Материнские платы представляют собой основу любого персонального компьютера и во многом определяют конечный пользовательский опыт. Однако, мало кто задумывается о том, из чего они сделаны и как происходит их производство.
Давайте попробуем разобраться и углубимся в «что» и «как» технологии материнских плат.
Из какого сырья сделаны материнские платы
Начнём с сырья. Материнские платы, в основном, состоят из стекловолокна и меди, сформированных в различные печатные платы.
Печатная плата – это именно то, на что она похожа, и да, это означает, что большая часть вашей электроники «печатается», хотя и с использованием материалов, намного отличающихся от бумаги или чернил.
Это основы изготовления материнских плат и их различных компонентов практически для любой современной бытовой электроники.
Конечно, в этом есть много нюансов. Например, какие компоненты составляют остальную часть материнской платы и в каком порядке все эти части производятся и собираются вместе?
Давайте погрузимся во все эти вопросы.
Какие компоненты составляют материнскую плату
Изображение, представленное выше, было взято из экскурсии по заводу Gigabyte, где осуществляется производство материнских плат и графических процессоров.
Этот рисунок был расположен над рабочей станцией, где сотрудники вручную проверяют каждый из компонентов, перечисленных на материнских платах, на этапе их изготовления. Это делается для того, чтобы убедиться в правильности работы всех компонентов еще до того, как материнская плата будет упакована и отправлена.
В следующем разделе я представлю основные компоненты потребительской материнской платы с кратким описанием каждого из них. Я не буду перечислять все возможные компоненты и разъёмы, а только самые важные, о которых стоит знать.
Общий ввод/вывод материнской платы
Часть, где находятся все порты для ваших USB-устройств, мыши и клавиатуры, а также общих периферийных устройств. В зависимости от характеристик вашей материнской платы и встроенного оборудования вы заметите разные порты и количество портов.
Например, некоторые материнские платы могут иметь другие или более новые порты USB или подключаемые модули антенн для Wi-Fi и Bluetooth.
EEPROM (электрически стираемая программируемая память, доступная только для чтения)
Микросхема EEPROM содержит базовую низкоуровневую прошивку материнской платы, которая включает ваш BIOS/UEFI. Этот чип отвечает за сохранение только стандартных настроек BIOS.
Любые изменения, которые вы вносите в настройки BIOS, не сохраняются в этой микросхеме. Именно здесь на помощь приходит следующий компонент.
CMOS и батарея CMOS
CMOS используется для хранения ваших настроек BIOS, а батарея CMOS служит как источником питания, так и ключевым элементом управления.
Аккумулятор CMOS размещают в доступном месте, чтобы его можно было извлечь и снова установить для жёсткого сброса BIOS после того, как материнская плата полностью отключится от всех источников питания.
Сокет процессора на материнской плате
Удерживает процессор. До Socket AM5 сокеты ЦП AMD были PGA или массивом контактов для поля контактов в нижней части ЦП.
Современные сокеты Intel, а теперь и новые сокеты AMD, вместо этого предлагают «массивы посадочной сетки»… это означает, что контакты теперь находятся на материнской плате, а не на процессоре. Так труднее повредить контакты при правильной установке, но и сложнее отремонтировать.
8-контактный разъём питания центрального процессора
Используется для подачи питания на центральный процессор. Ваша материнская плата может иметь простые 8-контактные, 8+4-контактные, 4-контактные или 8+8-контактные входы питания.
20-контактный разъём питания ATX
Используется для общей подачи питания на материнскую плату.
Порт вентилятора охлаждения процессора
На материнской плате он будет помечен как CPU_FAN. Используется для вашего кулера, но визуально может выглядеть как любой другой 4-контактный порт вентилятора без подписи «CPU» и близости к CPU.
VRM на материнской плате
Модули регулятора напряжения или VRM будут определять, насколько хорошо ваша материнская плата управляет питанием, особенно для процессора и оперативной памяти. По этой причине VRM премиум-класса востребованы в материнских платах для оверклокеров.
Слоты оперативной памяти
Удерживают модули оперативной памяти в контакте с материнской платой.
Всегда размещайте их как можно ближе к разъёму ЦП, чтобы обеспечить бесперебойную связь между ЦП и памятью ПК.
Чипсет материнской платы
Это посредник между вашим процессором и остальной частью вашего ПК. Чипсет определяет характеристики вашей материнской платы, в том числе такие параметры, как разгон процессора, максимальная скорость ОЗУ и линии PCIe.
Охлаждающие радиаторы материнской платы
Части материнской платы, требующие охлаждения, например, чипсет, обычно имеют радиаторы. Высокопроизводительные материнские платы могут иметь дополнительные радиаторы или радиаторы большего размера.
SATA-порты на материнской плате
Используются для управления жесткими дисками и твердотельными накопителями с интерфейсом SATA.
Слоты M.2 на материнской плате
Доступны варианты SATA M.2 или NVMe M.2. Перед покупкой диска M.2 обязательно проверьте, какой у вас слот. Обычно это будет NVMe, поскольку скорость SATA может быть достигнута на дисках SATA.
Порты M.2 SATA чаще встречаются на бюджетных материнских платах и материнских платах Mini ITX/ноутбуков и очень редко на платах высокого класса.
Порт управления на передней панели
Используется для управления питанием, подключения кнопки сброса и т.д.
Разъёмы USB передней панели
Используется для подключения таких вещей, как порты USB 3.0 или Type-C на передней панели.
4-контактные порты для вентиляторов
Используется для вентиляторов процессорного кулера и других вентиляторов с поддержкой ШИМ (широтно-импульсной модуляции), что позволяет контролировать скорость вращения вентилятора.
3-контактные порты для вентиляторов
Используется для вентиляторов без ШИМ без управления скоростью вращения вентилятора.
Порты управления подсветкой (RGB)
Специальные порты для управления подсветкой, которые чаще всего можно встретить на игровых и высокопроизводительных материнских платах, а также на некоторых моделях среднего и старого уровня. Эти порты предназначены для подключения контроллера RGB-вентилятора или нескольких RGB-компонентов.
Встроенное звуковое оборудование и звуковая карта
Все современные материнские платы для компьютеров, предназначенных для широкого использования, оснащены звуковым чипом и конденсаторами. Эти компоненты позволяют генерировать звуковой сигнал без необходимости использования внешней звуковой карты.
Однако, стоит отметить, что качество звука может различаться в зависимости от конкретной модели материнской платы.
Встроенное сетевое оборудование
Встроенные сетевые микросхемы, подключенные к портам Ethernet и/или антенным портам на материнской плате, обеспечивают возможность работы в сети.
Сегодня это стандартная функция почти каждой потребительской материнской платы, но не всегда так было. Если у вас серьёзные требования к сети, вам всё равно может понадобиться отдельная сетевая карта или, по крайней мере, более мощная плата с лучшим интегрированным решением.
Как производятся материнские платы
У меня нет масштаба, необходимого для описания буквально всего, что происходит в процессе производства материнской платы, но я могу дать вам чрезвычайно четкое базовое представление.
Процесс производства материнских плат включает десятки различных машин и этапов, так что это будет несколько упрощенный взгляд на то, что происходит.
Сначала создаётся базовая печатная плата (PCB) из слитых вместе слоев стекловолокна, после чего сверху и снизу размещается покрытие из меди.
На верхний слой наносится отдельный химикат, называемый фоторезистом, для защиты будущих медных дорожек на печатной плате.
Остальная часть меди (незащищенная фоторезистом) удаляется во время производства, открывая основную печатную плату материнской платы, но без каких-либо основных микросхем или компонентов, фактически установленных на ней.
Эта часть идёт дальше благодаря использованию SMT (технология поверхностного монтажа, не путать с одновременной многопоточностью), которая используется для установки большинства компонентов на материнскую плату.
После этого конденсаторы и все монтируемые вручную компоненты помещаются на производственную линию Dual In-Line Package (DIP) на заводе.
Некоторые компоненты монтируются вручную в процессе производства материнской платы, а не просто устанавливаются с помощью машин. Для производства материнской платы требуется не только большое количество оборудования, но и много квалифицированного труда.
Даже после того, как материнская плата прошла сборку, она должна быть тщательно протестирована рабочими на производстве, прежде чем покинет завод.
После тестирования материнская плата упаковывается в антистатический пакет для предотвращения электростатического разряда (ESD) до того, как будут выполнены прокладка, упаковка и отправка.
Таковы основы производства материнских плат.
Часто задаваемые вопросы о материнских платах
Как узнать, есть ли на материнской плате Wi-Fi?
К счастью, обычно довольно легко определить, есть ли на вашей материнской плате Wi-Fi. Наиболее очевидным будет наличие портов для подключения внешней антенны.
Вы также можете внимательно изучить характеристики встроенного Wi-Fi, чтобы убедиться, что у вас есть актуальный стандарт!
Как материнская плата влияет на производительность ПК?
На самом деле, её влияние безмерно!
Материнская плата может быть самым важным компонентом в вашей системе, поскольку она определяет совместимость со всеми остальными компонентами и, по сути, отвечает за правильную совместную работу всех этих компонентов.
Если вы до сих пор следили за этой статьей, у вас может быть даже представление о том, какие конкретные части материнской платы больше всего отвечают за производительность.
Например, знаете ли вы, что возможности разгона определяются набором микросхем материнской платы, а не процессором?
Несмотря на то, что все современные процессоры AMD и некоторые процессоры Intel могут быть разогнаны, вы не сможете разогнать эти процессоры без правильного набора микросхем, поддерживающего эту функцию на вашей материнской плате.
В случае с Intel есть только один набор микросхем, который делает это для процессоров текущего поколения, и он будет самым дорогим для этой серии процессоров.
Какие температуры безопасны для материнской платы?
Если вы когда-либо были обеспокоены температурой вашего компьютера, особенно процессора или видеокарты, то, возможно, вас также интересовала температура материнской платы.
На самом деле, в большинстве руководств по измерению температуры вы найдете информацию о температуре материнской платы, а не только о ключевых компонентах, отвечающих за производительность.
Тем не менее, вам не стоит слишком переживать о перегреве материнской платы. Основные источники тепла внутри вашего компьютера — это центральный процессор и графический процессор, а также блок питания. Именно эти компоненты следует защищать от перегрева в первую очередь.
В целом, рекомендуется следить за температурой вашей системы всякий раз, когда это возможно, особенно если вы замечаете какие-либо проблемы, такие как сбои или замедление работы.
Думайте о температуре как о способе вашего компьютера сообщить вам о возможных неполадках.
Я надеюсь, что эта статья помогла вам понять, из чего состоят материнские платы. По крайней мере, она дала вам представление о том, как всё это работает.
