Bundkort

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 11. november 2021; checks kræver 33 redigeringer .

Bundkort (system) board ( engelsk bundkort , i daglig tale: "motherboard", "mother") - printkort , som er grundlaget for at bygge en modulær elektronisk enhed, for eksempel - en computer .

Bundkortet indeholder hoveddelen af enheden, for eksempel i tilfælde af en computer - processoren , systembussen eller busser , RAM , "indbyggede" perifere enhedscontrollere, servicelogik - og stik til tilslutning af yderligere udskiftelige kort, kaldet udvidelseskort , normalt forbundet til en fælles bus eller busser - for eksempel i begyndelsen af 2000'erne bar bundkortet på en IBM PC-kompatibel computer som regel stik til tre forskellige busser - ISA , PCI og AGP . I modsætning til backplane/board , som blot forbinder stik på udvidelseskort med hinanden, bærer bundkortet altid aktive komponenter eller stik til deres installation. I den engelsksprogede litteratur er det også sædvanligt at opdele bundkort i selve bundkort ("motherboards"), som har mulighed for at udvide og modificere, og "main boards" ("mainboards"), som ikke har sådanne muligheder og repræsentere et fuldstændig uforanderligt system.

Historie

De allerførste digitale computere var næsten aldrig modulopbyggede og bestod ofte af en mængde komponenter forbundet med individuelle ledninger. Ikke desto mindre begyndte i slutningen af 40'erne det modulære princip, som gjorde det muligt i høj grad at lette fejlfinding og reparation af de dengang ekstremt upålidelige lampemaskiner, at blive meget brugt i industrien. For eksempel blev den populære serie af rørcomputere IBM 700 bygget af moduler med standarddimensioner indeholdende 4-8 lamper og passive elementer og forbundet med overflademontering . Sådanne moduler implementerede en standardkomponent - for eksempel en flip- flop - og brugte standardstik, de blev installeret i et bagplan , hvis stik blev forbundet med ledningsindpakning . Påskruet og især hængslet montering blev meget hurtigt erstattet af trykte ledninger , som var meget billigere at fremstille og nemmere at automatisere; i begyndelsen af 60'erne var brugen af printplader blevet almindeligt accepteret. Imidlertid bestod de fleste elektroniske enheder - ikke kun computere, men analoge systemer, kommunikations- og kontroludstyr og lignende - stadig af et stort antal diskrete komponenter spredt over flere tavler.

Processoren på en mini-computer kan bestå af et dusin eller to forskellige boards installeret i en rack-monteret kurv og forbundet med et backplane med en systembus . Andre enheder kan også optage en separat kurv eller installeres i en fælles med processoren, som moderne udvidelseskort. Begrebet "bundkort" og "udvidelseskort" begyndte at tage form i slutningen af 70'erne, da udbredelsen af mikroprocessorer gjorde det muligt at skabe kompakte enkeltkortscomputere. I denne type maskine blev centralenheden , hukommelsen og periferiudstyret normalt placeret på separate printkort, der var forbundet til bagpanelet . Det meget brugte S-100 dæk fra 1970'erne er et eksempel på denne type system.

Efterfølgende, med udviklingen af mikroelektronik, kom producenter af hjemme- og personlige computere til den konklusion, at det var mere rentabelt at overføre hovedkomponenterne i systemet fra separate kort til bagplanet - dette gjorde det muligt at reducere produktionsomkostningerne og levere bedre markedskontrol. En af de første populære hjemmecomputere, Apple II , var også den første, der havde et ægte bundkort, hvorpå centralenheden og RAM var installeret , og resten af funktionerne blev taget ud på yderligere boards , der blev installeret i syv tilgængelige udvidelsespladser. IBM Corporation fulgte samme princip, da det lancerede sin IBM PC på markedet . Begge virksomheder brugte, udover det modulære princip, også princippet om åben arkitektur , udgivelse af skematiske diagrammer, programmeringsgrænseflader og anden dokumentation, der tillod oprettelsen af udvidelseskort og derefter alternative bundkort (i tilfælde af IBM PC-kompatible maskiner , Apple bundkort blev patenteret [1] ) til tredjepartsproducenter. Normalt beregnet til at skabe nye, prøvekompatible computere, mange bundkort tilbød yderligere ydeevne eller andre funktioner og blev brugt til at opgradere producentens originale hardware.

I slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne blev det økonomisk muligt at flytte et stigende antal perifere funktioner til bundkortet. I slutningen af 1980'erne begyndte bundkort til personlige computere at inkludere enkelte IC'er (også kaldet Super I/O- chips ), der var i stand til at understøtte et sæt lavhastigheds-ydre enheder: tastaturer , mus , diskettedrev , serielle og parallelle porte. I slutningen af 1990'erne inkluderede mange bundkort til personlige computere indbygget lyd-, video-, lagrings- og netværksfunktionalitet i forbrugerkvalitet uden behov for tilføjelsestavler, undtagen måske for avancerede 3D - spil- og computergrafikkort . Også udvidelseskort bliver fortsat brugt i professionelle pc'er, arbejdsstationer og servere for at give specifikke funktioner, øget pålidelighed eller øget ydeevne.

Bærbare computere , udviklet i 1990'erne, kombinerede de mest almindelige perifere enheder. De inkluderede endda bundkort uden komponenter, der kunne opgraderes, en tendens, der vil fortsætte, selv når mindre enheder (såsom tablets og netbooks) bliver opfundet.

Udviklingen af IBM PC bundkort

Den første model af IBM PC'en indeholdt et minimum af enheder på bundkortet: processor , matematisk coprocessor , RAM , ROM med BIOS , ISA-bus , tastaturcontroller og servicelogik . Hukommelsen blev indtastet i separate mikrokredsløb indsat i panelerne, og hele servicelogikken var bygget på mikrokredsløb med lav integrationsgrad. Konfigurationen blev ændret ved hjælp af jumpere eller DIP-switche. Ud over ISA-udvidelsespladserne havde kortet kun stik til tilslutning af et tastatur og en båndoptager . Alle andre enheder ( videoadapter , floppy- og harddiskcontroller , COM- og LPT - porte) var placeret på udvidelseskort ;
Med fremkomsten af IBM PC/AT blev kortstørrelse og monteringspunktspositioner standardiseret som " AT-formfaktoren ". Det blev besluttet at opgive båndoptagerstikket , da denne metode til datalagring viste sig at være ulovende for en pc. Et realtidsur og ikke-flygtig hukommelse dukkede op på kortet , hvor nogle af systemopsætningsfunktionerne blev overført.
Efterhånden som IBM PC-arkitekturen vandt popularitet, begyndte man at lave specialiserede mikrokredsløb kaldet et chipset for at forbinde processoren med andre computerkomponenter . Dette gjorde det muligt at reducere omkostningerne til bundkort og samtidig overføre nogle af de funktioner, der tidligere fungerede gennem udvidelseskort - diskcontrollere, kommunikationsporte, til dem.
For at øge pålideligheden, lette opgraderinger og spare plads på bundkortet begyndte RAM -chips at blive kombineret til moduler, der blev installeret lodret på kortet - først var det SIPP - moduler, som dog viste sig at være utilstrækkeligt pålidelige og snart blev erstattet af SIMM og derefter - DIMM .
Efterhånden som processorernes ydeevne steg, steg strømforbruget og dermed varmeafledningen. Senere modeller af 80486-processorer krævede allerede aktiv køling, som skal tilsluttes bundkortet. For at reducere energiforbruget blev de logiske niveauer, og dermed processorens forsyningsspænding, først reduceret til 3,3V og derefter endnu lavere - ned til spændinger på omkring en volt. For at sikre en så lav spænding er det nødvendigt at placere en sekundær strømkilde (den såkaldte VRM , eng. Spændingsregulatormodul - spændingsregulatormodul) i umiddelbar nærhed af processoren på bundkortet.
Siden 1995 er ISA -standarden blevet afløst af den mere avancerede PCI-bus . Men snart var båndbredden på denne bus ikke længere nok til driften af højtydende videokort , og specifikt til dette blev der udviklet en AGP -port i 1996 , som blev installeret på bundkort samtidigt med PCI og nogle gange endda ISA-slots.
I midten af 1990'erne var AT-bundkortstandarden forældet og skulle erstattes af den nye ATX -standard udviklet i 1995 . Men på grund af dets chassis og strømforsynings inkompatibilitet med AT, fortsatte AT-typen med at blive produceret indtil slutningen af 1990'erne. Den nye standard inkluderede strømforsyningskontrolben på strømblokken. Også på sagen skal der være et rektangulært vindue til yderligere stik, som er lukket med en hætte, der følger med bundkortet - antallet og placeringen af stik i denne zone er ikke kun begrænset af dets geometriske dimensioner.
I 1995 blev USB -standarden udviklet , men den begyndte først at blive indbygget i bundkort i slutningen af 1990'erne - blandt andet takket være Apple , som på det tidspunkt solgte computere, der ikke var x86 - kompatible , men bidrog til udviklingen af perifere enheder til den nye havn. Som et resultat blev ATX- og USB- standarderne udbredt næsten samtidigt i begyndelsen af 2000'erne: Næsten alle ATX-bundkort understøttede USB, mens AT-bundkort normalt ikke gjorde det.
processorsokler op til Socket 7 var universelle - de tillod at installere processorer af samme generation fra både Intel og AMD og Cyrix . I fremtiden begyndte Intel og AMD at fremstille processorer, der er mekanisk og elektrisk inkompatible med hinanden.
Pentium II - processoren og nogle andre blev loddet på et separat bord sammen med cachen og installeret lodret i en speciel slot , som udvidelseskort, men i fremtiden blev dette arrangement ikke udbredt og findes hovedsageligt på industrielle og indlejrede computere.
Efterhånden som ydeevnen af processorer og videokort voksede, voksede deres strømforbrug også, hvorfor der begyndte at dukke yderligere stik op på bundkort for at drive processoren. For at øge stabiliteten og reducere ripple begyndte spændingsomformere til at drive processoren og andre komponenter at være flerfasede.
Siden midten af 2000'erne er ATA -stikket begyndt at blive erstattet af SATA -stikket (i nogen tid eksisteret parallelt). SATA-stikket er meget mere kompakt og på bundkortet er de placeret op til et dusin, nogle gange mere. Kun med IDE-stikket er diskettestikkene væk , som fortsatte med at blive brugt, på trods af at deres volumen allerede var utilstrækkelig til begyndelsen af 90'erne.
Siden midten af 2000'erne begyndte bundkort også at dukke op på PCI Express-bussen , designet til at erstatte både PCI og AGP . Og hvis AGP blev fortrængt ret hurtigt, blev der fremstillet et tilstrækkeligt stort antal enheder til PCI, så PCI (og nogle gange endda ISA )-stik fortsætter med at blive installeret nogle gange på bundkort mere end et årti efter fremkomsten af PCI Express.
For at reducere støj ved lave belastninger og øge effektiviteten ved høje belastninger begyndte bundkort også at blive udstyret med termiske sensorer og blæserkontrolkredsløb. Også termiske sensorer begyndte at blive indbygget direkte i processorer. Dette var især vigtigt for overclocking- entusiaster .
Hvis tidligere opdatering af BIOS kun var mulig ved hjælp af en programmør , er det siden midten af 2000'erne blevet muligt at opdatere direkte fra operativsystemet, hvilket gav flere muligheder for overclocking og også gjorde det muligt at rette fejl i BIOS.
I 2013 blev et nyt udvidelseskortformat introduceret - M.2 . Sådanne kort er små i størrelse og installeres vandret på bundkortet. Grundlæggende bruges M.2-formatkort til højhastigheds- SSD-drev og Wi-Fi-netværksadaptere . Den største fordel ved M.2-kort til SSD-drev er muligheden for at bruge NVMe -protokollen i stedet for AHCI , hvilket kan øge både hastigheden af sekventiel og tilfældig læsning/skrivning markant på grund af parallelisering. Derudover er M.2 SSD-kort installeret på kortet uden behov for yderligere kabler og fastgørelsesanordninger, hvilket kan være meget praktisk i små samlinger.
I slutningen af 2010'erne er pc'er med en gennemsigtig kabinetvæg til at fremvise indholdet på mode. Bundkortproducenter begyndte at anvende silketryk på pladerne for at installere fantasifulde køleplader designet ikke kun til at sprede varme, men ofte udelukkende til dekorative formål. Også bundkort til entusiaster kan udstyres med dekorativ belysning.
Også i 2010'erne begyndte miniature microATX og mini-ITX bundkort at vinde popularitet til at samle højtydende systemer i en kompakt pakke.

Almindelige komponenter på et computerbundkort

Som de vigtigste (ikke-aftagelige) dele har bundkortet:

processor socket (CPU) ,
slots af RAM (Random Access Memory) ,
chipset chips (for detaljer se northbridge , southbridge ) ,
boot ROM ,
buscontrollere (på nuværende tidspunkt er de næsten altid inkluderet i chipsættet eller endda direkte i processoren) og deres udvidelsesslots ,
controllere og grænseflader til perifere enheder . Så ofte er separate enheder, der ikke er inkluderet i chipsættet, lyd- og netværkscontrollere .

Bundkortet med tilhørende enheder er monteret inde i kabinettet med strømforsyning og kølesystem , der tilsammen danner en computersystemenhed .

Klassificering af bundkort efter formfaktor

Bundkort formfaktor - en standard, der bestemmer dimensionerne af bundkortet til en computer, stedet for dets fastgørelse til chassiset ; placeringen på den af busgrænseflader, I/O-porte , processorstik , slots til RAM , samt typen af stik til tilslutning af strømforsyningen .

Formfaktoren (som alle andre standarder) er af rådgivende karakter. Formfaktorspecifikationen definerer nødvendige og valgfrie komponenter. Langt de fleste producenter foretrækker dog at overholde specifikationen, da prisen for overholdelse af eksisterende standarder er kompatibiliteten af bundkortet og standardiseret udstyr (perifert udstyr, udvidelseskort) fra andre producenter (hvilket er nøglen til at reducere ejeromkostningerne , engelsk TCO ).

De forældede formater er: Baby-AT ; fuld størrelse AT bord ; LPX ; BTX , MicroBTX og PicoBTX.
Moderne og meget brugte formater: ATX ; microATX ; Mini-ITX .
Implementerede formater: Nano-ITX ; Pico-ITX ; FlexATX ; NLX; WTX , CEB .

Der er bundkort, der ikke matcher nogen af de eksisterende formfaktorer ( se tabel ). Dette er en grundlæggende beslutning fra producenten, på grund af ønsket om at skabe et "mærke", der er uforeneligt med eksisterende produkter på markedet ( Apple , Commodore , Silicon Graphics , Hewlett-Packard , Compaq oftere end andre ignorerede standarder) og udelukkende producere periferiudstyr enheder og tilbehør til det.

Formålet med computeren (erhvervsmæssig, personlig, spil) påvirker i høj grad valget af bundkortleverandør.

Til SOHO- eller virksomhedsbehov er det mere rentabelt at købe en færdiglavet computer (eller en løsning, for eksempel en " klient-server " eller en bladeserver med køb eller leasing af en færdiglavet løsning).
Til personlig brug er en bærbar computer placeret som hovedenheden[ hvorfor? ] . Bærbare bundkort er væsentligt forskellige fra bundkort til stationære computere : For at reducere størrelsen af computeren er en masse separate perifere kort indlejret (integreret) i det originale kredsløbskort (for eksempel er et videokort indbygget ) - dette sikrer kompakte dimensioner og lavt strømforbrug af den bærbare computer, men fører til mindre pålidelighed, problemer med en køleplade , en betydelig stigning i prisen på bundkort samt manglen på udskiftelighed.

Således er købet af et separat bundkort berettiget af oprettelsen af en computer med en "særlig" konfiguration, for eksempel lav støj eller spil .

Modeldefinition

Du kan bestemme modellen for det installerede bundkort

visuelt ved hjælp af fabriksetiketter og påskrifter på tavlen
ved hjælp af softwareværktøjer som DMI
programmatisk ved hjælp af et hjælpeprogram som CPU-Z . På Linux kan du bruge dmidecode-værktøjet, på Windows kan du bruge SIW eller AIDA64

Energibesparende teknologier

Øget opmærksomhed på "grønne" teknologier, der kræver energibesparende og miljøvenlige løsninger, og tilvejebringelsen af vigtige egenskaber til bundkort, har tvunget mange produktionsvirksomheder til at udvikle forskellige løsninger på dette område.

Med den stadigt stigende popularitet af elektroniske enheder i løbet af de næste 20-30 år besluttede Den Europæiske Union at indføre en effektiv strategi til at løse energiforbrugsproblemer. Til dette blev der udstedt energieffektivitetskrav - ErP (Energy-related Products) og EuP (Energy Using Product). Standarden er designet til at bestemme energiforbruget for færdige systemer. Som krævet af ErP/EuP skal systemet forbruge mindre end 1 W strøm i slukket tilstand.

ErP/EuP 2.0-specifikationerne er meget strengere end den første version. For at overholde ErP/EuP 2.0 (trådte i kraft i 2013), må computerens samlede strømforbrug, når den er slukket, ikke overstige 0,5 watt.

EPU motor
Ultra Durable (version 1, 2 og 3) er en teknologi fra Gigabyte [2] designet til at forbedre temperaturen og pålideligheden af bundkortet, som omfatter:
- Øget (fordoblet) tykkelse på 70 µm (2 oz/ft²) kobberlag på både strøm- og stelplanet på systemkortet reducerer kortets impedans med 50 %, hvilket resulterer i lavere computerdriftstemperaturer, forbedret strømeffektivitet og forbedret systemstabilitet under accelerationsforhold.
- Brug af felteffekttransistorer med reduceret on-modstand (RDS(on)). Transistorer af +12 volt strømomformere udsender relativt meget varme, og når de taler om at afkøle processorkraftundersystemet, mener de præcis dem.
- Brug af ferritkerne- drosler – disse drosler giver mindre energitab og mindre elektromagnetisk stråling . [3]
- Brug af blyfri loddemetal.
- Genbrug af både pap- og plastemballage.

Se også

barebones

Noter

↑ IBM patenterede BIOS -firmwarekoden , men ikke programmeringsgrænsefladen, hvilket gjorde det muligt at omgå patentet ved hjælp af "clean room"-metoden .
↑ CU 29 - teknologi Arkiveret 10. januar 2013 på Wayback Machine // gigabyte.ru
↑ Ultra Durable 3 Arkiveret 27. april 2012 på Wayback Machine Ferra.ru

Litteratur

Scott Mueller. Opgradering og reparation af pc'er = Opgradering og reparation af pc'er. - 17. udg. - M. : Williams , 2007. - S. 241-443. — ISBN 0-7897-3404-4 .