آناتومی، ساختار و کارکرد مادربرد Motherboard

آناتومی، ساختار و کارکرد مادربرد

درباره آناتومی، ساختار و کارکرد مادربرد Motherboard: ممکن است یک کامپیوتر رومیزی در محل کار، مدرسه یا خانه داشته باشید و از آن برای اظهارنامه مالیاتی یا بازی استفاده کنید. حتی ممکن است در حال اسمبل یا سرهم کردن یک کامپیوتر شخصی باشید. اما چقدر راجع به مؤلفه‌ها و قطعات تشکیل‌دهنده کامپیوتر می‌دانید؟ مادربرد، بی سر و صدا همه چیز را اجرا می‌کند و به ندرت همان توجهی که CPU یا کارت گرافیک دارند، به خود جلب می‌کند. مادربردها از اهمیت قابل ملاحظه‌ای برخوردار هستند و پر از فناوری‌های بسیار جالب‌اند.

 

یک مرور ساده برای شروع

بگذارید از نقش اصلی مادربرد شروع کنیم که در اصل، این دو هدف را در بر می‌گیرد:

• انرژی الکتریکی را در اختیار اجزای منفرد قرار دهد.

• مسیری را فراهم می‌کند تا اجزا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

مادربرد همچنین قطعات را در جای خود نگه می‌دارد و بازخوردی در مورد عملکرد همه چیز ارائه می‌دهد. این جنبه‌ها برای نحوه کار کامپیوتر بسیار مهم هستند.

 

اجزای اصلی مادربرد

تقریباً هر مادربرد مورد استفاده در رایانه شخصی استاندارد امروزی دارای:

• سوکت‌هایی برای واحد پردازش مرکزی (CPU)

• ماژول‌های حافظه (تقریباً همیشه نوعی DRAM)

• کارت‌های توسعه افزودنی (مانند کارت گرافیک)

• درایو ذخیره‌سازی

• ورودی‌ها/خروجی‌ها

• وسیله‌ای برای برقراری ارتباط با سایر رایانه‌ها و سیستم‌ها

•  

استانداردهای اندازه مادربرد

مادربردهای استاندارد از نظر اندازه متفاوت هستند و استانداردهای گسترده‌ای در صنعت وجود دارد که سازندگان تمایل به رعایت آنها دارند:

• Standard ATX - 12 × 9.6 inches (305 × 244 mm)

• Micro ATX - 9.6 × 9.6 inches (244 × 244 mm)

• Mini ATX - 5.9 × 5.9 inches (150 × 150 mm)

 

سیم‌کشی مغز یک کامپیوتر

مادربردها دارای فناوری پیچیده‌ای مانند سوکت‌های LGA (Land Grid Array) هستند که از تعداد زیادی پین برای تأمین برق و ارتباطات به پردازنده استفاده می‌کنند.

 

مغزهای بزرگ نیاز به حافظه بزرگ دارند

سوکت‌ها یا شکاف‌هایی که همیشه به CPU نزدیک هستند، محل اتصال ماژول‌های حافظه DRAM یا حافظه سیستم هستند. این شکاف‌ها مستقیماً به CPU وصل شده‌اند و هیچ چیز دیگری در مادربرد با آنها ارتباطی ندارد. تعداد اسلات‌های DRAM به توانایی CPU وابسته است.

 

رنگ اسلات‌های رم

در برخی مادربردها، شکاف‌های رم رنگی شده‌اند تا نشان دهند کدام یک توسط کدام کنترلر حافظه مدیریت می‌شود. برای این مادربرد خاص، رنگ‌ها نشان‌دهنده کانال‌های حافظه هستند و انتخاب درست شکاف‌ها می‌تواند عملکرد حافظه را بهینه کند.

 

ساختار پین‌های کانکتور رم

ماژول‌های حافظه از 240 پین استفاده می‌کنند. بخشی از این پین‌ها برای انتقال داده، بخشی دیگر برای زمان‌بندی و اهداف مرجع، و همچنین تأمین انرژی به کار می‌روند.

 

RAM تنها چیزی نیست که به CPU وصل شده است

حافظه سیستم به منظور افزایش عملکرد به طور مستقیم به پردازنده مرکزی متصل می‌شود. اما سوکت‌های دیگری روی مادربرد وجود دارند که کمی شبیه این کانکتور هستند. آنها از فناوری اتصال به نام PCI Express استفاده می‌کنند و هر CPU مدرن دارای یک کنترلر PCIe است که درون آن قرار دارد.

 

کنترلر PCIe

این کنترلر معمولاً خطوطی را تأمین می‌کند که به آن نقطه به نقطه گفته می‌شود. در مثال ما، کنترلر PCI Express CPU دارای 16 خط است.

 

انواع سوکت‌های PCI Express

روی مادربرد، انواع سوکت‌های PCI و PCIe وجود دارند:

• PCI Express (1 lane و 16 lane)

• PCI (مدل‌های قدیمی‌تر)

 

دستگاه‌هایی که از سوکت‌های PCIe استفاده می‌کنند

رایج‌ترین قطعاتی که به این سوکت‌ها وصل می‌شوند عبارتند از:

• 16 lanes: کارت گرافیک

• 4 lanes: درایوهای SSD

• 1 lane: کارت‌های صدا و آداپتورهای شبکه

 

تراشه‌های Northbridge و Southbridge

در گذشته، مادربردها دارای دو تراشه به نام‌های Northbridge (NB) و Southbridge (SB) بودند. NB وظیفه مدیریت حافظه سیستم و کارت گرافیک را داشت و SB داده‌ها و دستورالعمل‌های مربوط به سایر موارد را پردازش می‌کرد.

 

چیپست Intel Z97

امروزه SB با یک چیپست پیشرفته جایگزین شده است. برای مثال، چیپست Intel Z97 دارای ویژگی‌های زیر است:

• 8 PCI Express lanes (نسخه 2.0)

• 14 پورت USB (6 پورت نسخه 3.0 و 8 پورت نسخه 2.0)

• 6 پورت SATA (نسخه 3.0)

 

کانکتورهای I/O

مادربردها دارای ردیف کانکتورهای I/O هستند که شامل موارد زیر می‌شود:

• PS/2 connector: برای کیبورد و ماوس

• VGA connector: برای مانیتورهای قدیمی

• پورت‌های USB (نسخه 2.0 و 3.0)

 

تراشه‌های اضافی برای کمک بیشتر

تولیدکنندگان مادربرد اغلب از مدارهای مجتمع اضافی برای ارائه ویژگی‌های بیشتر استفاده می‌کنند. برای مثال:

• Nuvoton NCT6791D: کنترل‌کننده فن‌ها و سنسورهای دما

• Asmedia ASM1083: مدیریت سوکت‌های PCI

 

مادربردها با قابلیت اورکلاک CPU

برخی مادربردها از تراشه‌هایی مانند TPU (TurboV Processing Unit) استفاده می‌کنند که سرعت و ولتاژ کلاک را تنظیم می‌کند. همچنین، تنظیمات مادربرد در تراشه‌های حافظه فلش ذخیره می‌شود.

 

ماژول‌های تنظیم ولتاژ (VRM)

هر VRM از اجزای زیر تشکیل شده است:

• MOSFETs: ترانزیستورهای سوئیچینگ

• سلف‌ها: برای کاهش ولتاژ

• خازن‌ها: تنظیم‌کننده جریان

 

کانکتورهای اصلی مادربرد

برخی از کانکتورها وظایف اصلی مادربرد را کنترل می‌کنند:

• سوئیچ پاور

• سوئیچ ریست

• LED کانکتورها

• پین‌های بلندگو