Emolevy

Emolevy Emolevy kanssa keskellä vasemmalla valkoinen tukea mikroprosessori , sininen kaksi muisti liittimet , on oikealla liittimet (PCI) varten laajennuskortteja .

Tyyppi	Tietokonelaitteisto , emolevy ( d )

Ominaisuudet

Koostuu	Piirisarja , pistorasia , laajennuspaikka ( d ) , tietoväylä , Jännitesäätömoduuli , liittimet , prosessori , Kohtalo / yötä

Emolevy on piirilevy , joka tukee useimpia osat ja liittimet tarpeen toiminnan yhteensopivan tietokoneen . Se on olennaisesti koostuu painetut piirilevyt ja liitännät , jotka varmistavat yhteyden kaikkien komponenttien ja oheislaitteiden spesifisiä mikrotietokone ( kovalevyjä (HDD / SSD), hajasaantimuisti (RAM Random Access Memory ), mikroprosessori , tytär kortit ,  jne . ) niin, että mikroprosessori tunnistaa ja konfiguroi ne käyttämällä BIOS: n ( perustulon lähtöjärjestelmä ) sisältämää ohjelmaa, jonka on konfiguroitava ja käynnistettävä kaikki laitteet oikein.

Johdanto

Se on mikrotietokoneen pääkortti, joka ryhmittelee pääpiirit, kuten:

• tuki kaikille integroitujen piirien välisille liitännöille ( väylät mukaan lukien ja kaikkien sitä edellyttävien komponenttien virransyöttö);
• liittimet valinnaisia kortteja ( PCI , PCI Express ,  jne ) ja rajapinnat sisäisen oheislaitteita (äänikortti tai verkkokortti esimerkiksi) tai ulkoista ( USB , HDMI ,  jne. );
• piirisarja ( North Bridge ja South ) ja kaikki integroitu osat ( näytönohjain , äänikortti ,  jne );
• liitettävät piirit:
  • mikroprosessori,
  • muisti yksikkö,
  • ja kaikki valinnaiset kortit ( esim. näytönohjain , modeemi ).

Yleinen organisaatio

Emolevy on perustamisestaan ​​lähtien jatkuvasti rikastettu monilla ominaisuuksilla. Näistä voimme mainita muun muassa:

• USB -ohjain  ;
• Ethernet- ohjain (mikä mahdollistaa kaapelilla toimivan verkon hallinnan);
• äänipiiri (joka hallinnoi ääni).

Nämä ominaisuudet, jotka olivat käytettävissä vain laajennuskorttien kautta 1990-luvulle asti, löytyvät useimmista emolevyistä nykyään. Joillakin niistä on kuitenkin lisäominaisuuksia (esimerkiksi Wi-Fi- kortti ). Siksi voimme sanoa, että markkinoilla olevat emolevyt eroavat niiden tarjoamista ominaisuuksista.

Näin suuri yleisö puhuu edelleen "korteista", kun taas kun toiminto (esimerkiksi grafiikka, ääni, Wi-Fi) sisältyy emolevyyn, se sisältyy nyt integroituun piiriin .

Rakenne

Sähköliittimet

Näitä liittimiä käytetään sähkövirran ohjaamiseen virtalähteestä emolevyyn. Jokaisella kortilla on kaksi:

• 24-nastainen ATX- tyyppinen liitin  : tämä on kortin päävirtalähde. Kuten nimestään käy ilmi, tässä pistorasiassa on 24 nastaa, jotka mahdollistavat eri syöttöjännitteiden ohjaamisen kortille. Tämä johtuu siitä, että kaikki emolevyn komponentit eivät toimi samalla sähköjännitteellä . Siksi virtalähde tuottaa kolme eri jännitettä: +12  V , +5  V ja +3,3  V  ;
• neljän tai kahdeksan napainen liitin suorittimelle: tässä neliönmuotoisessa liittimessä on vain neljä tai kahdeksan nastaa. Se varmistaa virtalähteen prosessorille. Se tuottaa jännitteen +12  V .

On olemassa myös muun tyyppisiä sähköliittimiä, kuten sellaisia, jotka soveltuvat luokan AT-korteille (jotka ovat vähemmän käytännöllisiä, koska niiden kääntäminen aiheuttaisi vakavia vaurioita).

Suorittimen tuki

Prosessorin tuki (tai pistorasia Englanti) on erityinen liitin prosessorin. Jos sen sanotaan olevan "ilmainen" (ZIF, Zero Insertion Force englanniksi), se antaa sinun asentaa ja irrottaa prosessorin yksinkertaisesti nostamalla lukitusvipua kyljelleen, jotta pistoke voidaan helposti asentaa tai irrottaa. Tämä järjestelmä, joka on läsnä kaikissa uusissa emolevyissä, mahdollistaa suuren modulaarisuuden, koska voit asentaa minkä tahansa prosessorin, joka on yhteensopiva pinoutin kanssa. Käytännössä tarvitaan tiettyjä rajoituksia, nimittäin:

Suorittimen tuotemerkki Nykyään kaksi pääprosessorivalmistajaa ovat Intel ja AMD . Nämä kaksi yritystä käyttävät kumpikin erityyppistä prosessoria fyysisten ominaisuuksiensa vuoksi. AMD: ssä prosessorit on peitetty alaosassa olevilla pienillä liitintapilla ja vastaava pistorasia porataan rei'illä, joihin prosessori on kytketty. Intel käyttää käänteistä tekniikkaa, toisin sanoen liitäntänastat ovat pistorasiassa, kun taas prosessorin alapinta on peitetty pienillä kosketusalueilla. Vuonna 2020 AMD käyttää AM4- liitäntää prosessoreissaan, Intel käyttää LGA 1151 -liitäntää tärkeimmissä kuluttajaprosessoreissa ( Skylake- sukupolvi : Pentium / Core I3 / Core I5 / Core I7 ). Suorittimen sukupolvi Jokainen uuden sukupolven prosessori (onko Intel tai AMD) käyttää hieman erilaista liitäntää (johtuen liitäntänastojen sijoittelusta). Tämän seurauksena kukin uusi sukupolvi ei ole taaksepäin yhteensopiva edellisen kanssa, mikä pakottaa käyttäjän vaihtamaan emolevyä, kun hän haluaa asentaa prosessorin, joka ei ole yhteensopiva jo olevan kortin kanssa.

Piirisarja

Kaikkien näiden komponenttien olemassaolon ja toiminnan aikaansaamiseksi emolevy käyttää erityistä piiriä, jota kutsutaan piirisarjaksi . Tämä on jaettu kahteen erilliseen osaan:

• ” northbridgen” , sillä ”nopeasti” oheislaitteita ( muisti , PCI Express ,  jne ). Joissakin mikroprosessoreissa tämä piirisarjan osa on integroitu vuodesta 2011;
• "eteläsilta" (englanniksi southbridge ) "hitaille" laitteille ( PCI , kiintolevyt ja SSD ... Vuodesta 2011 lähtien hän toimii USB-tallennusohjaimena / SATA: na .).

Bussi

Mikroprosessorin pohjoissillan ja eteläsillan väylät (katso vastapäätä oleva kuva) käyttävät kumpikin tietyn väylän emolevystä muistiin ja oheislaitteisiin (sisäiset ja ulkoiset).

1990-luvulta lähtien emolevy on varustettu PCI-väylällä, joka mahdollistaa kaikkien laajennuskorttien liittämisen. Tätä PCI-väylää on saatavana kahtena eri nopeudella: nopein on muun muassa näytönohjaimille omistettu PCI Express .

Ulkoinen linja ( E-SATA , USB , HDMI ,  jne ) on kytketty PCI kautta liittimet emolevyn tai ulkoinen pääsy paneelit.

2000-luvulta lähtien valmistaja AMD on käyttänyt Hypertransport- väylää prosessorin liittämiseen muistipankkeihin, kuten Intel, joka käyttää QPI ( QuickPath Interconnect ) -väylää .

BIOS ja UEFI

Käynnistettäessä emolevyn on tiedettävä, mitkä oheislaitteet siihen on kytketty. Tämän tehtävän suorittamiseksi sillä on laiteohjelmisto, jota alun perin kutsutaan BIOS: ksi (englanninkielisestä Basic Input Output System -järjestelmästä "tarkoittaen perustulo / lähtöjärjestelmä") tai uudemmissa tietokoneissa, joissa on vastaava UEFI. Molemmat sisältyvät  samaan emolevyyn juotettuun vain luku -muistisiruun  (aluksi ROM sitten EEPROM (tai EPROM )). Mikroprosessori käynnistää tämän koodin automaattisesti, kun kortti kytketään päälle, toisin sanoen, kun käyttäjä käynnistää tietokoneen:

BIOS Mikroprosessori käyttää BIOS: n sisältämää koodia konfiguroidakseen jokaisen emolevyyn liitetyn laitteen (RAM, kiintolevyt , laajennuskortit  jne. ). Jos mikroprosessori ei pysty näyttämään virheilmoitusta tai käynnistämään "BIOS-konfiguraattoria", kortti antaa sarjan äänimerkkejä, jotka ilmoittavat käyttäjälle ongelmasta, joka estää sen jatkumisen (mm. Jos näyttöä, näppäimistöä tai hiirtä ei löydy) - nämä signaalit ovat yksilöllisiä jokaiselle kortille. Merkitys virhe liittyy tämän sarjan piippauksia on määritelty emolevyn käsikirja.
Kun kaikki oheislaitteet on määritetty, mikroprosessori suorittaa ohjeet, jotka sisältyvät pääkäynnistystietueeseen, joka löytyy oheislaitteelta, joka on tunnistettu sellaiseksi, joka sisältää ensimmäisen käytettävissä olevan järjestelmän yhdessä massamuistilaitteessa ( CDROM , kiintolevy , SSD , USB-avain ,  jne. ). UEFI UEFI on uudentyyppinen BIOS, joka liittyy tekniikan kehitykseen 2000-luvulta lähtien. Valmistajien yhteenliittymä on kehittänyt uuden laiteohjelmistostandardin (väliohjelmisto emolevyn komponenttien ja käyttöjärjestelmän välillä). UEFI ( Unified Extensible Firmware Interface ) tarjoaa muutamia etuja BIOSiin nähden: verkkotoiminnot vakiona, korkean resoluution graafinen käyttöliittymä, useiden käyttöjärjestelmien integroitu hallinta ja levytilan vapauttaminen 2, 2  Tt: iin . UEFI on kirjoitettu C-kielellä .

Muistiliittimet

Järjestetty lähelle CPU-liitäntää, muistipaikkoja ( paikkoja englanniksi) on kaksi, neljä, kuusi tai harvoin kahdeksan. Pitkänomaiset muodoltaan ne erotetaan muista liittimistä turvatappien ollessa molemmissa päissään ja avaimen avulla, joka estää kortin asettamisen ylösalaisin. Niiden avulla voit liittää RAM- moduulit emolevyyn.

Vuonna 2016 muistipaikkoihin mahtuu muistimoduuleja DDR3- tai DDR4- muodossa .

laajennus lähtö

Emolevyn alaosassa sijaitsevia suuria liittimiä käytetään laajennuskorttien liittämiseen emolevyyn uusien ominaisuuksien lisäämiseksi. Laajennuskorttien liittämiseen käytetään useita erilaisia ​​liitäntöjä:

• ISA ( Industry Standard Architecture ) -väylä : alun perin IBM : n luoma , tämä oli ensimmäinen sisäinen tietoväylä, jota käytettiin laajennuskorttien liittämiseen. Se on kadonnut emolevyistä 1990-luvulta lähtien kompaktimman (fyysisestä näkökulmasta) ja myös nopeamman väylän puolesta: PCI;
• PCI- väylä ( Peripheral Component Interconnect ): ilmestyi vuonna 1994, se on ISA-väylän jälkeläinen. Se on edelleen läsnä tänään ( 2010-luvulla ), mutta nopeammassa ja kompaktimmassa versiossa: PCI Express -väylä  ;
• AGP- väylä ( Accelerated Graphics Port ): Intel käynnisti vuonna 1997, se oli näytönohjaimille varattu väylä , joka luotiin voittamaan PCI-väylä, jonka perustaja piti liian hitaana reaaliaikaiselle 3D- näytölle . Sitä ei enää ole emolevyissämme tänään, koska se on korvattu PCI Express -väylällä , joka on nopeampi ja sopivampi näytönohjainten tukemiseen (vaikka se pystyy tukemaan myös muun tyyppisiä kortteja).

Tallennusliittimet ovat erityisiä liittimiä, jotka löytyvät kaikista emolevyistä, joten voit lisätä massamuistilaitteita ( kiintolevy , optinen levyasema, SSD- levy ). On olemassa kolme tyyppiä:

• Floppy- liitin  : sen avulla voit liittää levykeaseman emolevyyn. Se on melko vanha käyttöliittymä, jota emolevyiltä ei enää löydy 2010-luvun lopusta lähtien ( USB-avaimet ovat olleet erittäin onnistuneita). On kuitenkin olemassa levykeasemia, jotka voidaan liittää tietokoneeseen USB: n kautta;

• IDE- liittimet (joita kutsutaan myös PATA: ksi Parallel ATA ): Nämä liittimet, jotka ovat pidempiä kuin levykeliittimet (vaikka ne näyttävätkin ensi silmäyksellä), mahdollistavat kahden tyyppisten oheislaitteiden liittämisen: IDE-kiintolevyt ja -asemat / optisten levyjen polttimet IDE-liittimillä. Tämä vuonna 1986 luotu käyttöliittymä on korvattu SATA: lla, joka on pienempi ja nopeampi;
• SATA- liitännät ( Serial ATA ): Niiden avulla voit liittää kolmen tyyppisiä oheislaitteita: SATA-kiintolevyt, SSD-levyt ja optiset levyt (DVD) sekä Blu-Ray- lukijat . Tämä vuonna 2003 luotu käyttöliittymä on tällä hetkellä versiossa 3  ;
• M.2- liittimet  : mSATA-liittimen parannus, nämä noin vuonna 2013 lanseeratut liittimet on tarkoitettu sijoittamaan tyyppikorttikortteja: SSD / WIFI / Bluetooth-tallennuslevyt  jne.

Tulo- / lähtöpaneeli

Paneelin I / O (englanninkielinen I / O-paneeli ( tulo- / lähtöpaneeli )) on liitäntä, joka sisältää kaikki tulo- / lähtöliittimet. Näiden PC 99 -standardin mukaisten liittimien avulla käyttäjä voi liittää tietokoneeseen ulkoisia oheislaitteita (kuten näytön , näppäimistön , hiiren , kaiutinsarjan tai tulostimen ). Liittimiä on useita:

• USB ( Universal Serial Bus ) liittää lähes kaikkiin uudempi laitteisto ( USB-asemat , tulostimet,  jne. ). USB-standardi ilmestyi vuonna 1996 ja on edelleen olemassa nykyään; vuonna 2016 emolevyt tarjoavat USB-portteja versiossa 3.0 (5  Gbit / s ), jotka voidaan tunnistaa niiden sinisillä liittimillä;
• RJ45- liittimen avulla tietokone voidaan liittää kiinteään tietokoneverkkoon ; vuonna 2016 pistorasia on 1000BASE-T- vakio  ;
• VGA ( Video Graphics Array ) liitin: tämä analoginen video liitintä käytetään liittämään näyttö tietokoneeseen. Tämä liitin on kytketty prosessorin IGP: hen ( Integrated Graphics Processor ) (joka on eräänlainen pieni prosessoriin integroitu näytönohjain; kaikilla nykyaikaisilla prosessoreilla on yksi);
• DVI ( Digital Visual Interface ) liitin: tämä digitaalinen video liitintä käytetään yhdistämään näytön tietokoneeseen. Se on myös kytketty prosessorin IGP: hen;
• HDMI- liitin  : tämä digitaalinen liitin hallitsee ääntä ja videota teräväpiirtona . Sen avulla voit liittää teräväpiirtonäytön tietokoneeseen;
• DisplayPort- liitin  : tämä digitaalinen videoliitin hallitsee teräväpiirtoääntä ja -videota (kuten HDMI). Sen avulla voit liittää teräväpiirtonäytön tietokoneeseen;
• analogiset ääniliittimet: 3,5 mm: n liittimet paneelin reunalla. Niiden avulla voit liittää äänijärjestelmän tietokoneeseen (kuten kaiutinsarja, kuulokkeet ) tai mikrofoniin analogisella tavalla;
• digitaaliset ääniliittimet ( SPDIF ): niitä käytetään äänentoistojärjestelmän liittämiseen tietokoneeseen digitaalisen datavirran (bittivirran) kautta;
• Firewire- liitin (IEEE1394)  : sitä käytetään tiettyjen oheislaitteiden liittämiseen tietokoneeseen (ulkoiset kiintolevyt, videokamerat  jne. ).

Valmistajat

Vuonna 2018 tärkeimmät emolevynvalmistajat ovat:

• ASRock
• Asus
• Biostar
• Dell
• EVGA
• Aorus
• Gigatavua
• Intel
• MSI
• Zotac

Moniprosessorikortti

Moniprosessorikortti (kuten nimestään käy ilmi) mahtuu useita fyysisesti erillisiä prosessoreita ( yleensä 2, joskus neljä, harvoin enemmän). Näitä suhteellisen kalliita kortteja käytetään pääasiassa palvelinarkkitehtuureissa tai supertietokoneissa . Kahden prosessorin läsnäolo mahdollistaa koneen laskentatehon kaksinkertaistamisen. Kahden prosessorin hallitsemiseksi yhdessä on olemassa kaksi tekniikkaa:

• Epäsymmetrinen hallinta: tällä menetelmällä jokaiselle prosessorille määritetään eri tehtävä. Tämä mahdollistaa tehtävän uskomisen yhdelle prosessorille, kun toinen on kiireinen jollakin muulla.
• Symmetrinen hallinta: tällä menetelmällä kukin tehtävä jaetaan tasan kullekin prosessorille (ts. Jokainen prosessori huolehtii puolet tehtävästä)

Linux toimiva järjestelmä mahdollistaa symmetriset hallintaan kaksi prosessoria julkaisun jälkeen Linux-ytimen versio 2.6 (2003).

Eri emolevymuodot

Tietojenkäsittelyn kehittyessä on syntynyt useita standardoituja emolevymuotoja. Tässä ovat tärkeimmät:

• AT (1984): 305  mm × 279–330  mm ( IBM ) (muoto on korvattu suurelta osin 2000-luvun alusta lähtien ATX-formaatilla);
  • Baby-AT (1985): 216  mm × 254–330  mm  ;
• ATX (1995): 305  mm × 244  mm ( Intel );
  • microATX (1996): 244  mm × 244  mm ,
  • FlexATX (1999): 228,6  mm × 190,5  mm ,
  • ATX-E: 305  mm × 330  mm ,
  • Mini-ATX (2005): 150  mm × 150  mm  ;
• ITX (2001): 215  mm × 191  mm ( VIA );
  • Mini-ITX (2001): enintään 170  mm × 170  mm ,
  • Nano-ITX (2003): 120  mm × 120  mm ,
  • Pico-ITX (2007): 100  mm x 72  mm max. ;
• BTX (2004): 325  mm x 267  mm max. ( Intel );
  • MicroBTX (2004): enintään 264  mm × 267  mm ,
  • PicoBTX (2004): enintään 203  mm × 267  mm . ;
• DTX (2007): 203  mm x 244  mm max. ( AMD );
  • Mini-DTX (2007): 170  mm x 203  mm max.

Huomautuksia ja viitteitä

1. 2010-luvun alku.
2. Thomas Olivaux, "  Elektroniikka, Sähkö rooli kunkin osan meidän PC  ", Hardware Magazine , n o  71,Kesäkuu - heinäkuu 2014, s.  105–107.
3. Samuel Demeulmeester, ” Emolevyt: Pitäisikö meidän silti välittää  ?  " Canard PC Hardware , n o  17,Heinäkuu - elokuu 2013, s.  66–67 ( ISSN  2264-4202 ).
4. Emolevyt: varokaa muotoja , osoitteessa tomshardware.fr , 6. syyskuuta 2017 ( käyty 10. syyskuuta 2017).

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Taustalevy
• Piirisarja , Northbridge , Southbridge
• BIOS
• RAM
• Useita muistiarkkitehtuurikanavia ( kaksikanavainen )
• Näytönohjain