▷ Co je základní deska a jak to funguje

Dnes musíme mluvit o základní desce počítače. Základní deska je bezpochyby základním prvkem pro vytvoření počítače, ostatní komponenty, jako je CPU nebo RAM, budou na něm nainstalovány tak, aby byl stroj schopen spustit a pracovat. Podívejme se tedy podrobně, co je základní deska a jak to funguje.

Index obsahu

Co je základní deska?

Základní deska je bezpochyby nejdůležitější součástí počítače. Toto určuje, jakou architekturu má náš tým v interních komponentách. Každá základní deska bude navržena tak, aby pojala určité komponenty nebo určité typy rodin komponent, a bude také podporovat určité rychlosti a kapacity, které tyto komponenty mají.

Všechny nebo téměř všechny komponenty, které jsou součástí počítače, budou připojeny k základní desce, bude také pověřeno zřízením komunikační sběrnice mezi těmito komponenty (CPU, RAM, grafická karta) a periferiemi na něm nainstalovanými (myš, klávesnice, obrazovka atd.)

Jeho fyzickým aspektem je elektronický obvod určitých rozměrů, ve kterém je instalována řada prvků, jako jsou čipy, kondenzátory, konektory komponent a elektrické vedení, které společně tvoří strukturu počítače.

Téměř všechny musí mít nainstalovány čtyři základní komponenty:

• Zdroj napájeníCentrální procesorRAM memoryStorage units

Základní desky se skládají z různých fyzických formátů, které určují fyzické dimenze, které budou mít.

Formáty základní desky

Formáty, které můžeme najít na trhu, jsou následující:

E-ATX

Je to největší formový faktor, jaký máme na trhu. Jeho rozměry jsou 305 x 330 mm. Tyto desky mají obvykle velké množství otvorů pro rozšiřující karty a mnoho možností, pokud jde o instalaci grafických karet do SLI nebo Crossfire.

Kromě toho budeme mít k dispozici až 8 slotů pro instalaci paměti RAM

ATX

Tyto desky jsou na trhu od roku 1995 díky jejich implementaci společností Intel. Jsou také nejčastější, jaké můžeme najít. Jeho rozměry jsou 305 x 244 mm, i když existují i ​​některé s mírně odlišnými rozměry. Otvory pro jeho umístění v podvozku musí být samozřejmě umístěny přesně ve standardizovaných místech.

Tento typ základních desek se používá téměř ve všech typech systémů, kanceláří, her atd. Je to kvůli jeho širokým možnostem expanze. Obvykle máme 7 rozšiřovacích slotů a 4 sloty pro instalaci paměti RAM.

Micro ATX

Základní desky s tímto formátem mají rozměry 244 x 244 mm, takže jsou poměrně menší než předchozí, okolo 25%. Tyto desky jsou menšího formátu a jsou určeny pro kancelářské pracovní týmy, které nepotřebují tolik rozšiřovacích slotů a také zabírají menší podvozek.

Mezi jeho možnosti rozšíření má maximálně 5 rozšiřovacích slotů, i když normální jsou 3 a mezery až 4 RAM paměti. Tento typ desek bude potřebovat podvozek kompatibilní s jejich fixací, protože poloha šroubů se bude lišit od desek ATX.

Mini ITX

Toto je nejmenší formát desek dostupných pro domácí počítače. Má rozměry 170 x 170 mm. Pro upevnění se skládá ze čtyř otvorů, které se shodují s otvory pro desku ATX.

Na těchto deskách najdeme jeden rozšiřující slot pro grafickou kartu a dva sloty pro paměť RAM

Existují i ​​jiné formáty jako XL-ATX, ale obvykle nejsou vidět v dolním / středním rozsahu. Pouze v řadě PREMIUM

Fyzické komponenty základní desky

Toto bude zdaleka nejširší sekce v tomto článku, protože základní deska obsahuje řadu komponent, které stojí za to pojmenovat. Začněme tedy.

Čipset

Čipová sada nebo „čipová sada“ je sada integrovaných obvodů, které jsou určeny k navázání komunikace mezi procesorem a ostatními součástmi nainstalovanými na základní desce. Těmito prvky mohou být paměť RAM, pevné disky, rozšiřující sloty a vstupní a výstupní porty.

S vývojem technologie základní desky jsou tyto čipy obvykle tvořeny jediným centrálním čipem. Kromě toho jsou tyto čipy navrženy výhradně pro sadu procesorů nebo určité značky a pro určité paměťové moduly RAM. To vyžaduje, aby při získávání základní desky z trhu jsme nuceni si také koupit kompatibilní procesor a moduly RAM pro něj.

Staré základní desky

Čipová sada může být integrována dvěma čipy a nazývá se také North Bridge nebo North Brigde a South Bridge nebo South Bridge. Každý z těchto čipů je zodpovědný za určité úkoly, které mají být provedeny:

North Bridge: Tento čip je přímo připojen k procesorové sběrnici a má s ním přímou komunikaci a paměť RAM. Tato sběrnice se také nazývá Front Side Bus nebo (FSB) a je rozhodující pro rychlost a výkon počítače. Kromě toho má také na starosti komunikaci s porty PCI-Express, protože to jsou ty, které podporují komponenty s nejvyšší rychlostí, jako je základní deska nebo nové pevné disky M.2 a PCI-E.

South Bridge: Tento čip je přímo připojen k severnímu mostu prostřednictvím rozhraní Direct Media Interface nebo (DMI). Tento čip má na starosti komunikaci vstupních a výstupních zařízení a jejich propojení se severním mostem. Například pevné disky SATA, USB, Fire Wire, síťová karta, AUDIO atd.

Moderní základní desky

V současné době se vzhledem k vývoji vícejádrových procesorů, jako jsou Intel Core a AMD FX, tato čipová sada výrazně snížila na jediný čip, čímž zmizel jižní most.

Je to proto, že nové procesory integrují do nich řadič paměti, takže jsou přímo připojeny k paměťové sběrnici RAM. Řekněme, že most FSB je integrován do procesoru a sběrnice odpovědná za ostatní zařízení se nazývá Plataform Controller Hub (PCH), nahrazující sběrnici DMI.

Typy čipových sad

Existuje velké množství modelů čipových sad. S každým vývojem procesorů existuje také vývoj těchto čipů. Stejně jako ve všem, i pro správu komponentů s nižší nebo nižší rychlostí jsou k dispozici low-end, střední a high-end, které nabízejí maximální rychlost a podporu pro různé grafické karty a nejrychlejší RAM na trhu.

Podle výrobce procesoru najdeme čipové sady určené pro procesory AMD a čipové sady určené pro procesory Intel.

Další informace o nejnovějších modelech čipových sad pro obě technologie a jejich srovnání naleznete v následujících článcích:

Socket mikroprocesoru

Protože to nemohlo být jinak, na základní desce je místo, kde musí být nainstalován mikroprocesor, a proto bude pro komunikaci se základní deskou nezbytná zásuvka s fyzickými konektory. Existují dva typy soketů:

• PGA (Pid Grid Array): v této patici je panel s otvory pro vložení mikroprocesoru dovnitř, který bude mít kontaktní kolíky pro vložení. LGA (Land Grid Array) - Zásuvka obsahuje matici pozlacených kontaktů, které vytvářejí kontakt mezi základní deskou a procesorovým čipem, který má pouze plochý povrch s kontaktními body.

Technologie vkládání se nazývá ZIF (Zero Insertion Force) a čip se do soketu perfektně nevejde, pokud v tomto procesu musíte použít sílu.

Stejně jako u procesorů existuje pro vaši instalaci mnoho typů soketů. To znamená, že při nákupu základní desky určité architektury je nutné získat procesor kompatibilní s touto architekturou.

Kromě toho je každá základní deska navržena pro výrobce procesorů, takže zásuvka i čipová sada musí být kompatibilní s dotyčnou značkou.

Chcete-li se dozvědět více o tom, jak procesor pracuje, doporučujeme následující článek:

• Co je procesor a jak to funguje?

Paměťové sloty RAM

Tyto konektory nebo sběrnice jsou zodpovědné za uložení paměťových modulů RAM, které budou nainstalovány do zařízení. Obecně mají základní desky 4 sloty nebo high-end základní desky mají 8.

Tyto sloty budou obvykle navrženy pro práci s dvoukanálovou technologií nebo dokonce čtyřkanálovou technologií. Stejně jako u procesoru bude každá základní deska podporovat určitou architekturu paměti RAM.

Základní desky v současné době mají různé typy slotů RAM, i když všechny patří do standardu DDR. Budeme mít: DDR, DDR2, DDR3 a DDR4

Chcete-li se dozvědět více o tom, jak RAM funguje, doporučujeme náš článek:

• Co je to RAM a jak to funguje?

VRM

Zkratka pro modul regulátoru napětí. Jedná se o sadu komponent, které transformují elektrický proud, který dosahuje na základní desku, na napětí různých hodnot a proudů, takže je používají ostatní komponenty, které jsou na něm nainstalovány. Tato součást, i když není zvlášť poutavá, je nezbytná pro správnou funkci součástí a pro zabránění poškození.

Chcete-li se dozvědět více o těchto součástech, navštivte náš článek:

Rozšiřující sloty

Budou to sloty, které mají funkčnost rozšíření hardwaru nainstalovaného v našem zařízení. Do nich můžete instalovat grafické karty, pevné disky, síťové karty, zvukové karty atd.

Tyto sloty se v současné době nazývají PCI-Express nebo PCI-E a nahrazují tradiční PCI. Každý rozšiřující slot PCI-E nese 1, 2, 4, 8, 16 nebo 32 datových spojení mezi základní deskou a připojenými kartami. Tento počet odkazů zakódujeme jako předponu x, například x1 pro jeden nebo jednotkový odkaz a x16 pro kartu se 16 odkazy, které se používají pro grafické karty. Každý z těchto odkazů dává rychlost 250 MB / s.

Pokud máme 32 odkazů, poskytnou maximální šířku pásma, tj. 8 GB / s v každém směru pro PCIE 1.1. Nejčastěji se používá PCI-E x16, který poskytuje šířku pásma 4 GB / s (250 MB / sx 16) v každém směru. Jediný odkaz je přibližně dvakrát rychlejší než běžný odkaz PCI. 8 odkazů má šířku pásma srovnatelnou s nejrychlejší verzí sběrnice AGP, což jsou staré sloty pro grafické karty.

BIOS

Systém BIOS nebo Basic Input-Output System je paměť ROM, EPROM nebo Flash-RAM, která obsahuje informace o konfiguraci základní desky na nejnižší úrovni.

Uvnitř systému BIOS je také paměťový čip zvaný CMOS, s programem, který je uložen uvnitř, je schopen inicializovat všechny fyzické komponenty desky, aby mohl počítač spustit. Kromě toho je zodpovědný za jejich kontrolu na chyby nebo nepřítomnost zařízení, například nedostatek paměti RAM, CPU nebo pevného disku.

Paměť BIOS je trvale napájena baterií. Tímto způsobem se při vypnutí stroje neztratí data a parametry nakonfigurované v počítači. Pokud je v žádném případě tato baterie vybitá nebo ji odstraníme, informace o systému BIOS se nastaví na výchozí hodnoty, ale nikdy se neztratí.

Zvuková karta a síťová karta

Jsou to čipy zodpovědné za zpracování multimediálního zvuku našeho zařízení a připojení k síti. Jeho čipy jsou umístěny v blízkosti výstupních portů základní desky a my jej můžeme identifikovat při mnoha příležitostech podle svého výrazu RealTek, protože je výrobcem mnoha těchto zařízení integrovaných na základní desce.

Konektory SATA

Toto je komunikační standard v dnešních počítačích pro připojení mechanických pevných disků a také SSD. V SATA se k přenosu dat používá místo paralelní sériové sběrnice. Je mnohem rychlejší než tradiční IDE a účinnější. Kromě toho umožňuje horká připojení zařízení a má mnohem menší a spravovatelnější sběrnice.

Na základní desce můžeme mít až 6 nebo 10 těchto portů pro instalaci pevných disků. Aktuální standard se nachází v SATA 3, který umožňuje přenosy až 600 MB / s

Chcete-li se dozvědět více o tom, jak pevný disk funguje, doporučujeme následující článek:

• Co je pevný disk a jak to funguje?

Konektor M.2

Tento port je již nainstalován téměř na všech kartách. M.2 je nový komunikační standard, jehož cílem je nahradit připojení disků SATA SSD ve střednědobém a krátkodobém horizontu. Používá komunikační protokoly SATA i NVMe. M.2 je určen výhradně k instalaci paměťových jednotek tímto způsobem, abychom se vyhnuli obsazování slotů PCI-E. Tento standard nemá rychlost PCI-E, ale je mnohem vyšší než SATA.

Chcete-li se dozvědět více o tom, jak SSD funguje, doporučujeme následující článek:

• Co je SSD a jak to funguje?

Napájecí konektory

Základní deska se musí připojit ke zdroji napájení a má k tomu různé typy napájecích konektorů.

ATX

Je to tradiční konektor, který pohání základní desku ve většině jejích součástí. Skládá se z 24 kabelů nebo kolíků a obvykle se nachází na pravé straně vedle slotů RAM.

Výkon CPU

Kromě konektoru ATX2 mají téměř všechny nové základní desky, alespoň ATX, tento typ konektoru určený výhradně k napájení procesoru. Tyto typy napájecích zdrojů pomáhají zvyšovat napájení základní desky, zejména v případě přetaktovaných procesorů, které potřebují více energie pro spotřebu.

Najdeme 4pinový konektor CPU (starší), jeden z 8 nebo jeden ze 4 + 6 pinů. Jeho funkce budou prakticky stejné a to vše s 12V napětím.

Externí konektory

Tyto konektory budou umístěny na jedné straně základní desky, téměř vždy vlevo. Budete mít na starosti připojení periferií, které máme v našem nastavení, například tiskárny, myši, klávesnice, reproduktory, paměťové jednotky atd. Můžeme rozlišit následující typy:

• PS / 2: Existují dva porty tohoto typu, které jsou již prakticky nepoužívány. Mají 6 pinů a jsou určeny k propojení klávesnice a myši. Prakticky žádná klávesnice nemá tento typ konektoru, takže se přesouvá a nahrazuje USB USB (Universal Serial Bus): je to nejpoužívanější standard sériového připojení na světě. Tento konektor je plug and play, takže můžeme připojit horké zařízení, aby jej operační systém okamžitě rozpoznal. Kromě výměny dat také umožňuje periferní zarovnání, což je velmi pohodlné a univerzální. V současné době existují čtyři verze tohoto portu, USB 1.1 s rychlostí 12 Mb / s, USB 2.0 s 480 Mb / s, USB 3.0 s 4, 8 Gb / sa USB 3.1 s 10 Gb / s FireWire: Jedná se o standard podobný USB, ale používá se hlavně v Americe. Mají prakticky stejné funkce jako USB a má 4 verze, nejrychlejší je FireWire s3200 s 3, 2 Gb / s HDMI nebo DisplayPort: Tyto porty budou existovat, pokud základní deska obsahuje integrovanou grafickou kartu. Jedná se o digitální multimediální komunikační standard, který umožňuje připojení video zařízení s vysokým rozlišením. Video i audio signály prochází těmito porty, což je činí zvláště užitečnými. V současné době prakticky kompletně nahradili port VGA DVI a VGA: porty pro připojení obrazovky HDMI předchůdce Ethernet: port určený pro konektor RJ 45 na internetu 3, 5 "Jack: Konektor pro zvukové vstupní nebo výstupní zařízení

Další prvky

• Interní porty pro USB: konektory jsou k dispozici ve spodní části základní desky pro rozšíření portů USB našeho zařízení. Dostupné porty USB na šasi se obvykle připojí. Interní zvukové porty: Stejně jako u USB má deska interní port pro připojení mikrofonu a reproduktorů z portů uspořádaných v šasi. Hodiny: pro synchronizaci všech interních komponent je nutná řada hodin, které pracují na různých frekvencích, v závislosti na potřebách každé komponenty. Konektory ventilátoru: Jedná se o konektory 12 V určené k vložení ventilátorů, jako jsou ventilátory CPU nebo skříně. Mají 4 piny. Startovací panel: jedná se o řadu napájecích konektorů, na nichž jsou připojena tlačítka na šasi, které jsou zodpovědné za spuštění a resetování systému. Připojeny budou také LED diody pevného disku a napájení.

Provoz základní desky

Provoz základní desky je poměrně složitý vzhledem k velkému počtu prvků nainstalovaných na něm a počtu autobusů určených k výměně informací. Schematicky ji můžeme reprezentovat následujícím způsobem:

V tomto schématu můžeme rozlišit hlavní prvky, které zasahují do provozu a správy, a vzít jako úvodní proces počítač:

První věc, kterou by základní deska měla udělat před načtením operačního systému z pevného disku, je inicializace součástí. Program umístěný v BIOSu má na starosti základní kontrolu všech zařízení k němu připojených: CPU, RAM a pevných disků. Pokud některá z nich chybí, zlomí se nebo zjistí jiné anomálie, vydá základní deska chybový kód přeložený do zvukových signálů nebo také prostřednictvím kódu v panelu LED na něm umístěném.

Po dokončení ověřovací fáze se interní sběrnice načte s informacemi z paměťových jednotek. Zde zasahuje jižní most (pokud existuje) a severní most.

Po vyžádání informací od pevných disků a vstupních / výstupních zařízení a dalších komponent je severní most zodpovědný za propojení procesoru s RAM. To se provádí prostřednictvím přední sběrnice nebo přední boční sběrnice (FSB). Bude se skládat ze 64 vláken nebo 64 + 64 v případě implementace dvoukanálové technologie.

V každém případě budou již data operačního systému načtená v paměti nalezena pro spuštění počítače.

Současně severní most pošle grafické signály na grafickou kartu nainstalovanou v slotu CPI-E x16, který je přímo spravován. Nebo se ve vašem případě spojí s grafickou kartou nainstalovanou na samotné základní desce. To se provádí pomocí sběrnice FSB.

V každém případě se počítač spustí a výměna dat pro zpracování bude řízena prvky připojenými ke sběrnici a čipové sadě.

Konečný závěr a očekávání ohledně základní desky

Pokud nám bylo jasné, že je stále obtížnější vysvětlit fungování komponent počítače zjednodušeným způsobem. Technologie postupuje neuvěřitelnou rychlostí a prvky se stávají složitějšími a funkčnějšími a složitějšími.

S rychlostí, kterou jdeme, je možné, že bariéra 5 nm bude dosažena ve velmi krátké době a uvidíme, že velké společnosti jsou inženýrské, aby šly dále.

Pokud jde o nás, jsme potěšeni těmito pokroky, stále rychleji, složitějším zařízením a za trvalou cenu, pokud jdeme na komponenty střední řady, které jsou také velmi dobré.

Doporučujeme také náš článek o kvantových procesorech

• Co je to kvantový procesor a jak to funguje?

Doufáme, že se v tomto článku dozvíte více o součástech základní desky a jejím základním fungování. V případě jakýchkoli pochybností, vysvětlení nebo chyb nás neváhejte sdělit.