Кіріспе
Негізгі басылған тізбек тақтасы (PCB) – есептеу құрылғысында қолданылатын негізгі тақта (PCB). Бұл жалпы мақсаттағы компьютерлер мен басқа кеңейтілген жүйелердегі басты басылған тізбек тақтасы (PCB) болып табылады. Ол жүйенің орталық процессор (CPU) және жад сияқты маңызды электрондық компоненттері арасында байланысты қамтамасыз етеді және басқа да сыртқы құрылғыларға қосылу мүмкіндігін ұсынады. Бекплейндерден айырмашылығы, негізгі тақтада әдетте орталық процессор, чипсеттің кіріс/шығыс және жад контроллерлері, интерфейс жалғағыштары және жалпы қолдануға арналған басқа да интеграцияланған маңызды ішкі жүйелер болады. Негізгі тақта – кеңейту мүмкіндіктері бар басылған тізбек тақтасы (PCB). Атауынан көрініп тұрғандай, бұл тақтаға қосылған компоненттердің бәріне "аналық плата" деп аталады, оларға перифериялық құрылғылар, интерфейс карталары және қосалқы тақталар жатады: дыбыс карталары, бейне карталары, желілік карталар, хост-бұйра адаптерлері, теледидар тюнерлік карталары, IEEE 1394 карталары және басқа да түрлі арнайы компоненттер. Сол сияқты, "негізгі тақта" термині бір тақтадан тұратын және қосымша кеңейтулер немесе мүмкіндіктері жоқ құрылғыны сипаттайды, мысалы, лазерлік принтерлердегі, теледидарлардағы, кір жуғыш машиналардағы, ұялы телефондардағы және кеңейту мүмкіндігі шектеулі басқа да кіріктірілген жүйелердегі басқару тақталары.
A motherboard (also called mainboard, main circuit board, MB, base board, system board, or, in Apple computers, logic board) is the main printed circuit board (PCB) in general purpose computers and other expandable systems. It holds and allows communication between many of the crucial electronic components of a system, such as the central processing unit (CPU) and memory, and provides connectors for other peripherals. Unlike a backplane, a motherboard usually contains significant sub systems, such as the central processor, the chipset's input/output and memory controllers, interface connectors, and other components integrated for general use. Motherboard means specifically a PCB with expansion capabilities. As the name suggests, this board is often referred to as the mother of all components attached to it, which often include peripherals, interface cards, and daughterboards: sound cards, video cards, network cards, host bus adapters, TV tuner cards, IEEE 1394 cards, and a variety of other custom components. Similarly, the term mainboard describes a device with a single board and no additional expansions or capability, such as controlling boards in laser printers, television sets, washing machines, mobile phones, and other embedded systems with limited expansion abilities.
Тарих
Микропроцессор ойлап табылғанға дейін цифрлық компьютердің CPU-сы карталы корпус ішіндегі бірнеше схемалық тақталардан тұратын, құрамында схемалық тақталар қосылатын өзара байланысты ұялар жиынтығы бар артқы панель арқылы байланысқан компоненттерден құралды. Өте ерте нұсқаларда мыс сымдар карталық жалғағыштар арасындағы дискретті қосылыстар болды, бірақ басып шығарылған схемалық тақталар көп ұзамай стандартты практикаға айналды. Орталық процессор (CPU), жад және сыртқы құрылғылар жеке-жеке басып шығарылған схемалық тақталарға орналастырылды, олар артқы панельге қосылды. Микропроцессорлық жүйелерде CPU және кейбір қосалқы схемалар бір CPU тақтасына, жад және сыртқы құрылғылар қосымша тақталарға орналастырылды, барлығы артқы панельге қосылған. 1970 жылдардағы кең таралған S 100 шинасы осы типтегі артқы панельдік жүйенің мысалы болып табылады. 1980 жылдардағы Apple II және IBM PC сияқты ең танымал компьютерлер схемалық диаграммалар мен басқа да құжаттамаларды жариялады, бұл жылдам кері инженерияға және үшінші тараптан ауыстыру аналық тақталарға мүмкіндік берді. Әдетте үлгілерге сәйкес жаңа компьютерлерді құруға арналған көптеген аналық тақталар қосымша өнімділік немесе басқа мүмкіндіктер ұсынды және өндірушінің бастапқы жабдықтарын жаңарту үшін пайдаланылды. 1980 жылдардың соңы мен 1990 жылдардың басында сыртқы функцияларды аналық тақтаға көшіру экономикалық тұрғыдан тиімді болды. 1980 жылдардың соңында жеке компьютерлердің аналық тақталары төмен жылдамдықты сыртқы құрылғылар жиынтығын қолдай алатын бір IC (сонымен қатар Super I/O чиптері деп аталады) енгізе бастады: PS/2 пернетақтасы мен тышқан, дискеталық жетек, тізбекті порттар және параллель порттар. 1990 жылдардың соңында көптеген жеке компьютерлік аналық тақталар тұтынушы деңгейіндегі кіріктірілген аудио, бейне, сақтау және желілік функцияларды қамтыды, кеңейту карталарының қажеттілігін жойды; 3D ойындар мен компьютерлік графикаға арналған жоғары деңгейдегі жүйелер әдетте графикалық картаны жеке компонент ретінде сақтап қалды. Бизнес-PC, жұмыс станциялары және серверлерге толыққандырақ функциялар немесе жоғары жылдамдық үшін кеңейту карталары қажет болуы мүмкін; мұндай жүйелерде көбінесе кіріктірілген компоненттер аз болды. 1990 жылдары жасалған ноутбуктер мен портативті компьютерлер ең көп қолданылатын сыртқы құрылғыларды біріктірді. Бұл тіпті жаңартылатын компоненттері жоқ аналық тақталарды да қамтыды, бұл үрдіс ғасыр толуынан кейін кіші жүйелер енгізілгенде (таблет компьютер мен нетбук сияқты) жалғасты. Жад, процессорлар, желілік контроллерлер, қуат көзі және сақтау кейбір жүйелерге біріктірілді.
Формалық фактор
Негізгі платалар әртүрлі өлшемдер мен пішіндерде шығарылады, бұл пішіндер формат факторлары деп аталады, ал кейбіреулері жеке компьютер өндірушілеріне ғана тән. Дегенмен, IBM-мен үйлесімді жүйелерде қолданылатын негізгі платалар әртүрлі корпустарға орналасуға арналған. 2005 жылға дейін, көптеген үстелдік компьютерлердің негізгі платалары ATX стандартты формат факторын қолданды – тіпті Macintosh және Sun компьютерлерінде де, олар стандартты компоненттерден құрастырылмаған. Корпустың негізгі платасы мен қуат блогының (PSU) формат факторлары сәйкес келуі керек, бірақ бір отбасының кіші формат факторындағы негізгі платалары үлкен корпустарға сыя алады. Мысалы, ATX корпусы әдетте microATX негізгі платасын қабылдай алады. Ноутбуктер әдетте жоғары интеграцияланған, кішкентай және жекешеленген негізгі платаларды қолданады. Осы себепті ноутбуктерді жаңарту қиын, ал жөндеуі қымбат. Көбінесе ноутбуктің бір компонентінің бұзылуы бүкіл негізгі платаны ауыстыруды талап етеді, бұл әдетте үстелдік негізгі платадан қымбат.
CPU тұйықтауыштары
CPU сокеті (орталық процессор) немесе ұяшық – баспалы схемалық тақтаға (PCB) қосылатын және процессорды (микропроцессор деп те аталады) орналастыруға арналған электрлік компонент. Бұл өте көп түйреуіштерге арналған ерекше интегралды схема ұяшығы. CPU сокеті көптеген функцияларды атқарады, оның ішінде процессорды физикалық түрде қолдау, салқындатқыш орнатуға мүмкіндік беру, ауыстыруды жеңілдету (сонымен қатар құн төмендету) және ең бастысы, процессор мен баспалы схемалық тақта арасында электрлік байланыс жасау. Аналық платадағы CPU сокеттерін көбінесе үстел және серверлік компьютерлерде (ноутбуктерде көбінесе беттік монтаж процессорлары қолданылады), әсіресе Intel x86 архитектурасына негізделген компьютерлерде кездестіруге болады. CPU сокетінің түрі мен аналық платаның чипсеті процессордың сериясымен және жылдамдығымен үйлесімді болуы керек.
Періферілік карта слоттары
Типтік аналық платада оның стандартына және форма факторына байланысты қосылымдардың саны әртүрлі болады. Стандартты, заманауи ATX аналық платасында графикалық карта үшін екі немесе үш PCI Express x16 қосылымы, әртүрлі кеңейту карталары үшін бір немесе екі ескі PCI слоты және бір немесе екі PCI E x1 (PCI-дың орнын басатын) болады. Стандартты EATX аналық платасында графикалық карталар үшін екіден төртке дейін PCI E x16 қосылымы және PCI және PCI E x1 слоттарының сан алуан саны болады. Кейде ол PCI E x4 слотына да ие болуы мүмкін (брендтер мен модельдерге байланысты өзгереді). Кейбір аналық платаларда екі немесе одан да көп PCI E x16 слоты бар, бұл арнайы жабдықсыз 2-ден астам мониторды қосуға немесе SLI (Nvidia үшін) және Crossfire (AMD үшін) деп аталатын арнайы графикалық технологияны пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл технология 2-ден 4-ке дейін графикалық карталарды біріктіруге мүмкіндік береді, соның арқасында ойын, бейне өңдеу сияқты графикалық жүктемесі жоғары тапсырмаларды орындау тиімділігі артады. Жаңа аналық платаларда M.2 слоттары SSD және/немесе сымсыз желілік интерфейс контроллері үшін пайдаланылады.
Температура және сенімділік
Негізгі платалар әдетте ауамен салқындатылады, ал жылу бұрандалары қазіргі заманғы негізгі платалардағы үлкен чиптерге жиі орнатылады. Нақты емес немесе дұрыс емес салқындату компьютердің ішкі компоненттеріне зақым келтіруге немесе оның істен шығуына себеп болуы мүмкін. Пассивті салқындату немесе қуат блогына орнатылған бір желдеткіш 1990 жылдардың соңына дейін көптеген үстелдік компьютерлердің процессорлары үшін жеткілікті болды; содан бері, көбінесе процессордың жылдамдығы мен қуат тұтынуының артуына байланысты, жылу бұрандаларына орнатылған CPU желдеткіштері қажет болды. Көптеген негізгі платаларда қосымша компьютер желдеткіштері үшін қосылыстар, сондай-ақ негізгі плата мен процессордың температурасын анықтауға арналған интеграцияланған температура датчиктері және желдеткіш жылдамдығын реттеу үшін BIOS немесе операциялық жүйе пайдалана алатын басқарылатын желдеткіштерге арналған қосылыстар бар. Компьютерлер көптеген желдеткіштердің орнына сумен салқындату жүйесін де пайдалана алады. Кейбір кішкентай форм-факторлы компьютерлер мен үнсіз және энергияны үнемдеуге арналған үй кинотеатрлары желдеткішсіз дизайнмен мақтанады. Бұл әдетте төмен қуатты процессорды пайдалануды, сондай-ақ жылу бұрандасын орналастыруға мүмкіндік беретін негізгі плата мен басқа компоненттердің мұқият орналасуын қажет етеді. 2003 жылғы зерттеуде кейбір түсініксіз компьютерлік апаттар мен жалпы сенімділік мәселелері, экрандағы бейне бұрмалануынан бастап I/O оқу/жазу қателеріне дейін, бағдарламалық жасақтама немесе сыртқы жабдыққа емес, ПК негізгі платаларындағы конденсаторлардың ескіруіне байланысты болуы мүмкін екені анықталды. Бұл, ақырында, электролиттің дұрыс емес құрамының салдары болып шықты, бұл мәселе «конденсатор обасы» деп аталды. Қазіргі заманғы негізгі платалар тақтада таралған тұрақты ток қуатын сүзгілеу үшін электролиттік конденсаторларды қолданады. Бұл конденсаторлар температураға тәуелді жылдамдықпен тозады, өйткені олардың суға негізделген электролиттері баяу буланады. Бұл сыйымдылықтың жоғалуына және одан кейін негізгі платаның кернеудің тұрақсыздығына байланысты жұмыс істемей қалуына әкелуі мүмкін. Көптеген конденсаторлар 2000 сағат жұмыс істеуге есептелген, ал олардың күтілетін қызмет ету мерзімі осыдан төмен әр 10 °C үшін шамамен екі есеге артады. 3-4 жылдық қызмет ету мерзімі күтілуде. Алайда, көптеген өндірушілер нашар сапалы конденсаторларды жеткізеді, бұл қызмет ету мерзімін едәуір қысқартады. Жеткілікті емес корпус салқындатуы және процессор ұясының айналасындағы жоғары температура бұл мәселені ушықтырады. Жоғарғы желдеткіштердің көмегімен негізгі плата компоненттерін 85 °C төмен ұстауға болады, бұл негізгі платаның қызмет ету мерзімін екі есеге арттырады. Орта және жоғары деңгейдегі негізгі платалар, керісінше, тек қатты конденсаторларды қолданады. Әр 10 °C төмендеу үшін олардың орташа қызмет ету мерзімі шамамен үш есеге көбейеді, нәтижесінде 6 есе жоғары қызмет ету мерзімі күтіледі. Бұл конденсаторлар 5000, 10000 немесе 12000 сағат жұмыс істеуге есептелуі мүмкін. Үстелдік және ноутбук компьютерлерінде негізгі платаларды салқындату және бақылау шешімдері әдетте супер I/O чипіне немесе кіріктірілген контроллеріне негізделген.