เมนบอร์ดคืออะไรในคอมพิวเตอร์

การสำรวจโครงสร้างและวัตถุประสงค์ของมาเธอร์บอร์ด

การตรวจสอบมาเธอร์บอร์ดของคอมพิวเตอร์อย่างละเอียดเผยให้เห็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบสองประเภทที่แตกต่างกัน:

1. ส่วนประกอบอนาล็อก: องค์ประกอบเหล่านี้มีหน้าที่ในการควบคุมการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับส่วนประกอบต่างๆ บทบาทหลักของพวกเขาคือการจัดสรรกระแสและแรงดันไฟฟ้าระหว่างองค์ประกอบต่างๆ อย่างถูกต้อง
2. ส่วนประกอบดิจิทัล: สิ่งเหล่านี้รวมโปรเซสเซอร์และหน่วยหน่วยความจำที่ดำเนินการการทำงานพื้นฐานของคอมพิวเตอร์

เมื่อเจาะลึกลงไปอีก ชิปแต่ละตัวจะจัดแสดงอาร์เรย์ของอินเทอร์เฟซการสื่อสารและพลังงาน โดยแสดงเป็นพินหรือเทอร์มินัล พินแต่ละตัวจำเป็นต้องใช้สายเคเบิลแยกกันหากไม่มีมาเธอร์บอร์ด ส่งผลให้เกิดการเชื่อมต่อที่ซับซ้อน

ลองพิจารณาภาพด้านบน ทั้งสองภาพเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกัน ภาพด้านซ้ายแสดงถึงการออกแบบต้นแบบก่อนมาเธอร์บอร์ด โดยแสดงให้เห็นสายเคเบิลที่พันกันขาดหายไปในภาพที่สอง ปรากฏการณ์เดียวกันนี้ปรากฏชัดในตัวอย่างต่อมา:

อินเทอร์เฟซการขยายบนเมนบอร์ด

แม้ว่าส่วนประกอบบนมาเธอร์บอร์ดของเราจะบัดกรี แต่ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์บางชิ้นก็ไม่ได้ยึดถือแนวปฏิบัตินี้ เพื่อให้มีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งเมื่อเลือกฮาร์ดแวร์ จึงจำเป็นต้องมีอินเทอร์เฟซที่หลากหลาย อินเทอร์เฟซเหล่านี้ช่วยให้เราสามารถต่อส่วนประกอบต่างๆ ได้โดยไม่ต้องบัดกรี จึงช่วยอำนวยความสะดวกในการเลือกส่วนประกอบ

ซ็อกเก็ต

ซ็อกเก็ตทำหน้าที่เป็นการเชื่อมต่อสำหรับชิปกลางของคอมพิวเตอร์หรือที่เรียกว่า ซีพียู หรือโปรเซสเซอร์ ในยุคปัจจุบัน โดยทั่วไปหมุดเหล่านี้จะมีหมุดหรือตัวเชื่อมต่อหลายร้อยตัว บางครั้งอาจถึงปี 1800 ด้วยซ้ำ ด้วยลักษณะที่ใหญ่โต หมุดเหล่านี้จึงกระจายอยู่ในรูปแบบตาราง อย่างไรก็ตาม ซ็อกเก็ตไม่ได้มาตรฐานไม่เหมือนกับอินเทอร์เฟซอื่นๆ โปรเซสเซอร์แต่ละยี่ห้อและรุ่นจะมาพร้อมกับซ็อกเก็ตที่แตกต่างกัน ซ็อกเก็ตที่เลือกนี้ยังส่งผลต่อชิปเซ็ตของเมนบอร์ดด้วย

กระดานข้างก้น

ช่องที่มีรูปแบบแคบและยาว มักใช้เพื่อวัตถุประสงค์สองประการ คือ เชื่อมต่อหน่วยความจำ RAM และการ์ดเอ็กซ์แพนชัน เริ่มแรก มีการใช้ซ็อกเก็ตประเภทเดียว—S-100—สำหรับทั้งสอง ปัจจุบันแยกจากกันเนื่องจากโมดูล RAM แต่ละประเภทใช้ซ็อกเก็ตเฉพาะของตัวเอง ในขณะที่อินเทอร์เฟซ PCI Express นั้นมีไว้สำหรับการ์ดเอ็กซ์แพนชันโดยเฉพาะ

อินเทอร์เฟซเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับส่วนประกอบที่อยู่นอกเหนือโปรเซสเซอร์ที่ต้องการแบนด์วิธจำนวนมาก ซึ่งทำได้โดยใช้พินจำนวนมาก ซึ่งคำนึงถึงความยาวที่ขยายออกไป นอกจากนี้ พวกเขามักจะรวมทั้งพลังงานและข้อมูลไว้ภายในอินเทอร์เฟซเดียวกัน ปัจจุบัน ซ็อกเก็ตหน่วยความจำไม่ส่งข้อมูลผ่านชิปเซ็ต แต่จะเชื่อมต่อโดยตรงกับโปรเซสเซอร์แทน

เชื่อมต่อ

สุดท้าย ตัวเชื่อมต่อรองรับสายเคเบิลที่เชื่อมโยงกับอินเทอร์เฟซ เช่น SATA และ USB ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ให้บริการส่วนประกอบที่ต้องการการถ่ายโอนข้อมูลหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกที่ช้าลง นอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ โดยทำหน้าที่เป็นท่อร้อยสายสำหรับส่วนประกอบต่างๆ ระบบทำความเย็น และอื่นๆ อีกมากมาย

ชิปเซ็ตเมนบอร์ด

ด้านที่โดดเด่นของวิวัฒนาการฮาร์ดแวร์คือกฎของมัวร์ ซึ่งยืนยันว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ภายในพื้นที่ที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นเป็นระยะ ปรากฏการณ์นี้ได้นำไปสู่การลดความซับซ้อนของมาเธอร์บอร์ดในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ชิปเซ็ตดั้งเดิมมีขนาดใหญ่กว่ามาก

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นเมนบอร์ด IBM PS/1987 ปี 2 ซึ่งมีส่วนประกอบต่างๆ หนาแน่น ในทางกลับกัน เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์สมัยใหม่จะเผยให้เห็นการออกแบบที่สะอาดตายิ่งขึ้นและมีชิปน้อยลง การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเมื่อวงจรรวมถูกรวมเข้าด้วยกันเมื่อเวลาผ่านไป โดยบางส่วนถูกฝังอยู่ภายในโปรเซสเซอร์ ชุดชิปที่แจกจ่ายครั้งเดียวบนมาเธอร์บอร์ดได้พัฒนาเป็นหน่วยเดียวที่ยังคงเรียกว่าชิปเซ็ต