Матична плоча

Из Википедије, слободне енциклопедије
Матична плоча са прикључцима

Матична плоча је

Реализује се као вишеслојна штампана плоча (Printed Circuit Board - PCB) и на њој се налазе кључне компоненте рачунрског система као што су процесор, меморијски модули, управљачка кола, контролери и конектори за проширења. Све интерне и екстерне рачунарске компоненте се међусобно, директно или индиректно, повезују преко матичне плоче, електронским везама које су изведене бакарним водовима и површинама. Елементи који на матичној плочи омогућавају прикључивање других елемената рачунара се називају конекторима или подножјима (slot). Поред многобројних интегрисаних елемената - чипова, на плочи се налазе отпорници, диоде, транзистори, 7 завојнице и други елементи који су потребни да би се генерисали и преносили сигнали потребни за рад рачунара.

Матичне плоче су током времена преузимале на себе све више и више функција осталих делова рачунара. Тако, врло брзо су се појавиле плоче које имају уграђену графичку картицу, затим уграђену и звучну картицу, па мрежну итд. Овакве „уграђене“ (или „интегрисане“) картице углавном важе за мање квалитетне него спољашње, премда се та разлика током времена смањује, што нарочито важи за звучне и мрежне картице.

Стандардизовани типови матичне плоче (Form factor)[уреди]

Матичне плоче се производе у различитим стандардизованим облицима и величинама. Стандардом су обухваћене укупне димензије плоче, распоред компоненти, типови конектора и подножја, потребни напони и конектори за напајање, позиције отвора за монтирање и сл. Стандард треба да обезбеди компатибилност различитих произвођача. Оригинални Интелов стандард под именом АТ (Advanced Technology) je 1995. године замењен новим, АТХ (Advanced Technology eXtended) стандардом који уз мање измене и данас одређује величину и дизајн савремених матичних плоча. Очигледно је да овај стандард нема вртоглаву динамику која је својствена персоналном рачунару у целини.


Конектори за напајање[уреди]

Слика 1.1 - Конектор за напајање (20 пински) на матичној плочи

Да би се омогућио рад рачунара потребно је да се обезбеде потребни напони напајања за све компоненте које се налазе на матичној плочи. Матичне плоче АТХ формата имају најмање 1 конектор којим се обезбеђује напајање матичне плоче. Овај конектор је обавезан и може да има 20 или 24 пина. На Слици 1.5 је приказан физички изглед 20 пинског конектора који се налази на једној од ивица матичне плоче.

Конектор који има 24 пина у суштини нема „нове“ напонске водовe, већ на додатна 4 вода доводи напоне од 12V са намером да се обезбеди додатна снага за потрошаче који се напајају овим напоном. Распоред пинова и боје каблова се могу видети на Слици 1.6 и за 20 и 24 пински конектор за напајање.

Преко конектора за напајање се доводе напони од +3.3V, +5V, -5V, +12V, -12V, помоћни напон од +5VSB, сигнал за укључивање рачунара PS-ON (Power Switch On) и сигнал исправности напона за напајање PW-OK (овај сигнал се често назива power good и изначава са PG).


Поред обавезног 20 или 24 пинског конектора на савременим матичним плочама постоји и додатни АТХ 12V конектор. Преко овог конектора се доводи напон од +12V на део матичне плоче у близини процесора на ком се налази прекидачки степен за напајање који обезбеђује потребан напон за напајање процесора. Процесор је један од највећих потрошача електричне енергије у рачунару, а то за фиксне напоне напајања подразумева повећану струју напајања. Обзиром да се са повећањем јачине струје повећава температурна дисипација, показало се бољим да напонски водови за напајање процесора не пролазе кроз већи део штампане плоче већ да се доведу у његову непосредну близину. Из истог разлога, неке видео картице захтевају посебне конекторе за напајање.

Предња и задња страна матичне плоче[уреди]

На предњој страни матичне плоче се налазе група игличастих конектора на које се прикључују тзв. ЛЕД (Light-Emitting Diode) индикатори и тастери са контролног панела на кућишту рачунара преко којих се управља радом рачунара и прати његов рад.

Слика 1.2 - Предња и задња страна матичне плоче

На задњој старни матичне плоче се налази група стандардних конектора преко којих је могуће прикључити спољашње уређаје као што су: миш, тастаура, монитор, штампач... Миш и тастатура се прикључују преко тзв. PS/2 конектора, док се за серијски пренос података може користити (старија варијанта) RS232 конектор или USB (Universal Serial Bus). Преко USB конектора је могуће прикључити велики број спољашњих уређаја, и он данас представља један од стандардних конектора. Уређаји који се прикључују преко USB конектора, могу од персоналног рачунара да добију напајање, тако да не морају да поседују сопствено.

Већина матичних плоча садржи конектор за прикључење на заобљене ивице конектора додатне вођице на конекторима заобљени простор за пинове 13 рачунарску мрежу (RЈ-45) и више конектора за прикључење аудио опреме. Предуслов је да на матичној плочи постоји интегрисана звучна и/или мрежна картица. Уколико је интегрисана и графичка картица, тада постоји и неки од конектора за пренос видео сигнала. Неке сложеније матичне плоче могу да садрже и додатне конекторе.


Компоненте које се налазе на матичној плочи[уреди]

Процесор - Једна од најзначајнијих компоненти која се налази на матичној плочи је централна процесорска јединица (CPU) или једноставно процесор . Непосредно изнад процесора се налазе компоненте које служе за пасивно (хладњак) и активно хлађење (вентилатор) и због тога се најчешће процесор не види директно. Процесор је задужен за све процесе обраде и управљање преносом и складиштењем података. Хладњак је метални профил дизајниран тако да има велику површину на релативно малом простору и служи да ефикасно преузме топлоту са површине процесораи да је потом емитује у кућиште рачунара, док вентилатор треба да поспеши процес размене топлоте са околним простором. Температура на површини процесора је изузетно велика и веома је битно да се у току рада рачунара она одржава на захтеваном нивоу како би се омогућио правилан рад процесора и осталих компонената рачунара.

Меморија и конектори меморијских модула - Следећа важна компонента која се налази на матичној плочи је радна меморија (Random Access Memory - RAM). RAM и процесор су физички смештени на малом растојању, како би се омогућила најбржа могућа комуникација.

Конектори диск јединица - На матичну плочу се преко посебних конектора прикључују и диск јединице као што су CD, DVD, хард дискови и SSD (Solid State Disk). Пренос података и овде може бити паралелан (PATA) или серијски (SATA). Неки од ових конектора су приказани на следећој слици.

BIOS меморија - Основна намена Basic Input/Output System (BIOS) меморије да чува програм који иницијализује хардвер на матичној плочи и тестира исправност системског хардвера. Након тога покреће поступак за учитавње оперативног система са хард диска или неке друге локације. Поред тога BIOS омогућава интерфејс између оперативног система и тастатуре, дисплеја и других улазно излазних уређаја. Садржај BIOS меморије дефинише произвођач матичне плоче и обзиром да треба да се обезбеди да чува садржај и када нема напајања реализује се најчешће као меморија flash типа.

CMOS меморија - Важан елемент на матичној плочи је батерија за напајање CMOS меморије у којој се чувају подаци о конфигурисању рачунара. Подаци о конфигурисњу рачунара се уносе кроз Setup програм приликом првог покретања рачунара након склапања или након измене неких виталних компоненти. Подаци се односе на тип и величину прикљученог хард диска, број партиција и сл. Ове податке није могуће предвидети у производњи, па самим тим није их могуће уписати у BIOS меморију, а при томе су неопходни за правилно „подизање“ рачунара. Чак и када би ове податке било могуће предвидети њихово уписивање у BIOS не би било прихватљиво јер касније не би могли да се мењају на једноставан начин. Због тога су подаци записану у меморију која дозвољава читање и записивање података, али захтева напајање за чување садржаја. Батерија обезбеђује напајање и када нема мрежног напајања, односно када рачунара не ради. Батерија је најчешће дугмастог облика, литијум јонског типа и не допуњава се у току рада. Поред напајања CMOS меморије она напаја и сат реалног времена. Уколико се батерија испразни потребно је заменити и поново унети тражене податке.

Чип-сет - Поред наведених конектора и прикључака на матичној плочи се налази велики број електронских елемената. Најзначајнији од њих су интегрисана кола, од којих су најважнија два која сачињавају тзв. чип-сет (chipset). Задатак чип-сета је да омогући комуникацију између практично свих делова рачунара. Чип сет се састоји од два кола: 1. Северни мост (North bridge) или Memory Controler Hub - MCH. 2. Јужни мост (South bridge) или Input/Outpuт Controler Hub - ICH.