaaviossa voimme erottaa tärkeimmät elementit, jotka vaikuttavat toimintaan ja hallintaan, ja ottaa tietokoneen aloitusprosessin viitteeksi:

Ensimmäinen asia, jonka emolevy tekee ennen käyttöjärjestelmän lataamista kiintolevyltä, on komponenttien alustaminen. BIOS-ohjelmassa oleva ohjelma vastaa kaikkien siihen kytkettyjen laitteiden: suorittimen, RAM-muistin ja kiintolevyjen tarkistamisesta perustiedot. Jos jokin niistä puuttuu, rikkoutuu tai havaitsee muita poikkeavuuksia, emolevy lähettää virhekoodilla käännetyn virhekoodin tai siihen sijoitetun LED-paneelin koodin avulla.

Kun varmennusvaihe on suoritettu loppuun, sisäinen väylä ladataan informaatiolla tallennusyksiköiltä. Täällä eteläinen silta (jos sitä on) ja pohjoinen silta puuttuvat toisiinsa.

Pyydettyään tietoja kiintolevyiltä, ​​syöttö- ja tulostuslaitteilta ja muilta komponenteilta pohjasilta vastaa prosessorin yhdistämisestä RAM: iin. Tämä tapahtuu etuväylän tai etuosan väylän (FSB) kautta. Tämä koostuu 64 säikeestä tai 64 + 64, jos käytetään kaksikanavaista tekniikkaa.

Joka tapauksessa muistiin ladatut käyttöjärjestelmätiedot löytyvät jo tietokoneen käynnistämistä varten.

Samanaikaisesti pohjasilta lähettää grafiikkasignaalit näytönohjaimeen, joka on asennettu sen suoraan hallinnassa olevaan CPI-E x16-paikkaan. Tai tapauksessasi, se muodostaa yhteyden itse emolevyyn asennettuun näytönohjaimeen. Tämän tekee FSB-väylä.

Joka tapauksessa tietokone käynnistyy ja tiedonsiirtoa prosessointia varten hallitsevat väylään ja piirisarjaan kytketyt elementit.

Lopullinen johtopäätös ja odotukset siitä, mikä on emolevy

Jos meille on tullut selväksi yksi asia, on yhä vaikeampaa selittää tietokoneen komponenttien toimintaa yksinkertaistetulla tavalla. Teknologia etenee uskomattoman vauhdilla ja elementit ovat yhä monimutkaisempia ja toimivampia ja monimutkaisempia.

Mennessä vauhdissa on mahdollista, että 5 nm: n este saavutetaan hyvin lyhyessä ajassa, ja näemme, että suuret yritykset suunnittelevat menemään pidemmälle.

Omasta puolestamme olemme iloisia näistä edistyksistä, entistä nopeammista, monimutkaisemmista laitteista ja kestävästä hinnasta, jos siirrymme keskitason komponentteihin, jotka ovat myös erittäin hyviä.

Suosittelemme myös artikkeliamme kvanttiprosessoreista

• Mikä on kvanttiprosessori ja miten se toimii?

Toivomme, että tämän artikkelin avulla olet oppinut lisää emolevyn komponenteista ja sen perustoiminnoista. Jos sinulla on epäilyksiä, selvennyksiä tai virheitä, älä epäröi kertoa meille.