Przewodnik po komputerowych ostępach - co to płyta główna i z czego się składa? cz.2

Wszyscy wiemy z czego składa się komputer stacjonarny. Przynajmniej z czterech części - z monitora, klawiatury, myszki i tej skrzynki pod biurkiem. A laptop nawet z jeszcze mniejszej ilości elementów, bo z dwóch - komputera właściwego i użytkownika.
Płyta główna Asus Płyta główna Asus fot. Asus

Super I/O, LAN i Fire-Wire

Niniejszy artykuł chcielibyśmy dedykować tym, którzy w reakcji na powyższe nie wybuchnęli śmiechem, tylko z powagą i ze zrozumieniem pokiwali głową.

Podróż po komputerowych ostępach rozpoczeliśmy od płyty głównej - jednego z najważniejszych komponentów komputera. Niniejszym prezentujemy drugą część przewodnika. Pierwszą znajdziecie tu.

 

1. Układ Super I/O.

We wcześnie produkowanych komputerach osobistych za obsługę poszczególnych portów płyty głównej czy układów peryferyjnych często odpowiadały oddzielne, wyspecjalizowane elementy. Jako że jednak większość komputerów wyposażona jest w podobne porty oraz współpracuje ze standardowymi peryferiami, rychło zauważono nieracjonalność takiego rozwiązania i zaczęto integrować ich obsługę w nowym, zestandaryzowanym układzie. W ten sposób powstał układ Super IO.

Super IO (ang. Super Input/Output) jest to chipset odpowiadający przede wszystkim za obsługę portów szeregowych i równoległych oraz stacji dyskietek. Ponadto, w zależności od producenta i stopnia skomplikowania, może realizować dodatkowe, często zaawansowane funkcje - obsługiwać diodę termiczną procesora, monitorować prędkości obrotowe wentylatorów, odczytywać sygnały z czujnika otwarcia obudowy, współpracować z kontrolerami gier, nadzorować port podczerwieni i wiele, wiele innych.

2. Kontroler sieci lokalnej LAN.

Układ LAN (ang. Local Area Network) umożliwia podłączenie komputera do lokalnej (np. domowej) sieci komputerowej, za pomocą portu oznaczanego jako RJ-45, znajdującego się na tylnym panelu płyty głównej.

Płyta główna

 

3. Układ złącza Fire-Wire.

Układ ten odpowiada za obsługę portu Fire-Wire, zgodnego ze specyfikacją IEEE 1394 (ang. Institute of Electrical and Electronics Engineers). Jest to rodzaj bardzo szybkiego złącza szeregowego, opracowanego przede wszystkim z myślą o współpracy komputera z urządzeniami multimedialnymi. Najpowszechniej wykorzystywane jest ono do podłączania komputerów z kamerami cyfrowymi, należy jednak pamiętać, że nie jest to jedyne możliwe jego zastosowanie.

Płyta główna Płyta główna fot. OCLab

RAID i dyskietki

4. Kontroler RAID.

Kontroler RAID (ang. Redundant Array of Independent Disks) jest układem umożliwiającym połączenie dwóch lub więcej dysków twardych komputera w tzw. macierz RAID. W zależności od ilości użytych do tego dysków oraz sposobu utworzenia macierzy, ma ona na celu zwiększenie prędkości transmisji danych oraz poprawę bezpieczeństwa ich przechowywania.

Przyspieszenie przepływu danych możliwe jest dzięki temu, że odbywa się ona równolegle, z wykorzystaniem wszystkich dysków użytych do budowy macierzy.

Poprawa bezpieczeństwa przechowywania danych polega z kolei na tym, że nawet w przypadku awarii któregoś z dysków użytego do budowy macierzy, dane nie ulegną utracie i będzie możliwe ich odtworzenie dzięki informacjom przechowywanym na pozostałych dyskach.

5. Złącze stacji dyskietek.

Jest to złącze przeznaczone do podłączenia stacji dyskietek FDD (ang. Floppy Disk Drive). Z pewnych względów, które można by nazwać "historycznymi", obecnie produkowane płyty główne są nadal w nie wyposażane, aczkolwiek mało kto decyduje się na podłączenie do komputera stacji dyskietek (chyba, że wymagana jest w specyficznych zastosowaniach, jak np. tworzenie macierzy RAID).

Dyskietki, jako nośnik informacji, czasy świetności mają już dawno za sobą. Zostały one zupełnie wyparte przez dużo pojemniejsze oraz pewniejsze pod względem przechowywania danych nośniki, takie jak płyty CD oraz DVD, przenośne pamięci Flash (popularnie określane jako "pendrajwy"), oraz dyski zewnętrzne. Trudno się dziwić, skoro nawet płyta CD (a co za tym idzie - napęd płyt CD w komputerze), będąca następcą popularnej dyskietki, obecnie staje się przeżytkiem, ustępując pola nowszym nośnikom i napędom - DVD oraz Blu-ray.

Z tych powodów obecność złącza FDD na płycie głównej ma raczej marginalne znaczenie.

Serial COM Serial COM

Złącze COM i inne złącza wewnątrzne

6. Złącze COM

Złącze to umożliwia podłączenie gniazda COM na tzw. "śledziu", mocowanym w wycięciu w tylnej ściance obudowy. Ze względu na to, że gniazdo to nie jest praktycznie wykorzystywane w obecnie produkowanych urządzeniach, dla zwykłego użytkownika komputera jego obecność na płycie ma znikome znaczenie.

7. Pozostałe złącza wewnętrzne.

Pod tym pojęciem kryją się w tym przypadku nie omówione do tej pory złącza wewnętrzne płyty głównej, do których podłącza się różne przewody, najczęściej w zależności od tego, w jakie dodatkowe gniazda wyposażona jest obudowa, bądź zamontowane w niej dodatkowe panele sterujące, czytniki kart i tym podobne urządzenia. Możemy wyróżnić wśród nich:

a) Złącza przedniego panelu obudowy.

Służą do podłączenia zasilania do elementów, jak zresztą sama nazwa wskazuje, znajdujących się na przednim panelu obudowy komputera. W ich skład wchodzą najczęściej:

- Złącza przycisków POWER i RESET - przyciski te służą do uruchamiania i resetowania komputera.

- Złącza diody POWER LED - jest to dioda zapalająca się po włączeniu komputera, świecąca światłem ciągłym podczas jego pracy.

- Złącza diody HDD LED - dioda ta sygnalizuje pracę dysku twardego za pomocą migotania w czasie, gdy na dysku dokonywane są operacje zapisu lub odczytu.

- Złącza tzw. "głośniczka systemowego" - jest to najzwyklejszy głośnik o niewielkich rozmiarach, który krótkimi sygnałami (lub ich brakiem) informuje o poprawnym lub niepoprawnym działaniu komputera podczas jego uruchamiania. Znaczenie poszczególnych sygnałów można znaleźć na przykład na stronie domowej producenta BIOS-u, w jaki został wyposażony nasz komputer.

- Czujnik otwarcia obudowy - niektóre obudowy wyposażone są w mikroprzełącznik, dzięki któremu system jest informowany o tym, czy boczna ścianka obudowy po uruchomieniu komputera jest założona.

Rozmieszczenie na płycie głównej omówionych w tym punkcie złącz, często wraz z poglądowymi przykładami podłączenia poszczególnych przewodów, powinno się znaleźć w dołączonej do danego modelu płyty dokumentacji, względnie w specyfikacji umieszczonej na stronie jej producenta.

b) Złącza gniazd USB.

Są to złącza przeznaczone do podłączenia przewodów gniazd USB umieszczonych bezpośrednio w obudowie, względnie np. w panelu montowanym w którejś z zatok przedniej ścianki obudowy, ewentualnie na "śledziu", mocowanym w wycięciu w tylnej ściance obudowy.

c) Złącze S/PDIF.

Jest to złącze służące do podłączenia przewodu od gniazda umożliwiającego przesyłanie dźwięku w formacie SPDIF (ang. Sony/Philips Digital Interconnect Format), to znaczy w postaci cyfrowej, bez konieczności zamieniania go na sygnał analogowy. Pozwala to uniknąć zniekształceń dźwięku powstających przy jego kodowaniu i dekodowaniu, co w sposób oczywisty poprawia jego jakość.

MA770T MA770T fot. Gigabyte

...jeszcze więcej złącczy wewnętrznych

d) Złącze audio napędu CD.

W przypadku, gdy napęd optyczny zamontowany w komputerze będziemy chcieli wykorzystać także jako odtwarzacz płyt CD, zawierających naszą ulubioną muzykę, będziemy musieli go połączyć z tym właśnie gniazdem za pomocą specjalnego kabelka.

e) Złącze panelu przedniego Audio HD.

Jak sama nazwa wskazuje przeznaczone jest do podłączenia przewodu od panelu audio, znajdującego się z przodu obudowy, oczywiście, o ile jest ona w taki panel wyposażona.

f) Gniazda wentylatorów.

Służą one do podłączenia wtyczek przewodów zasilających wentylatory, mające za zadanie schłodzenie poszczególnych podzespołów komputera, względnie wentylatorów poprawiających przepływ powietrza w obudowie.

Nasza płyta główna wyposażona jest w cztery odpowiednio oznaczone gniazda, do których należy podłączyć:

- wentylator schładzający radiator zamontowany na procesorze
- wentylator zamontowany w zasilaczu komputera
- wentylatory obudowy

Ilość złącz wentylatorów umieszczonych na płycie głównej zależy od jej producenta

Jak już wspomnieliśmy, elementy płyt głównych wyposażone są zazwyczaj w (nierzadko dość rozbudowane)  układy diagnostyczne, monitorujące i sterujące pracą poszczególnych elementów komputera. Podłączenie zasilania wentylatorów do gniazd znajdujących się w płycie głównej pozwala na bieżące monitorowanie ich prędkości obrotowej. W zależności od używanego do tego celu oprogramowania (nierzadko dołączanego przez producenta do płyty głównej) możliwe jest ręczne lub automatyczne, tzn. zależne od temperatury chłodzonego podzespołu, sterowanie pracą podłączonych w ten sposób wentylatorów, co przyczynia się do zmniejszenia niebezpieczeństwa nadmiernego wzrostu temperatury, a także obniżenia poziomu hałasu.

g) Bateria.

Zadaniem baterii jest podtrzymanie napięcia zasilającego układy przechowujące takie dane jak aktualny czas, datę czy konfigurację i parametry pracy poszczególnych podzespołów komputera w momencie, kiedy jest wyłączony z sieci elektrycznej. Gdyby nie obecność baterii, po każdym jego uruchomieniu musielibyśmy ręcznie ustawiać te parametry. Jest to standardowa, wymienna bateria litowa o napięciu 3V, choć zazwyczaj nie ma potrzeby jej wymieniania na nową przez cały czas eksploatacji płyty głównej.

P7P55D Premium P7P55D Premium fot. Asus

... i jeszcze trochę

h) Zworka resetu.

Jest to wykonane w postaci trzech pinów złącze o bardzo specyficznym przeznaczeniu, a mianowicie służy do zerowania ustawień zegara czasu rzeczywistego. Operacja resetowania polega na odłączeniu od komputera zasilania, wyjęciu baterii, połączeniu na kilka sekund za pomocą przeznaczonej do tego zworki dwóch określonych, sąsiadujących ze sobą pinów, przełożeniu zworki do położenia wyjściowego i włożeniu baterii. Po ponownym uruchomieniu komputera wartości takie jak godzina, data czy parametry pracy poszczególnych podzespołów powrócą do ustawień fabrycznych.

Może się zdarzyć, że zmieniając w BIOSIE parametry pracy określonych układów wprowadzimy ustawienia, przy których komputer nie będzie w stanie poprawnie się uruchomić. W takim przypadku praktycznie jedynym rozwiązaniem będzie przywrócenie parametrów wyjściowych w opisany powyżej sposób.

i) Złącza zasilania.

Do pracy układów elektronicznych niezbędna jest energia elektryczna. Aby jej dostarczyć, należy wpiąć wtyczki przewodów zasilacza do odpowiednich gniazd na płycie głównej. Zasilacz jest tym elementem komputera, który napięcie sieciowe zamienia na niższe napięcia, odpowiednie do pracy układów elektronicznych, z jakich składa się komputer.

Na naszej przykładowej płycie głównej umieszczono dwa złącza zasilające:

- główne, 24-pinowe złącze zasilające płytę
- dodatkowe, 4-pinowe złącze zasilające procesor

W starszych modelach płyt stosowano 20-pinowe złącze główne - aby umożliwić podłączenie obecnie produkowanych zasilaczy także do tych modeli, zasilacze te posiadają wtyczkę składającą się z dwóch rozdzielnych części - 20-pinowej i 4-pinowej.

Z kolei dodatkowe, 4-pinowe złącze zasilające procesor (znajdujące się na płycie głównej zawsze w jego pobliżu) jest efektem wprowadzania nowych, coraz szybszych, ale też coraz bardziej "prądożernych" procesorów.

W ten sposób omówiliśmy złącza i elementy "wewnętrzne" płyty głównej, pora przejść do złączy panelu tylnego. Na szczęście, grupa ta jest zdecydowanie mniej liczna:

Płyta główna Płyta główna fot. OCLab

USB i PS/2

W przypadku naszej poglądowej płyty, czyli ASUS P5K, posiada ona następujące ich rodzaje:

1. Złącze PS/2.

Jest to szeregowe złącze, przeznaczone do podłączenia klawiatury lub myszki. Nie oznacza to jednak, że do tego samego złącza możemy podłączyć dowolnie albo klawiaturę, albo myszkę.

Podczas startu komputera system między innymi sprawdza, czy do płyty głównej podłączone są klawiatura i myszka. Jeśli klawiatura nie będzie podłączona, zaraportowany zostanie błąd podłączenia, dlatego ważne jest, żeby klawiatura podłączona była do odpowiedniego gniazda. Z tego powodu wprowadzono rozróżnienie kolorystyczne - złącze przeznaczone dla klawiatury ma kolor fioletowy, a złącze przeznaczone dla podłączenia myszki - zielony.

Złącze PS/2 zastąpiło starsze konstrukcje służące do podłączania klawiatury i myszki komputerowej, samo też powoli wypierane jest przez złącze USB. Na szczęście, jeśli posiadamy sprzęt wyposażony w złącza starszej generacji (zarówno, jeśli chodzi o płytę główną, jak i o urządzenia, które chcemy do niej podłączyć) nie będzie większych problemów z zakupieniem do nich odpowiednich przejściówek.

W przypadku naszej płyty głównej można zauważyć, że posiada ona tylko jedno złącze typu PS/2 w kolorze fioletowym, a więc służące do podłączenia klawiatury. Nie ma natomiast zielonego złącza PS/2. W jaki sposób podłączymy więc myszkę? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy przejść do następnego punktu.

2. Gniazda USB.

Port USB (ang. Universal Serial Bus) jest bardzo uniwersalnym i popularnym złączem. Producenci sprzętu komputerowego wykorzystują je do komunikacji z komputerem takich urządzeń jak pamięci przenośne, kieszenie dysków zewnętrznych, skanery, ale także cyfrowe aparaty fotograficzne czy telefony komórkowe. Coraz częściej obecnie produkowane myszki komputerowe wyposażone są w ten rodzaj złącza. W przypadku naszej płyty, czyli ASUS P5K, myszkę - o ile dysponuje wtyczką USB - podłączymy więc do dowolnego z sześciu portów USB, w jakie wyposażone jest płyta. Jeśli myszka wyposażona jest w złącze PS/2, będziemy musieli zaopatrzyć się w przejściówkę USB/PS2, i również podłączyć ją do jednego z portów USB.

Popularność złącza USB bierze się między innymi stąd, iż jest ono zgodne ze standardem plug&play, oznaczającym gotowość urządzenia współpracującego z komputerem do działania od razu po podłączeniu, bez konieczności restartu systemu.

Big Bang XPower Big Bang XPower fot. MSI

Tylny panel

3. Złącze IEEE 1394a.

Jest to port o dużej szybkości transferu danych i służy głównie do podłączenia urządzeń przenośnych, w tym multimedialnych (np. kamer cyfrowych) wyposażonych w złącze FireWire. Ponieważ omówiliśmy je szerzej w poprzedniej części, pora przejść do następnego złącza.

4. Złącze LAN.

Jest to złącze służące do podłączenia komputera do sieci lokalnej. Ponieważ również już o nim wspomnieliśmy, pora na omówienie kolejnych złącz.

5. Gniazdo e-SATA.

Zewnętrzny port SATA, oznaczany w skrócie e-SATA (ang. External SATA) służy do podłączenia napędów wyposażonych w złącze SATA do płyty głównej, bez konieczności otwierania obudowy komputera.

6. Gniazdo S/PDIF.

Złącze S/PDIF również zostało przez nas omówione w poprzedniej części, przypomnijmy więc tylko, że służy do przesyłania dźwięku w postaci cyfrowej, w tym przypadku za pomocą koaksjalnego (koncentrycznego) kabla, wyposażonego we wtyczkę typu RCA (chinch).

7. Gniazda audio.

Gniazda te służą do podłączenia do komputera urządzeń przetwarzających dźwięk, takich jak słuchawki, głośniki czy mikrofon. Każde z nich oznaczone jest innym kolorem. Dodatkowo, w instrukcji płyty głównej powinien znajdować się opis prawidłowego podłączenia poszczególnych urządzeń do odpowiednich gniazd.

Płytka drukowana Płytka drukowana fot. Laskar

Laminat

8. Laminat.

Ostatni element, którego omówieniem się zajmiemy, czyli laminat, zwany czasem skrótowo PCB (ang. Printed Circuit Board), jest paradoksalnie być może najmniej rzucającym się w oczy, ale również bardzo ważnym elementem płyty głównej. Jest to płyta ze specjalnego tworzywa, na której znajdują się ścieżki przewodzące prąd elektryczny, i łączące zamontowane na niej poszczególne gniazda oraz podzespoły komputera. Wymiary płyty głównej (ale nie tylko - dotyczy to też np. zasilaczy komputerowych), wzajemne położenie poszczególnych elementów, odległości między nimi, pewne wymogi dotyczące działania itd. nie są przypadkowe - muszą spełniać wymogi określonego standardu, zwanego w skrócie ATX (ang. Advanced Technology Extended). Dzięki temu, kupując oddzielnie obudowę komputera, zasilacz, płytę główną itd. będziemy mogli mieć pewność, że uda się je połączyć w jedną, funkcjonalną całość - otwory montażowe będą znajdowały się w określonych miejscach, wtyczki będą pasować do gniazd i tak dalej. Istnieje kilka odmian formatu płyt głównych - miniATX czy microATX, ale nawet ich pobieżne omówienie to temat na osobny artykuł.

Zamiast tego należałoby wspomnieć, że w laminacie płyty głównej umieszczone są także w określonych miejscach otwory montażowe służące do zamocowania jej w obudowie komputera, a także otwory lub inne elementy mocujące, przeznaczone do umieszczenia w nich podzespołów chłodzących np. procesor.

Na laminacie w końcu umieszczone są takie informacje jak oznaczenie modelu płyty, jej rewizja - czyli kolejna wersja, oznaczenia poszczególnych gniazd i podzespołów itp.

Jak widać, laminat, choć omawiany na końcu, jest nie mniej ważną częścią płyty głównej, niż elementy opisywane w poprzednich punktach.

Płyta główna Asus Płyta główna Asus fot. Asus

Podsumowanie

I tak dotarliśmy do końca naszej opowieści o płycie głównej komputera - mamy nadzieję, że okaże się ona pomocna, zwłaszcza dla osób, które dopiero zaczynają zapoznawać się z tym tematem.

 

OC Lab

Więcej o: