Matična ploča je glavna poluprovodnička ploča koja omogućava komunikaciju između svih ostalih hardverskih delova u računaru. Ona je centralna komponenta svakog računara. Zbog toga je prilikom izbora sastava računara veoma važno odmah odabrati dobru matičnu ploču. Na matičnoj ploči nalaze se priključna mesta za procesor, memoriju, magistrale, skup čipova koji kontroliše rad računara i priključci (slotovi) za dodatne kartice. Pored toga, na matičnoj ploči mogu se nalaziti i kontroleri za diskove i disketne jedninice i priključci za povezivanje računara sa drugim uređajima (portovi).
Matične ploče su tokom vremena preuzimale na sebe sve više i više funkcija ostalih delova računara. Tako, vrlo brzo su se pojavile ploče koje imaju ugrađenu grafičku karticu, zatim ugrađenu i zvučnu karticu, pa mrežnu itd. Ovakve „ugrađene“ (ili „integrisane“) kartice uglavnom važe za manje kvalitetne nego spoljašnje, premda se ta razlika tokom vremena smanjuje, što naročito važi za zvučne i mrežne kartice.
Matična ploča se sastoji od jedne višeslojne štampane ploče na kojoj se nalazi zalemljeni veliki broj elektronskih i elektromehaničkih elemenata. Električne veze između elemenata na matičnoj ploči su izvedene tanjim ili debljim bakarnim linijama i površinama. Neki od elemenata na ploči omogućavaju priključenje ostalih elemenata računara i to su razni konektori, podnožija (slotovi), igličasti priključci (džamperi) itd. Drugi elementi kao što su integrisana kola i ostale elektronske komponente (kondenzatori, diode, tranzistori i kalemovi) obezbeđuju generisanje i prenos potrebnih električnih signala neophodnih za rad računara.
Korištenjem ovakvog koncepta računara omogućena je jednostavna promena pojedinih komponenata koje čine računar i na taj način i promjena (unapređenje) njegovih karakteristika. Na gornjo slici je prikazan izgled matične ploče jednog savremenog PC računara sa glavnim komponentama na njoj.
Magistrala
Jedan od najvažnijih delova matične ploče je magistrala. Preko magistrala idu svi podaci, te tako komponente međusobno komuniciraju. Brzina magistrala se meri u MHz- ima (megahercima). Što je veća brzina to se više podataka istovremeno može preneti. Najbitnija magistrala je FSB sabirnica, koja povezuje Northbridge i CPU, a kako memorija ide preko Northbridge-a FSB-ova brzina može dramatično povećati performanse računara. Osim FSB-a, postoje i druge magistrala: Memorijska magistrala spaja Northbridge sa memorijom IDE magistrala spaja Southbridge sa hard diskovima ili CD/DVD uređajima AGP magistrala spaja grafičku kartu sa memorijom i CPU PCI magistrala spaja PCI slotove sa Southbridge-om, takođe PCI magistrala koristi novi PCI Express (koji se nameće kao zamena za PCI i AGP)
Soket
Razni tipovi procesora imaju razliita podnožja (oblik, veličina, broj pinova, način učvršćenja hladnjaka sa ventilatorom).Generalno se može reći da podnožje ima jedan ugao drugačiji od ostalih (jedan pin manje). Time se označava tačan položaj procesora prilikom njegovog postavljanja u podnožje.
Da bi se procesor postavio, prvo treba osloboditi i podići polugu za fiksiranje procesora, zatim pazeći na orijentaciju procesora u odnosu na podnožje, spustiti procesor tako da svojim pinovima upadne u podnožje i na kraju spustiti i zabraviti polugu za fiksiranje. Posle montaže procesora je neophodno montirati i hladnjak sa ventilatorom. Za razne procesore sistem montaže je različit i naveden je u uputstvu za matičnu ploču. Na kraju treba priključiti i konektor za napajanje ventilatora u odgovarajući konektor na matinoj ploči.
Baterija za napajanje C-MOS memorije
Važan element na matičnoj ploči je i baterija za napajanje C-MOS memorije u kojoj se čuvaju podaci o konfiguraciji računara. Te podatke unosimo koristeći Setap program prilikom prvog uključenja računara, a zatim se uz pomoć baterije oni čuvaju u C-MOS memoriji i kad je računar isključen, tako da ih pri sledećim uključenjima nije potrebno ponovo unositi. Nekada su se koristile nikl-kadmijumske baterije koje su se dopunjavale tokom rada računara.
Danas se na matičnim pločama upotrebljavaju litijumske baterije koje se ne dopunjavaju tokom rada računara, ali zahvaljujući izuzetno maloj potrošnji C-MOS memorije, traju vrlo dugo. Ako računar posle dužeg vremena počne da gubi sadržaj C-MOS memorije, takve baterije se jednostavno zamene novim, s’tim da se posle toga mora ponovo proći kroz Setap i uneti potrebne podatke.
Severni most (North Bridge)
Severni most (North Bridge) ima četiri pristupa. Sa njegove gornje strane (na blok šemi na slici) je preko procesorske magistrale (FSB – Front Side Bus) priključen mikroprocesor, sa desne strane su preko memorijske magistrale priključena podnožja za memorijske module, sa leve strane je priključen AGP slot u koji se postavlja video kartica, i na kraju, sa njegove donje strane je izvedena veza prema južnom mostu. Vidimo da su na severni most priključene jedinice koje zahtevaju veliki propusni opseg (memorija i AGP port) i koje su zbog toga veoma blizu mikroprocesora.
Južni most (South Bridge)
Na južni most (South Bridge) su priključene ulazno/izlazne jedinice koje su po svojoj prirodi sporije od memorije i AGP porta, pa su zato i mogle biti udaljene od procesora. Na blok šemi uočavamo da su te jedinice razni kontroleri (IDE kontroler za paralelne ATA diskove, kontroler za tastaturu, miša, paralelne i serijske portove, kontroler za zvuk, kao i PCI i USB slotovi i konektori koji su preko istoimenih magistrala priključeni na južni most. Preko PCI magistrale su priključeni i kontroler za serijske ATA diskove i mrežni kontroler.
Treba napomenuti da je ovo samo jedan od sve većeg broja čip setova, tako da drugi čip setovi mogu imati i drugačiju arhitekturu, mada te razlike nisu suštinske prirode, već se više svode na način prilključenja ulazno/izlaznih jedinica na južni most. Zbog svoje kompleksnosti severni most u okviru čip seta obavezno ima i hladnjak, a nekada i sopstveni ventilator koji obezbedjuje potrebno hladjenje. Južni most je jednostavnije konstrukcije i obično ne zahteva hladnjak na sebi. Kako i integrisana kola u okviru čip seta, tako i ostala integrisana kola na matičnoj ploči nisu predviđena za zamenu, pošto su fiksno zalemljena na štampanu ploču. Neka od tih integrisanih kola predstavljaju kontrolere za razne ulazno/izlazne jedinice, neka obezbedjuju potrebne napone napajanja za mikroprocesor, memorijske module i AGP port, a neka predstavljaju logička kola kojima se ostvaruju potrebne veze između različitih elemenata na matičnoj ploči.
Konfigurisanje matične ploče (BIOS)
Već je rečeno da se prilikom sklapanja računara mora izvršiti konfigurisanje matične ploče. Većina podešavanja u okviru ovog konfigurisanja obavlja se iz Setap programa prilikom prvog uključenja računara, ali još uvek ima matičnih ploča kod kojih treba ručno podesiti neke od njih. Potrebna podešavanja su obično navedena u uputstvu za matičnu ploču koje se obavezno dobija prilikom njene nabavke. Najvažnija od njih zavise od mikroprocesora koji je primenjen na toj matičnoj ploči. Kao prvo neophodno je podesiti napon napajanja mikroprocesora. Današnji mikroprocesori imaju dva napona napajanja. Jedan je za ulazno/izlazne jedinice, a drugi za jezgro procesora u kome se i vrše sve potrebne operacije. Dok se za prvi napon najčešće koristi napon +3,3V iz stepena za napajanje, za napajanje jezgra mikroprocesora postoji na matičnoj ploči poseban prekidački (impulsni) stepen za napajanje. Ovaj stepen za napajanje daje potrebni izlazni napon, čiju veličinu treba podesiti prema upotrebljenom procesoru.
Stariji mikroprocesori su imali taj napon u intervalu od 2 do 2,9V, a sadašnji mikroprocesori zbog manjeg zagrevanja imaju napon od oko 1,5V, sa tendencijom daljeg smanjivanja. Važno je podesiti tačnu vrednost ovog napona, jer ako se postavi manja vrednost mikroprocesor neće pouzdano raditi, a ako se podesi veća vrednost, doći će do pregrevanja mikroprocesora što može dovesti do prekida njegovog rada, pa čak i do trajnog oštećenja.
Pitanja
- Šta je matična ploča?
- Opiši magistrale.
- Opiši soket.
- Opiši bateriju za napajanje C-MOS memorije.
- Opiši južni most (South Bridge).
- Opiši severni most (North Bridge).
- Kako se vrši konfigurisanje matične ploče (BIOS).