Matična ploča

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Matična ploča sa priključcima

Matična ploča predstavlja elektronsku štampanu ploču koja povezuje sve delove računara. Na njoj se nalazi set upravljačkih čipova koji kontrolišu memoriju, magistralu, disk, ulazno-izlazne operacije.[1] Realizuje se kao višeslojna štampana ploča (Printed Circuit Board - PCB) i na njoj se nalaze ključne komponente računarskog sistema kao što su procesor, memorijski moduli, upravljačka kola, kontroleri i konektori za proširenja. Sve interne i eksterne računarske komponente se međusobno, direktno ili indirektno, povezuju preko matične ploče, elektronskim vezama koje su izvedene bakarnim vodovima i površinama. Elementi koji na matičnoj ploči omogućavaju priključivanje drugih elemenata računara se nazivaju konektorima ili podnožjima (slot). Pored mnogobrojnih integrisanih elemenata - čipova, na ploči se nalaze otpornici, diode, tranzistori, 7 zavojnice i drugi elementi koji su potrebni da bi se generisali i prenosili signali potrebni za rad računara.

Matične ploče su tokom vremena preuzimale na sebe sve više i više funkcija ostalih delova računara. Tako, vrlo brzo su se pojavile ploče koje imaju ugrađenu grafičku karticu, zatim ugrađenu i zvučnu karticu, pa mrežnu itd. Ovakve „ugrađene“ (ili „integrisane“) kartice uglavnom važe za manje kvalitetne nego spoljašnje, premda se ta razlika tokom vremena smanjuje, što naročito važi za zvučne i mrežne kartice.[2]

Istorija[uredi | uredi izvor]

Pre izuma mikroprocesora, digitalni računar se sastojao od više štampanih ploča koje su bile međusobno spojene na osnovnoj ploči. Centralna procesorska jedinica (CPU), memorija i periferna oprema bile su odvojene štampane ploče, spojene na osnovnu ploču. Sabirnica S-100 iz 1970-ih godina bila je primer sistema sa osnovnom pločom.

Najpopularniji računari iz 1980, poput Apple II i IBM PC, javno su predstavili svoje nacrte i drugu dokumentaciju koja je omogućila da i drugi kopiraju dizajn i prave zamenske matične ploče.

Tokom kasnih 80-ih i početka 1990-ih postalo je isplativije integrisati mnoge funkcije u matičnu ploču. Krajem osamdesetih matične ploče ličnih računara počele su da uključuju pojedinačne čipove koji su mogli podržati: tastaturu, miš, disketne jedinice, serijske portove i paralelne portove. Do kasnih devedesetih godina, mnoge matične ploče su uključivale mnoge funkcionalnosti u sebe kao što su integrisani čipovi za računarsku mrežu i zvuk, i čak grafiku, iako za potrebe većih mogućnosti obrade grafike, grafička kartica je najčešće bila jedina odvojena komponenta.

Računari iz 1990-ih integrisali su najčešće periferne uređaje. To je čak uključivalo matične ploče bez nadogradljivih komponenti, trend koji će postati uobičajen i sve češći dolaskom tablet računara i ostalih prenosnika manjih dimenzija. Memorija, procesor, mrežni kontroler, izvor napajanja i pohrana su danas obično integrisani u takve sisteme.

Dizajn[uredi | uredi izvor]

Matična ploča Octek Jaguar V iz 1993. godine.[3] Ova ploča ima malo ugrađenih perifernih uređaja, i zato ima 6 utora predviđenih za ISA kartice. Veliki priključak za AT tastature sa desne strane je jedini periferni interfejs.
Matična ploča Samsung Galaxy SII; gotovo sve funkcije uređaja integrisane su u vrlo maloj ploči

Matična ploča pruža električne veze putem kojih komuniciraju ostale komponente sistema. Za razliku od osnovne ploče, ona takođe sadrži centralnu procesorsku jedinicu i udomljava druge podsisteme i uređaje.

Tipično računar ima mikroprocesor, glavnu memoriju i ostale bitne komponente spojene na matičnu ploču. Ostale komponente kao što su spoljašnje napajanje, kontroleri za video prikaz i zvuk i periferni uređaji mogu se priključiti na matičnu ploču kao priključne kartice ili putem kablova.

Važna komponenta matične ploče je čipset mikroprocesora, koji pruža potporne interfejse između CPU-a i različitih sabirnica i spoljnih komponenti. Ovaj čipset u određenoj meri određuje i mogućnosti matične ploče.

Moderne matične ploče uključuju:

  • CPU utore u koje je moguće instalirati jedan ili više mikroprocesora. Neki su direktno zalemljeni, kao što je VIA C3.[4]
  • Memorijski utori u koje se instalira glavna memorija sistema, obično u obliku DIMM модула који садрже DRAM čipove
  • Čipset koji formira interfejs između procesorske prednje sabirnice, glavne memorije i perifernih sabirnica
  • Memorijski čip (obično Flash ROM u modernim matičnim pločama) koji sadrži firmver ili BIOS/UEFI sistema
  • Taktni generator koji proizvodi sistemski taktni signal za sinhronizaciju raznih komponenti
  • Utori za proširujuće kartice
  • Konektori za napajanje, koji primaju električnu energiju iz računarskog napajanja i napajaju CPU, čipset, glavnu memoriju, grafičke kartice i kartice za proširenje.
  • Konektori za tvrde diskove, obično samo SATA. U prošlosti su bili IDE konektori. Diskovi se takođe povezuju sa napajanjem.

S obzirom na veliku toplotu koju stvaraju jači CPU-ovi i komponente, moderne matične ploče gotovo uvek uključuju hladnjake i mesta montiranja ventilatore kako bi raspršili suvišnu toplotu.

Formati[uredi | uredi izvor]

Razni formati matičnih ploča

Matične ploče proizvode se u različitim veličinama i oblicima, od kojih su neki specifični za pojedine proizvođače računara. Matične ploče su dizajnirane da budu kompatibilne sa različitim veličinama kućišta. Većina matičnih ploča ličnih računara koristi ATX standard. Veličina matične ploče i jedinice napajanja (PSU) moraju se podudarati, iako će neke manje matične ploče iz iste porodice odgovarati i kućištima koja su predviđena za veće ploče. Na primer, ATX kućište obično može primiti i microATX matičnu ploču. Računari danas uglavnom koriste visoko integrisane, minijaturizovane i prilagođene matične ploče. To je jedan od razloga što su prenosni računari teško nadogradivi i njihova popravka jako skupa. Često zbog kvara samo jedne komponente prenosnog računara potrebna je zamena cele matične ploče, koja je obično skuplja od čitave mašine.

CPU podnožja[uredi | uredi izvor]

CPU podnožje jeste podnožje koji je zalemljeno za štampanu ploču (PCB) i u koje se montira centralna procesorska jedinica (CPU). To je posebna vrsta podnožja sa integralnim kolom koji ima jako veliki broj kontaktnih nožica. CPU podnožje pruža fizičku strukturu za podršku CPU-a, podršku za hladnjak, i najvažnije, pruža električni interfejs između ploče i CPU-a. Procesorska podnožja na matičnoj ploči najčešće se mogu naći u većini ličnih i serverskih računara (prenosni računari često direktno integrišu procesor), posebno onih zasnovanim na Intel x86 arhitekturi.

Integrisana periferija[uredi | uredi izvor]

Uz stalno smanjenje troškova i veličinu integralnih kola, bilo je moguće integrisati sve više funkcija u samu matičnu ploču. Neki od najčešćih su:

Utori za kartice[uredi | uredi izvor]

Dijagram moderne matične ploče koja podržava brojne ugrađene periferne funkcije kao i nekoliko utora za proširenje

Standardna, moderna ATX matična ploča obično ima dve ili tri PCI-Express 16x veze za grafičku karticu, nijedan, jedan ili dva stara PCI slota za razne kartice za proširenje i jedan ili više PCI-E 1x, 4x utora. (koji je naslednik PCI)

Neke matične ploče imaju dva ili više PCI-E 16x utora kako bi omogućili posebnu grafičku tehnologiju koja se zove SLI (za Nvidia) i Crossfire (za AMD). Omogućuju povezivanje 2 do 4 grafičke kartice.

Standardizovani tipovi matične ploče[uredi | uredi izvor]

Matične ploče se proizvode u različitim standardizovanim oblicima i veličinama. Standardom su obuhvaćene ukupne dimenzije ploče, raspored komponenti, tipovi konektora i podnožja, potrebni naponi i konektori za napajanje, pozicije otvora za montiranje i sl. Standard treba da obezbedi kompatibilnost različitih proizvođača. Originalni Intelov standard pod imenom AT (Advanced Technology) je 1995. godine zamenjen novim, ATH (Advanced Technology eXtended) standardom koji uz manje izmene i danas određuje veličinu i dizajn savremenih matičnih ploča. Očigledno je da ovaj standard nema vrtoglavu dinamiku koja je svojstvena personalnom računaru u celini.[5]

Konektori za napajanje[uredi | uredi izvor]

Konektori za napajanje (20+4 pinski) na matičnoj ploči

Da bi se omogućio rad računara potrebno je da se obezbede potrebni naponi napajanja za sve komponente koje se nalaze na matičnoj ploči. Matične ploče АТХ formata imaju najmanje 1 konektor kojim se obezbeđuje napajanje matične ploče. Ovaj konektor je obavezan i može da ima 20 ili 24 pina.

Konektor koji ima 24 pina u suštini nema „nove“ naponske vodove, već na dodatna 4 voda dovodi napone od 12V sa namerom da se obezbedi dodatna snaga za potrošače koji se napajaju ovim naponom.

Preko konektora za napajanje se dovode naponi od +3.3V, +5V, -5V, +12V, -12V, pomoćni napon od +5VSB, signal za uključivanje računara PS-ON (Power Switch On) i signal ispravnosti napona za napajanje PW-OK (ovaj signal se često naziva power good i označava sa PG).

Pored obaveznog 20 ili 24-pinskog konektora na savremenim matičnim pločama postoji i dodatni ATH 12V konektor. Preko ovog konektora se dovodi napon od +12V na deo matične ploče u blizini procesora na kom se nalazi prekidački stepen za napajanje koji obezbeđuje potreban napon za napajanje procesora. Procesor je jedan od najvećih potrošača električne energije u računaru, a to za fiksne napone napajanja podrazumeva povećanu struju napajanja. S obzirom da se sa povećanjem jačine struje povećava temperaturna disipacija, pokazalo se boljim da naponski vodovi za napajanje procesora ne prolaze kroz veći deo štampane ploče već da se dovedu u njegovu neposrednu blizinu. Iz istog razloga, neke video kartice zahtevaju posebne konektore za napajanje.

Prednja i zadnja strana matične ploče[uredi | uredi izvor]

Prednja i zadnja strana matične ploče

Na prednjoj strani matične ploče se nalaze grupa igličastih konektora na koje se priključuju LED (Light-Emitting Diode) indikatori i tasteri sa kontrolnog panela na kućištu računara preko kojih se upravlja radom računara i prati njegov rad. Na zadnjoj strani matične ploče se nalazi grupa standardnih konektora preko kojih je moguće priključiti spoljašnje uređaje kao što su: miš, tastatura, monitor, štampač... Miš i tastatura se priključuju preko PS/2 konektora, dok se za serijski prenos podataka može koristiti (starija varijanta) RS232 konektor ili USB (Universal Serial Bus). Preko USB konektora je moguće priključiti veliki broj spoljašnjih uređaja, i on danas predstavlja jedan od standardnih konektora. Uređaji koji se priključuju preko USB konektora, mogu od personalnog računara da dobiju napajanje, tako da ne moraju da poseduju sopstveno.

Većina matičnih ploča sadrži konektor za priključenje na zaobljene ivice konektora dodatne vođice na konektorima zaobljeni prostor za pinove 13 računarsku mrežu (RJ-45) i više konektora za priključenje audio opreme. Preduslov je da na matičnoj ploči postoji integrisana zvučna i/ili mrežna kartica. Ukoliko je integrisana i grafička kartica, tada postoji i neki od konektora za prenos video signala. Neke složenije matične ploče mogu da sadrže i dodatne konektore.[6]

Komponente koje se nalaze na matičnoj ploči[uredi | uredi izvor]

Procesor - Jedna od najznačajnijih komponenti koja se nalazi na matičnoj ploči je centralna procesorska jedinica (CPU) ili jednostavno procesor. Neposredno iznad procesora se nalaze komponente koje služe za pasivno (hladnjak) i aktivno hlađenje (ventilator) i zbog toga se najčešće procesor ne vidi direktno. Procesor je zadužen za sve procese obrade i upravljanje prenosom i skladištenjem podataka. Hladnjak je metalni profil dizajniran tako da ima veliku površinu na relativno malom prostoru i služi da efikasno preuzme toplotu sa površine procesora i da je potom emituje u kućište računara, dok ventilator treba da pospeši proces razmene toplote sa okolnim prostorom. Temperatura na površini procesora je izuzetno velika i veoma je bitno da se u toku rada računara ona održava na zahtevanom nivou kako bi se omogućio pravilan rad procesora i ostalih komponenata računara.

Memorija i konektori memorijskih modula - Sledeća važna komponenta koja se nalazi na matičnoj ploči je radna memorija (Random Access Memory - RAM). RAM i procesor su fizički smešteni na malom rastojanju, kako bi se omogućila najbrža moguća komunikacija.

Konektori disk jedinica - Na matičnu ploču se preko posebnih konektora priključuju i disk jedinice kao što su CD, DVD, hard diskovi i SSD (Solid State Disk). Prenos podataka i ovde može biti paralelan (PATA) ili serijski (SATA).

BIOS memorija - Osnovna namena Basic Input/Output System (BIOS) memorije je da čuva program koji inicijalizuje hardver na matičnoj ploči i testira ispravnost sistemskog hardvera. Nakon toga pokreće postupak za učitavanje operativnog sistema sa hard diska ili neke druge lokacije. Pored toga BIOS omogućava interfejs između operativnog sistema i tastature, displeja i drugih ulazno izlaznih uređaja. Sadržaj BIOS memorije definiše proizvođač matične ploče i s obzirom da treba da se obezbedi da čuva sadržaj i kada nema napajanja realizuje se najčešće kao memorija flash tipa.

CMOS memorija - Važan element na matičnoj ploči je baterija za napajanje CMOS memorije u kojoj se čuvaju podaci o konfigurisanju računara. Podaci o konfigurisanju računara se unose kroz Setup program prilikom prvog pokretanja računara nakon sklapanja ili nakon izmene nekih vitalnih komponenti. Podaci se odnose na tip i veličinu priključenog hard diska, broj particija i sl. Ove podatke nije moguće predvideti u proizvodnji, pa samim tim nije ih moguće upisati u BIOS memoriju, a pri tome su neophodni za pravilno „podizanje“ računara. Čak i kada bi ove podatke bilo moguće predvideti njihovo upisivanje u BIOS ne bi bilo prihvatljivo jer kasnije ne bi mogli da se menjaju na jednostavan način. Zbog toga su podaci zapisani u memoriju koja dozvoljava čitanje i zapisivanje podataka, ali zahteva napajanje za čuvanje sadržaja. Baterija obezbeđuje napajanje i kada nema mrežnog napajanja, odnosno kada računara ne radi. Baterija je najčešće dugmastog oblika, litijum jonskog tipa i ne dopunjava se u toku rada. Pored napajanja CMOS memorije ona napaja i sat realnog vremena. Ukoliko se baterija isprazni potrebno je zameniti i ponovo uneti tražene podatke.

Čip-set - Pored navedenih konektora i priključaka na matičnoj ploči se nalazi veliki broj elektronskih elemenata. Najznačajniji od njih su integrisana kola, od kojih su najvažnija dva koja sačinjavaju čip-set (chipset). Zadatak čip-seta je da omogući komunikaciju između praktično svih delova računara.[7]

Čip set se sastoji od dva kola:

  1. Severni most (North bridge) ili Memory Controler Hub - MCH.
  2. Južni most (South bridge) ili Input/Output Controler Hub - ICH.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Miller, Paul (2006-07-08). „Apple sneaks new logic board into whining MacBook Pros”. Engadget. Arhivirano iz originala 2013-10-04. g. Pristupljeno 2013-10-02. 
  2. ^ „Upoznavanje sa matičnom pločom”. SVEZNADAR. Pristupljeno 23. 1. 2020. 
  3. ^ „Golden Oldies: 1993 mainboards”. Arhivirano iz originala 13. 5. 2007. g. Pristupljeno 27. 6. 2007. 
  4. ^ „CPU Socket Types Explained: From Socket 5 To BGA [MakeUseOf Explains]”. 25. 1. 2013. Arhivirano iz originala 7. 4. 2015. g. Pristupljeno 12. 4. 2015. 
  5. ^ „Razne podele matičnih ploča”. Bemchmark. Arhivirano iz originala 25. 04. 2020. g. Pristupljeno 23. 1. 2020. 
  6. ^ „Matična ploča”. AIKU. Pristupljeno 23. 1. 2020. 
  7. ^ „Sve o matičnoj ploči”. Blic. Pristupljeno 23. 1. 2020. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Matična ploča na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Матична_плоча&oldid=27404857”