Elementi di una scheda madre del computer

C'è chi si chiede a cosa servano i cambiamenti. Altri addirittura li temono. Tuttavia, quando si tratta di tecnologia, sono sempre necessarie. L'incessante ricerca di miglioramenti nel funzionamento del elementi della scheda madre di un computer, ne è un esempio.

Elementi della scheda madre: concept

Come molte altre cose nel mondo della tecnologia, la scheda madre ha vari nomi. In modo tale che questa parte del computer viene spesso chiamata anche: scheda madre, scheda logica o scheda di sistema. In definitiva, è la parte più importante di un computer, poiché è colei che collega tutti i suoi elementi e stabilisce la comunicazione tra di loro.

Si tratta quindi di una lastra piana rettangolare su cui si trovano diversi elementi principali, quali:

• Il microprocessore, ancorato in un elemento chiamato socket.
• Memoria, solitamente sotto forma di moduli.
• Gli slot di espansione in cui sono collegate le schede.
• Vari chip di controllo.

Più avanti parleremo in dettaglio di ciascuno di questi elementi. Per ora, stabiliremo i principali tipi di scheda madre che esistono e lo sono stati.

Tipi principali

Da anni i produttori delle parti della scheda madre stabiliscono degli standard, in termini di forme e disposizione degli elementi, in linea di massima per abbassare gli investimenti o le spese e facilitarne lo scambio. Sulla base di questi standard, sono emersi i seguenti tipi di schede madri:

Bambino AT

È lo standard classico che è stato mantenuto per anni, dal modello 286 al primo Pentium, a metà del 1996. È stato costantemente aggiornato per supportare le nuove funzionalità che venivano sviluppate. Questo fatto, insieme alla facilità con cui è stato possibile sostituire una scheda madre di questo tipo, ne ha fatto il primo formato aggiornabile della storia.

Tuttavia, con l'emergere di schede audio, CD-ROM e altri elementi periferici, si sono resi noti i loro punti deboli, quali: scarsa circolazione dell'aria nelle scatole e cavi in ​​eccesso per il loro funzionamento. Aspetti che ne hanno accelerato l'uscita dal mercato.

LPX

È un design tipico dei computer desktop con una scatola stretta, simile per dimensioni al Baby-AT, sviluppato alla fine del 1986. Ha avuto un successo significativo a causa del basso costo che ha rappresentato per alcune aziende, ma allo stesso tempo presentava una serie di inconvenienti che lo facevano cadere in disuso.

Innanzitutto, le specifiche del formato non erano mai completamente pubbliche, il che costituiva un impedimento all'aggiornamento dei componenti. Inoltre, i diversi modelli di schede LPX non erano compatibili tra loro, rendendo impossibile lo scambio tra di loro. Infine, a causa della posizione di una carta al centro del tabellone, la dissipazione del calore era difficile. Fatto che si è accentuato nel 1997, provocandone il definitivo crollo.

ATX

È lo standard per eccellenza. Nasce nel 1995, rappresentando un sostanziale miglioramento rispetto ai due modelli precedenti, soprattutto per quanto riguarda il sistema di ventilazione e la diminuzione della quantità di cavo al suo interno. Inoltre, il suo creatore ha pubblicato le specifiche del formato, che lo hanno portato a diffondersi rapidamente e a diventare il formato più popolare fino ad oggi.

Al momento, la maggior parte dei suoi vantaggi vengono mantenuti, come ad esempio: il trasferimento al suo interno di elementi come CPU, memoria e connettori interni. Così come il miglioramento del sistema di raffreddamento, a parte il basso costo per il produttore.

Disegni proprietari

Sono lastre di dimensioni e forme particolari, progettate da grandi produttori di computer, principalmente perché i design esistenti non soddisfano le loro esigenze. Si tratta quindi di modelli esclusivi, appartenenti ad un unico produttore. Non sono molto utilizzati perché le specifiche del formato non sono pubbliche e le lastre dello stesso modello, ma di produttori diversi, non sono compatibili tra loro.

I modelli antiquati (precedenti al modello ATX), furono utilizzati dalle prime apparecchiature informatiche. Erano di grandi dimensioni e si trovavano in una torre di computer. Avevano bisogno di uno spazio prominente per ospitare le schede del dispositivo, come video, controller per floppy disk, controller per dischi rigidi, porte seriali e parallele. All'aumentare del numero di schede interconnesse, l'affidabilità dell'assieme è diminuita. La velocità massima della CPU arrivava fino a 10 MHz. Avevano un unico connettore esterno, quello della tastiera, di tipo DIN. Avevano ambienti di testo senza grafica.

Al contrario, l'attuale modello ATX incorpora porte esterne e generalizza l'inclusione di tastiera, mouse, porta parallela, porta seriale e porte USB in quasi tutte le schede madri. In molti casi, include l'incorporazione di porte di rete, audio e persino video. La maggiore integrazione e riduzione dei collegamenti meccanici aumenta l'affidabilità dell'assieme. In generale presenta un alimentatore avanzato con maggiori possibilità.

Descrizione generale

Tra le principali caratteristiche di una scheda madre per computer ci sono:

• Si tratta di una piastra rettangolare in materiale semiconduttore (sintetico), sulla quale è stampato un circuito elettronico.
• La sua dimensione è variabile, ma di solito è uno degli elementi più notevoli della scheda madre all'interno della torre di un computer.
• È progettato per poter aggiungere nuove periferiche e schede di espansione, come schede grafiche, audio e di rete.
• Le connessioni dei componenti del PC sono standardizzate e ben definite. In modo che qualsiasi produttore possa progettare componenti da collegare a una scheda madre che soddisfi tali standard.
• L'incorporazione della scheda audio e video all'interno della scheda madre di un tablet o laptop impedisce l'aggiornamento di questi elementi.
• Dispone di una serie di connettori rivolti verso l'esterno della torre e che consentono lo scambio di informazioni con altri elementi facilmente collegabili e scollegabili, tra cui le porte PS/2, USB e di rete.
• Le informazioni non vengono trasmesse tramite cavi, ma tramite bus (cavi speciali), che causano una minore perdita di informazioni.
• A seconda del numero di slot disponibili sulla scheda madre, è possibile installare più o meno memoria nel computer.
• A sua volta, il numero di slot di espansione da utilizzare dipende dal numero di connettori disponibili sulla scheda. Così come il tipo di autobus da gestire.
• Non è solo importante conoscere le specifiche degli elementi da incorporare. È inoltre necessario approfondire le specifiche del tipo di processore che andremo ad acquisire. In questo modo evitiamo incompatibilità con il sistema operativo.
• Che una scheda madre appartenga a una categoria o all'altra non altera, almeno in teoria, lo svolgimento delle sue funzioni, né la sua qualità.
• Il sistema di raffreddamento di una scheda madre influenza il funzionamento dell'hardware installato su di essa.
• Sebbene la scheda madre di un PC consenta l'inserimento di nuovi elementi, in una scheda madre di un laptop l'unica cosa che può essere sostituita o aggiornata è la memoria RAM.

Ora, conoscendo le caratteristiche principali di una scheda madre per computer, procederemo ad approfondire separatamente ciascuna delle parti che la compongono.

elementi

Senza che ci sia un motivo particolare per iniziare la descrizione del elementi della scheda madre per l'uno o l'altro in particolare, lo faremo nel seguente ordine:

Presa per il microprocessore

Elemento saldato alla scheda madre, all'interno della quale si trova il microprocessore. Il microprocessore è un componente elettronico, di tipo chip, che ha al suo interno centinaia di transistor, che una volta combinati permettono al chip di svolgere il proprio lavoro. A causa dell'importanza della sua funzione, è comune dire che il microprocessore è il cervello del computer.

Chipset di controllo

Come indica il nome, è un gruppo o un insieme di chip, responsabili della regolazione dell'interazione tra il microprocessore e la memoria o cache, e tra il microprocessore e il controllo della porta. Agisce, quindi, in qualità di titolare del trasferimento delle informazioni.

Per effetto di tale regolazione si ottiene una minore o maggiore prestazione del microprocessore, per quanto riguarda la memoria ed il funzionamento degli elementi periferici.

ponte Nord

Fa parte del chipset di controllo. La sua funzione principale è quella di scambiare dati tra il microprocessore, la RAM e la scheda grafica.

Si trova tra la CPU e la RAM, all'interno del microprocessore. A causa del lavoro ad alta velocità che svolge con la RAM, è costretta a dissipare il calore, incorporando il radiatore.

South Bridge (Southbridge)

È l'altra parte che completa il chipset di controllo. A differenza della porta nord, è responsabile della connessione tra i dispositivi periferici e gli elementi di archiviazione del computer.

La sua funzione principale è quella di fornire il chipset, i bus e i dispositivi di archiviazione, tra gli altri, Fisicamente, si trova tra la CPU e gli slot di espansione.

Memoria BIOS (sistema di input/output di base)

È il primo programma da eseguire sul computer. Si concentra su routine di basso livello, che consentono di avviarlo tramite il sistema operativo. Per le sue caratteristiche operative, è una memoria di sola lettura, cioè non dipende da nessun altro dispositivo installato sul computer.

Un'altra delle sue funzioni essenziali è la possibilità di installare un nuovo sistema operativo sul computer. Oltre a ripararne uno danneggiato.

Memoria CMOS (RAM CMOS)

Chip, tipo di batteria, utilizzato per memorizzare tutti i dati della configurazione del PC, nonché la data e l'ora. Permette che una volta spento il PC, i dati ed i parametri che erano già stati stabiliti, e che necessita per funzionare, non vadano persi. Questo tipo di batteria si ricarica automaticamente ogni volta che il computer viene acceso. L'esaurimento della batteria causa la mancata corrispondenza orologio/calendario e la perdita dei parametri di Setup registrati.

Cache

È la memoria più veloce tra tutte quelle che compongono la scheda madre. In questo modo ottimizza le prestazioni del computer nella ricerca delle informazioni più utilizzate. È considerato un ponte tra il microprocessore e la memoria RAM principale.

Per quanto riguarda la sua posizione fisica, dipende dal produttore. In alcuni casi lo si può vedere saldato alla scheda madre o ad un socket, in altri casi lo si può trovare all'interno del microprocessore.

RAM o slot di memoria principale

Raggruppamento di più chip a cui sono collegati i moduli di memoria principali del computer, che fungono da memoria temporanea per i dati dinamici, in modo tale che non sia necessario recuperarli dal disco rigido. Nel tempo questi moduli hanno variato per dimensioni, capacità e modalità di connessione, eliminando i problemi di espansione di memoria e di spazio all'interno della scheda madre che si presentavano anticamente.

Slot di espansione

Slot in cui è inserita qualsiasi tipo di scheda di espansione, indipendentemente dal fatto che si tratti di schede video, audio o di rete. Sono destinati a servire come mezzo per aggiungere componenti extra al computer. La maggior parte di questi sono standardizzati, ma ce ne sono alcuni che sono esclusivi dei produttori. I principali slot di espansione sono nominati di seguito, in base alla loro comparsa sul mercato:

• ISA: Abbastanza per collegare un modem o una scheda audio, ma non una scheda video. Ha un'elevata compatibilità
• Micro Channel MCA: È emerso cercando di risolvere i limiti di ISA e ha finito per essere incompatibile con esso. Non ha prosperato.
• EISA: È stato creato per colmare il divario dell'MCA. Aveva una validità ridotta ed era incorporato solo da squadre di un certo livello. Le sue specifiche non erano pubbliche.
• Vesa Local Bus: era una versione veloce di ISA. Mancavano i vantaggi di MCA ed EISA (configurazione software e mastering del bus). Ha fornito l'accesso diretto alla memoria, alla velocità del processore. È scomparso con l'arrivo dei processori Pentium.
• PCMCIA: Mancavano gli slot e rappresentavano le schede di memoria, esclusive di ogni produttore. Basso consumo, soprattutto per i PC ecologici.
• PCI / PCI-64: Abbastanza per aggiungere vari elementi interni, ad eccezione di alcune schede video. Sono separati dal bus di sistema, ma hanno accesso alla memoria. Un bridge viene utilizzato per comunicare con la CPU. Consenti interruzioni condivise. È stato il più lungo fino ad oggi. Viene sostituito da PCI Express.
• Mini PCI: è un adattamento di PCI per laptop o per piccole schede madri. Esempi di questo tipo di scheda includono: controller Wi-Fi, modem, SCSI e SATA.
• AGP: Utilizzato come complemento agli slot PCI, poiché servono solo per collegare schede video 3D. È stato creato per aumentare il livello di trasferimento al sottosistema grafico. Aveva un proprio bus dati.
• AMR: Utilizzato solo dai cosiddetti softmodem, per abbassare i costi eliminando alcuni componenti. Rilasciato nel 1998 per dispositivi audio come schede audio o modem. Fa parte dello standard audio AC97, ancora in vigore oggi. È stato progettato per dispositivi audio o di comunicazione poco costosi, poiché questi farebbero uso di risorse della macchina come il microprocessore e la RAM. Ha avuto scarso successo poiché è stato lanciato in un momento in cui la potenza delle macchine non era adeguata a sostenere questo carico. È scomparso nelle schede madri per Pentium IV e da AMD in Socket A.
• CNR: Simile agli slot AMR, ma con una maggiore evoluzione. È nato per dispositivi di comunicazione come modem, schede Lan o USB. Nel 2000 è stato introdotto sulle schede processore Pentium. Era un design proprietario, quindi non si estendeva oltre le schede che includevano i chipset dell'azienda produttrice. Soffriva degli stessi problemi di risorse dei dispositivi progettati per lo slot AMR. Attualmente non è incluso nelle schede madri.
• Slot PCI Express: evoluzione degli slot AGP. Il suo principale vantaggio è che ognuno dei suoi modelli può essere adattato a diversi tipi di carte. Le schede attuali tendono ad avere i connettori PCI massimi possibili utilizzando uno slot AGP per il video.

Connettore elettrico

Serve per collegare i cavi che daranno l'adeguata alimentazione alla scheda madre, attraverso la sorgente. Sulle schede ATX, ce n'è solo uno.

Connettori interni

Connettori per dispositivi interni, come: l'hard disk, il CD-ROM o l'altoparlante interno.

• Connessioni di alimentazione: responsabile di portare l'alimentazione alla scheda madre dalla fonte di alimentazione.
• Uscite ventola: La sua funzione principale è quella di alleviare il livello di calore prodotto dall'alta velocità con cui lavorano i microprocessori.
• Porte EIDE o FDD: nei computer più vecchi, la connessione di dischi rigidi e unità floppy dipendeva da esse. Tuttavia, nei computer di oggi, questi sono incorporati nel chipset del computer. Le porte EIDE sono responsabili del collegamento di dischi rigidi e unità ottiche, come CD e DVD, mentre le porte FDD fanno lo stesso con i dischi floppy. Questi ultimi sono già in totale disuso.
• Porte SATA: rappresentano una nuova tecnologia di comunicazione per i dispositivi di archiviazione, che migliora le prestazioni in termini di larghezza di banda.
• Connessioni frontali: come suggerisce il nome, sono connessioni situate sulla parte anteriore del computer.
  • Accensione: Connessione per il pulsante di avvio/arresto.
  • Led di alimentazione: Indicatore di apparecchiatura accesa, si collega al LED.
  • LED HD: Led che indica l'attività del disco rigido.
  • Reset: Si collega al pulsante di reset anteriore se la scatola lo incorpora. Riavvia il computer.
  • Altoparlante: genera segnali di stato e di controllo. È diverso dall'uscita audio dell'apparecchiatura.
  • KeyLock: blocca l'apparecchiatura, consente il blocco della tastiera. Di scarsa utilità in scatole recenti.
• Ponticelli e interruttori: responsabili della configurazione delle opzioni hardware del computer.
  • I ponticelli sono generalmente trattati come aperti e chiusi (aperti e chiusi).
  • I dip-switch sono trattati come on/off. Il. La posizione ON è solitamente indicata sulla serigrafia del componente.

Connettori esterni

Connettori classici per elementi periferici, come: tastiera, mouse, stampante, tra gli altri. A poco a poco sono stati sostituiti da altri tipi di connessione, più facili da connettere e disconnettere. Tra i principali connettori esterni ci sono:

• Connettori per tastiera e mouse PS / 2: a causa dell'aumento delle applicazioni grafiche, l'uso del mouse in combinazione con la tastiera si è diffuso. Il mouse ha smesso di connettersi tramite la porta seriale e ha iniziato a utilizzare una connessione seriale specializzata, simile a quella della tastiera (la connessione PS / 2). Le connessioni per tastiera e mouse PS/2 sono presenti su tutte le schede madri tramite due connettori Mini-DIN. Per distinguerli l'uno dall'altro, hanno colori diversi, il viola è riservato alla tastiera e il verde al mouse. Se vengono cambiati per errore, non c'è problema di guasti poiché i pin sono compatibili tra loro, anche se l'operazione non sarebbe quella desiderata.
• Bus USB: Con la crescita del numero di periferiche applicate alle apparecchiature informatiche, si è creata la necessità di collegarne più di una ad un unico sistema centrale. La connessione USB rende possibile il collegamento a margherita di un massimo di 127 dispositivi. Inoltre, questa connessione è veloce e può essere eseguita immediatamente. Il sistema operativo riconosce la connessione USB, ma deve disporre di driver adeguati. Tutte le moderne schede madri incorporano connessioni USB. Attualmente, alcune piattaforme utilizzano solo connettori USB per tastiera e mouse.
• Bus FireWire: Stabilisce connessioni video digitali, utilizzando videocamere e apparecchiature video in genere. Consente il trasferimento di un grande volume di informazioni, ad alta velocità.
• Connessione di rete Ethernet: Con la crescente connessione a Internet, anche nei computer di casa, questa connessione è molto utile, poiché in molte case questo servizio viene svolto con router ADSL che incorporano una connessione Ethernet. In modo tale che molte schede madri lo incorporano integrato. L'apparecchiatura in genere incorpora un'unica connessione/scheda, ma in alcuni casi è possibile trovare apparecchiature con più di una connessione di questo tipo. Ciò si verifica soprattutto nei computer server che utilizzeranno la rete in modo intensivo nelle loro applicazioni.

• Porte seriali e parallele: queste connessioni sono forse le più antiche dei sistemi informatici odierni. Ereditati dai sistemi precedenti, sono sempre meno utilizzati. In precedenza, le porte seriali venivano utilizzate per la connessione di mouse, modem, scanner, ecc. Attualmente è relegato ad applicazioni professionali (elettronica, configurazione di apparecchiature, industria, ecc.). La porta parallela è stata utilizzata praticamente limitatamente alla connessione della stampante, sebbene sia stata utilizzata anche per la connessione allo scanner e ad alcuni altri dispositivi. L'uso di entrambe le porte viene sostituito dall'USB. In effetti, sempre più laptop non li incorporano. In alcuni casi sono supportati dalla scheda madre sebbene non dispongano di un connettore esterno.
• Suono e gamepad: è sempre più comune che la scheda madre incorpori l'hardware che consente al sistema di generare e ricevere (digitalizzare) i suoni.
  • Audio: si riferisce a connessioni audio, sia generiche, come cuffie e microfono. Ognuno dei quali è identificato con colori diversi per facilitarne l'utilizzo da parte dell'utente. Oggi alcune uscite audio possono essere configurate come uscite digitali in modo da poter usufruire di funzionalità speciali. Puoi anche trovare uscite di tipo SP/DIF (audio digitale), sistemi ottici e surround.
  • Gamepad o Joystick è una vecchia connessione del PC per i giochi. È progettato come ingressi di posizione analogici. Oggi è usato raramente, poiché la maggior parte dei gamepad è più complessa e utilizza la connessione USB.
• Video/TV: Fa riferimento a connettori, sia analogici che digitali, che consentono la visione di contenuti sul televisore, come: canali televisivi o riproduzioni video e console video.
• SCSI (high-end): questo tipo di connettori esterni si trova soprattutto su schede madri orientate al server. In questi casi la scheda madre dispone di un connettore SCSI per dispositivi esterni, oltre al connettore interno.
• Docking / Backplane: il ridimensionamento delle apparecchiature ha portato all'eliminazione delle porte a basso utilizzo e delle unità di archiviazione obsolete. Tuttavia, come soluzione, i laptop sono stati dotati di un connettore, che consente il collegamento a un'unità chiamata docking station, che incorpora questi extra. Questo connettore è chiamato connettore di aggancio (porte).

Criteri per la selezione di una scheda madre del computer

Come abbiamo già visto, la scheda madre è il componente più importante di un computer, poiché da essa dipendono il processore, il numero e il tipo di dispositivi da collegare e, ovviamente, le prestazioni complessive del sistema. Sfortunatamente, la maggior parte delle persone pensa che sia il processore a determinare le prestazioni complessive del computer e quindi dedicano più tempo all'acquisto di un nuovo computer.

Tuttavia, qui negli elementi della scheda madre indicheremo quali sono gli aspetti principali che devono essere considerati per scegliere il modello di scheda madre più adatto alle nostre esigenze, se quello che vogliamo è il sistema più aggiornabile, completo e funzionale possibile.

Importanza delle dimensioni

Senza dubbio, le dimensioni sono una delle prime cose da guardare. Esistono diverse dimensioni e, a seconda del tipo di computer di cui abbiamo bisogno, sarà più appropriato un fattore di forma full size (ATX), medio (micro ATX) o ridotto (mini ATX). Dobbiamo considerare gli stessi criteri per la scelta di altri componenti, come il box per il PC o la RAM.

Il formato tra gli elementi della scheda madre determina le dimensioni del case per il PC e il numero di slot e connettori di espansione su cui si può contare. Più grande è la scheda madre, maggiore è la possibilità di collegare ed espandere i connettori. Al contrario, minore è l'ingombro, maggiore è la necessità di soluzioni di raffreddamento e dissipazione del calore a basso profilo.

Un altro fattore importante è la presa. Questo rappresenta il posto che il processore occupa sulla scheda madre e, quindi, è strettamente correlato al chip che viene scelto. La scelta di entrambi influisce sulla compatibilità di tutti i componenti.

Da parte sua, la qualità dei circuiti ha a che fare con l'uso che verrà dato alla scheda madre e non dobbiamo dimenticare che, inoltre, è direttamente correlato al prezzo.

Scelta del chipset

Se la scheda madre è il cuore del computer, devi considerare che il chipset è il cuore tra gli elementi della scheda madre. Pertanto, la tua scelta incide notevolmente sul funzionamento di esso e, di conseguenza, su quello dell'intero sistema. Prima di decidere su un particolare chipset, dobbiamo aver deciso come utilizzeremo il PC.

Anche decidere su una o due schede grafiche è molto importante per le prestazioni del computer. Non tutte le schede madri supportano l'installazione simultanea di due o più schede grafiche. A questo proposito, ancora una volta, dobbiamo essere chiari sull'uso che andremo a dare al nostro PC.

D'altra parte, che la nostra scheda madre abbia il numero e il tipo di connessioni di cui abbiamo bisogno, garantirà che possiamo avere tutti i connettori che desideriamo, come i connettori audio e video. Allo stesso modo, dobbiamo verificare che abbia integrato la connettività Wi-Fi e il bluetooth, tra gli altri.

Inoltre, a seconda del produttore, troveremo schede madri con miglioramenti e funzioni uniche che altri modelli non hanno. È il caso dei nuovi connettori M.2, che consentono l'installazione di dischi a stato solido (SSD) di nuova generazione, schede audio di alta qualità integrate nella scheda madre, sistemi di overclock per aumentare le prestazioni del computer e altri elementi di grande innovazione.

Dobbiamo anche scegliere un buon sistema di raffreddamento, passivo (senza ventole), con una ventola o con una combinazione di raffreddamento a liquido. Il raffreddamento passivo è generalmente il più intelligente. Puoi citare l'articolo tipo di autobus nell'informatica.