Das Herzstück eines Computersystems ist das Hauptplatine, der Grundstein, auf dem alle anderen Komponenten ihren Platz finden. Dieser Artikel dient als Leitfaden für Einsteiger in das Thema Motherboards und richtet sich an Personen mit begrenzten Hardware-Kenntnissen. Am Ende dieser Lektüre werden Sie ihre Bedeutung verstehen, ihre Grundfunktionen verstehen und ihren wesentlichen Aufbau erkennen.
Dieses wichtige Hardwareteil wird als Motherboard, Mainboard oder einfach Mobo bezeichnet und ist die primäre gedruckte Schaltung in einem Computer. Seine Aufgabe besteht darin, als Grundlage zu dienen, auf der verschiedene Komponenten und Schnittstellen für die Installation miteinander verbunden werden. Das Motherboard dient zwei Hauptzwecken: der Erleichterung der Kommunikation zwischen den montierten Komponenten und der effektiven Verteilung des elektrischen Stroms, der diese Elemente antreibt.
Beim Kauf eines neuen PCs ist die Auswahl des Motherboards eine entscheidende erste Entscheidung. Es hängt eng mit der Wahl des Prozessors, dem Gehäuse für die Komponentenmontage, RAM Konfiguration und mehr. Während es üblich ist, sich das Motherboard als eine umfangreiche integrierte Leiterplatte vorzustellen, auf der Komponenten miteinander verbunden sind, lässt uns seine wahre Bedeutung oft wundern.
Erkundung der Struktur und des Zwecks eines Motherboards
Eine genauere Untersuchung der Hauptplatine eines Computers zeigt einen komplizierten elektronischen Schaltkreis, der aus zwei unterschiedlichen Komponentenkategorien besteht:
- Analoge Komponenten: Diese Elemente sind für die Orchestrierung der Verteilung der elektrischen Energie verantwortlich, die die verschiedenen Komponenten antreibt. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Strom und Spannung genau zwischen den verschiedenen Elementen aufzuteilen.
- Digitale Komponenten: Dazu gehören Prozessoren und Speichereinheiten, die die grundlegenden Vorgänge eines Computers ausführen.
Bei näherer Betrachtung weist jeder Chip eine Reihe von Kommunikations- und Stromschnittstellen auf, die sich als Pins oder Anschlüsse manifestieren. Ohne Motherboards wäre für jeden Pin ein separates Kabel erforderlich, was zu einem komplexen Netz von Verbindungen führen würde.
Betrachten Sie die Bilder oben – beide zeigen denselben Computer. Das linke Bild zeigt einen Prototyp eines Vor-Motherboard-Designs und zeigt ein Kabelgewirr, das im zweiten Bild nicht zu sehen ist. Das gleiche Phänomen zeigt sich im folgenden Beispiel:
Aber wo ist die Verstrickung verschwunden? Die Lösung liegt im ausgeklügelten Design des Motherboards. Moderne Motherboards nutzen ein Netzwerk von Pfaden, die ihre Oberfläche durchqueren, und verfügen häufig über mehrere Schichten, in denen interne Kommunikationskanäle untergebracht sind. Die Hauptfunktion des Motherboards besteht daher darin, eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten zu ermöglichen und ein chaotisches Kabelgewirr zu vermeiden.
Erweiterungsschnittstellen auf dem Motherboard
Während die Komponenten auf unserem Motherboard verlötet sind, entsprechen nicht alle Computerkomponenten dieser Praxis. Um eine gewisse Flexibilität bei der Auswahl der Hardware zu ermöglichen, ist eine Reihe von Schnittstellen erforderlich. Diese Schnittstellen ermöglichen uns die Anbringung verschiedener Bauteile ohne Löten und erleichtern so die Bauteilauswahl.
Sockets
Sockel dienen als Anschlüsse für den zentralen Chip des Computers, auch bekannt als CPU oder Prozessor. Heutzutage verfügen sie typischerweise über Hunderte von Pins oder Verbindungen, manchmal sogar an die 1800. Aufgrund ihrer voluminösen Beschaffenheit sind diese Pins in einem Gittermuster verteilt. Im Gegensatz zu anderen Schnittstellen sind Sockets jedoch nicht standardisiert; Jede Prozessormarke und Generation verfügt über einen eigenen Sockel. Diese Sockelwahl wirkt sich auch auf den Motherboard-Chipsatz aus.
Sockelleisten
Steckplätze mit schmaler und länglicher Form dienen normalerweise einem doppelten Zweck: dem Anschluss von RAM-Speicher und Erweiterungskarten. Zunächst wurde für beide ein einziger Sockeltyp – S-100 – verwendet. Heutzutage sind sie getrennt, da jeder RAM-Modultyp seinen eigenen Sockel verwendet, während PCI-Express-Schnittstellen für Erweiterungskarten vorgesehen sind.
Diese Schnittstellen sind speziell für Komponenten außerhalb des Prozessors konzipiert, die eine erhebliche Bandbreite benötigen, die durch eine Vielzahl von Pins erreicht wird, was ihre längere Länge erklärt. Darüber hinaus integrieren sie häufig sowohl Strom als auch Daten über dieselbe Schnittstelle. Derzeit übertragen Speichersockel keine Daten über den Chipsatz, sondern stellen stattdessen eine direkte Verbindung zum Prozessor her.
Anschluss
Schließlich nehmen die Anschlüsse Kabel auf, die mit Schnittstellen wie SATA und USB verbunden sind. Diese Anschlüsse dienen Komponenten, die langsamere Datenübertragungen erfordern, oder externen Peripheriegeräten. Sie erleichtern auch den Anschluss an die Stromversorgung und dienen als Leitungen für verschiedene Komponenten, Kühlsysteme und mehr.
Motherboard Chipsatz
Ein bemerkenswerter Aspekt der Hardware-Entwicklung ist das Mooresche Gesetz, das besagt, dass die Transistorzahl innerhalb eines bestimmten Bereichs periodisch zunimmt. Dieses Phänomen hat im Laufe der Jahre zu einer abnehmenden Motherboard-Komplexität geführt. Ursprüngliche Chipsätze waren wesentlich größer.
Das Bild oben zeigt ein IBM PS/1987-Motherboard von 2, dicht bestückt mit Komponenten. Umgekehrt zeigt der Vergleich mit einem modernen Gegenstück klarere Designs mit weniger Chips. Dieser Wandel erfolgte durch die Verschmelzung integrierter Schaltkreise im Laufe der Zeit, von denen einige in Prozessoren eingebettet wurden. Der einst verteilte Chipsatz auf Motherboards hat sich zu einer einzigen Einheit entwickelt, die immer noch als Chipsatz bezeichnet wird.
Der Zweck des Chipsatzes besteht darin, die Anzahl der Schnittstellen rund um den Prozessorumfang zu verringern, was die Kosten und Abmessungen in die Höhe treiben würde. Alle Motherboard-Verbindungen sind im Chipsatz konzentriert und anschließend über eine einzige, schnellere Schnittstelle mit der CPU verbunden. Moderne Motherboard-Chipsätze können beispielsweise USB- und SATA-Anschlüsse vereinen und sie über PCI Express an den Prozessor weiterleiten – eine Konfiguration, die weniger Pins erfordert. Diese optimierte interne Verkabelung optimiert die Datenwege.
