Матери́нська пла́та (англ. motherboard), відома також як системна плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку роботи.
Материнська плата служить як для конструктивного під єднання електронних компонент, так і для організації взаємодії різних пристроїв комп’ютера між собою.
На ній розміщуються мікропроцесор (МП), оперативний та постійний запам'ятовуючі пристрої, генератор тактової частоти, кеш-пам'ять, центральна магістраль (шина), відео карта, звукова карта, контролери та адаптери.
Найважливішою частиною материнської плати є чіпсет - це мікросхеми, які забезпечують і контролюють логіку функціонування плати. Складається, як правило, з двох частин — північного моста (Northbridge) і південного моста (Southbridge). Зазвичай північний і південний міст розташовані на окремих мікросхемах. Саме північний і південний мости визначають, в значній мірі, особливості материнської плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.
Форм-фактор материнської плати — стандарт, що визначає розміри материнської плати для персонального комп'ютера, місця її кріплення до корпусу; розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу/виводу, а також тип розніму для підключення блоку живлення.
Застарілими вважаються: Baby-AT; Mini-ATX; повнорозмірна плата AT; LPX. Сучасними вважаються: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX. Впроваджуваними вважаються: Mini-ITX і Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX і PicoBTX.
Контролери та адаптери − це додаткові спеціалізовані мікропроцесори, які забезпечують роботу зовнішніх пристроїв: клавіатури, дисководів, монітора.
2. Мікропроцесор − пристрій перетворення даних.
Мікропроцесор (МП,ЦП) − основний пристрій комп’ютера( серце комп’ютера), призначений для перетворення введеної інформації.
МП сучасного комп’ютера дуже малий, як ніготь людини. На одній мікросхемі сучасних процесорів, що виготовлена з напівпровідникового кристалу кремнію може розміщуватись близько 3 млн. транзисторів.
На телефонній та кредитній карточці також є чіп-пластинка з вмонтованим запам’ятовуючим пристроєм і мікропроцесором.
Процесор має спеціальні комірки, які називаються регістрами. Саме в цих регістрах містяться команди, які виконуються процесором, а також дані, якими оперують ці команди. Робота процесора полягає у вибиранні з пам'яті у певній послідовності команд та даних і виконанні їх. На цьому і базується виконання програм.
ЦП складається з таких основних пристроїв:
1) Пристрій керування − це координатор усіх дій. Він керує послідовністю виконання команд і рухом даних у комп’ютері.
2) Арифметично-логічний пристрій − він здійснює усі обчислювальні операції − арифметичні та логічні.
3) Регістри процесора − це швидко доступна для процесора пам'ять.
До основних характеристик мікропроцесора відносять:
– розрядність регістрів;
– тактова частота.
Розрядність МП – це кількість розрядів у двійкових числах, що обробляються МП за один такт. Від розрядності залежить, який обсяг інформації в бітах опрацьовує мікропроцесор за одиницю часу. Чим більша розрядність, тим більшими порціями МП може читати дані для обробки.
В 79-90-х роках були поширеними 8, 16, 32-х розрядні МП, зараз існують 64, 128-розрядні мікропроцесори.
Тактова частота (швидкодія) вказує скільки тактів здійснює мікропроцесор за секунду. Вимірюється в МГц (1 МГц=1 млн. тактів за секунду). Частота сучасних ПК перескочила 3ГГц. Чим більша частота, тим швидше здійснюється процес обробки даних.
Відомі фірми, виробники процесорів: Intel (моделі Pentium, Celeron) а також сумісні з ним моделі МП інших фірм: AMD (Athlon, Duron), Cyrix, ІВМ, VIA тощо.
3. Види пам’яті.
Запам’ятовуючі пристрої комп’ютера поділяють на зовнішні та внутрішні.
Внутрішня пам'ять:
Постійна пам'ять (ПЗП)− призначена тільки для читання інформації (ROM − read only memory− пам'ять для читання).
Інформація сюди записується на заводі. Постійна пам’ять знаходиться у модулі на материнській платі, який називається BIOS.
BIOS - Базова система введення-виведення (Basic Input Output System) − це записане в чіп спеціальне програмне забезпечення, яке виконує роль збирача інформації про систему і параметри підключення обладнання. BIOS містить інструкції з керування клавіатурою, дисплеєм, дисковими накопичувачами, портами введення-виведення, а також безліччю додаткових функцій.
Тут записані програми, які керують комп'ютером відразу після його вмикання: тестують клавіатуру, оперативну пам’ять, зчитують характеристики дисків, шукають диск з операційною системою і передають керування завантажувачу операційної системи.
Вміст цього виду пам’яті зберігається при вимкненні комп’ютера. Деяка інформація (наприклад, програма початкового завантаження комп'ютера) постійно зберігається в пам'яті комп'ютера, навіть якщо він вимкнений.
Оперативна пам'ять − призначена для читання та запису інформації (RАM − random access memory− пам'ять із довільним доступом).
Інформація сюди потрапляє із клавіатури чи дисків, яку вводить користувач.
3 оперативної пам'яті вона надходить у процесор, де опрацьовується. 3 процесора інформація знову надходить в оперативну пам'ять. Отже, процесор постійно обмінюється інформацією з оперативною пам'яттю.
Якщо живлення вимкнути, то вміст оперативної пам'яті втрачається. В оперативній пам'яті є тільки та інформація, яку використовують у момент розв'язування конкретної задачі.
Елементом оперативної пам'яті є електронний пристрій, який умовно називається коміркою. Саме з нею процесор обмінюється порцією інформації. Кожна комірка має адресу, за якою її може відшукати процесор.
Важливою характеристикою оперативної пам'яті є час доступу до комірки, який вимірюється у наносекундах (1 нс=10·-9с). Чим менший час доступу, тим вищою є її швидкодія.
Оперативна пам'ять комп'ютера може мати ємність 1,2,4,8, 16,32, ... , 512, 1024 Мбайт та розміщатись в одному чи кількох модулях. Модулі вставляються у слоти материнської плати.
Кеш-пам'ять – це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між ОПЗ та МП, за рахунок значно меншого, ніж до ОПЗ, часу доступу до даних, що часто використовуються. ЇЇ розташовують або на мікросхемі процесора (кеш-пам'ять 1-го рівня –типу L1), або на материнській платі(кеш-пам'ять 2-го рівня L2), тоді доступ до неї МП здійснює через системну магістраль.
Відеопам’ять міститься на відеоплаті та служить для збереження даних, що відображаються на екрані монітора.
Регістрова пам'ять складається з регістрів МП, які використовуються для виконання арифметично-логічних операцій, збереження кодів команд та адрес.
НПЗП – напівпостійний запам’ятовуючий пристрій (СМОS) – служить для запам’ятовування апаратної конфігурації комп’ютера, параметрів апаратних складових та загальносистемних налаштувань( поточної дати та часу, вибраного системного диску). Вона є енергрозалежна, і для забезпечення безперервної роботи на материнській платі встановлюють малогабаритний акумулятор чи батарею.
Зовнішня (дискова) пам'ять:
Дискова пам'ять призначена для довготривалого зберігання програм та даних. Для роботи з ними використовують відповідні накопичувачі – пристрої, що складаються з носія інформації та приводу.
Для дискової пам'яті характерні велика ємність і незначна порівняно з оперативною швидкодія. Диски поділяють на магнітні (дискета, жорсткий диск) та оптичні (компакт-диски, цифрові відеодиски). Запис на магнітні диски відбувається по концентричних колах – доріжках (треках). Доріжки розбиваються на дуги, що називаються секторами. Сектор – найменша фізична ділянка поверхні диска, на яку записують дані.
Розрізняють такі типи дисків:
− жорсткі диски (вінчестери, HDD-Hard Disk Drives). Перший жорсткий диск (1956 р.) мав ємність 5 Мбайт. Сучасний жорсткий диск може мати ємність до 1,5 Тбайт.
Вінчестер має від 5 і більше твердих (керамічних чи алюмінієвих) круглих пластин, обидві сторони напилені магнітною речовиною. Кріпляться на одному вертикальному стержні, до яких підведено головки читання-запису, що тримаються на позиціонері (нагадує важіль звукозйомника у програвачі).
Швидкість передавання даних для дисководів жорстких дисків становить 3600–7200 об/хв., іноді досягає 10000,15000 об/хв.
− гнучкі диски – складаються з носія – дискети і привода – дисковода (FDD-Floppy Disk Drives). Нині використовують флоппі-диски діаметром 3,5 дюйма (89 мм), ємністю 1, 44 Мбайта.
− оптичні (компакт-диски, цифрові відеодиски).
Оптичний диск має пластикову основу з алюмінієвим покриттям. Інформація записується за допомогою лазера на одну суцільну спіральну доріжку, тому диски називають лазерними.
Оптичний диск характеризується своїм типом − CD(компакт-диски) чи DVD(цифрові відеодиски) і ємністю.
Ємність визначають за його типом і розміром (діаметром) –120мм (4,7 дюйма), 80 мм (3,1 дюйма). CD- диски розміром 120 мм мають ємність 700 Мбайт, DVD-диски – однобічний одношаровий диск ємністю 4,7 Гбайт; але існують двобічні двошарові диски ємністю 17 Гбайт.
Для роботи з оптичними дисками існують спеціальні пристрої (приводи).
Мінімальна швидкість передачі даних приводу читання і запису CD позначається 1х = 150Кбайт/с. Є 1х, 2х(двошвидкісний), 3х, 4х, 6х, 8х, 12х, 16х, 18х, 24х, 32х, 36х, 40х, 48х, 52х, 54х=16,2 Мбайт/с. Наприклад, якщо час звучання диска 80 хв, то записувати на швидкості 1х треба стільки ж. Швидкість записування визначається технологією виготовлення диска, а швидкість читання − форматом запису і характеристиками пристрою читання.
Для дисководів DVD унаслідок більшої щільності даних і вищої швидкості обертання значення 1х=1,32 Мбайт/с. Максимальне значення для дисководів DVD тепер становить 16х=21,13 Мбайт/с.
