Bundkort - Motherboard

For anden anvendelse, se Bundkort (disambiguation) .

Et bundkort (også kaldet bundkort , vigtigste kredsløb , eller mobo ) er det vigtigste printplade (PCB) i generelle formål computere og andre ekspanderbare systemer. Det opbevarer og tillader kommunikation mellem mange af de afgørende elektroniske komponenter i et system, såsom den centrale processorenhed (CPU) og hukommelse , og giver stik til andre eksterne enheder . I modsætning til en bagplan indeholder et bundkort normalt betydelige undersystemer, såsom den centrale processor, chipsættets input/output og hukommelsescontrollere, interface- stik og andre komponenter integreret til generel brug.

Bundkort betyder specifikt et printkort med udvidelsesmuligheder. Som navnet antyder, omtales dette kort ofte som "mor" for alle komponenter, der er knyttet til det, som ofte inkluderer periferiudstyr, interfacekort og datterbrætter : lydkort , grafikkort , netværkskort , værtbusadaptere , tv -tunerkort , IEEE 1394 kort; og en række andre tilpassede komponenter.

Dell Precision T3600 System bundkort, der bruges i professionelle CAD -arbejdsstationer. Fremstillet i 2012

På samme måde beskriver udtrykket hovedkort en enhed med et enkelt kort og ingen yderligere udvidelser eller kapacitet, såsom styring af tavler i laserprintere, fjernsyn, vaskemaskiner, mobiltelefoner og andre integrerede systemer med begrænsede ekspansionsevner.

Bundkort til en personlig stationær computer; viser de typiske komponenter og grænseflader, der findes på et bundkort. Denne model følger Baby AT (formfaktor) , der bruges i mange stationære pc'er.

Historie

Bundkort i en NeXTcube -computer (1990) med mikroprocessor Motorola 68040 betjent ved 25 MHz og en digital signalprocessor Motorola 56001 ved 25 MHz, som var direkte tilgængelig via et stik på bagsiden af ​​kabinettet.

Forud for opfindelsen af mikroprocessoren bestod den digitale computer af flere printkort i et korthus med komponenter forbundet med en bagplan , et sæt sammenkoblede stik. I meget gamle designs var kobbertråde de diskrete forbindelser mellem kortstifterne, men printkort blev snart standardpraksis. Den centrale behandlingsenhed (CPU), hukommelse og periferiudstyr var anbragt på individuelt printede kredsløb, som blev tilsluttet bagplanet. Den allestedsnærværende S-100-bus fra 1970'erne er et eksempel på denne type bagplan.

De mest populære computere i 1980'erne, f.eks. Apple II og IBM PC, havde offentliggjort skematiske diagrammer og anden dokumentation, der tillod hurtig reverse-engineering og udskiftning af bundkort fra tredjepart. Normalt beregnet til at bygge nye computere, der er kompatible med eksemplerne, tilbød mange bundkort yderligere ydelse eller andre funktioner og blev brugt til at opgradere producentens originale udstyr.

I slutningen af ​​1980'erne og begyndelsen af ​​1990'erne blev det økonomisk at flytte et stigende antal perifere funktioner til bundkortet. I slutningen af ​​1980'erne begyndte pc'ers bundkort at inkludere enkelt IC'er (også kaldet Super I/O- chips), der er i stand til at understøtte et sæt lavhastighedsudstyr: PS/2- tastatur og mus , diskettedrev , serielle porte og parallelle porte . I slutningen af ​​1990'erne inkluderede mange pc'ers bundkort integrerede lyd-, video-, lagrings- og netværksfunktioner i forbrugerkvalitet uden behov for nogen udvidelseskort overhovedet; avancerede systemer til 3D- spil og computergrafik bevarede typisk kun grafikkortet som en separat komponent. Forretnings -pc'er, arbejdsstationer og servere havde større sandsynlighed for at have brug for udvidelseskort, enten for mere robuste funktioner eller for højere hastigheder; disse systemer havde ofte færre integrerede komponenter.

Bærbare og bærbare computere, der blev udviklet i 1990'erne, integrerede de mest almindelige eksterne enheder. Dette omfattede endda bundkort uden komponenter, der kan opgraderes, en tendens, der ville fortsætte, efterhånden som mindre systemer blev introduceret efter århundredeskiftet (som tablet -computeren og netbook ). Hukommelse, processorer, netværkskontroller, strømkilde og lagring ville blive integreret i nogle systemer.

Design

Octek Jaguar V bundkort fra 1993. Dette bord har få indbyggede periferiudstyr, som det fremgår af de 6 slots til ISA- kort og manglen på andre indbyggede eksterne interface-stik. Bemærk, at det store AT -tastaturstik på højre side er det eneste perifere interface.
Bundkortet til en Samsung Galaxy SII ; næsten alle enhedens funktioner er integreret i et meget lille bord

Et bundkort giver de elektriske forbindelser, hvormed de andre komponenter i systemet kommunikerer. I modsætning til en bagplan indeholder den også den centrale behandlingsenhed og er vært for andre undersystemer og enheder.

En typisk stationær computer har sin mikroprocessor , hovedhukommelse og andre væsentlige komponenter forbundet til bundkortet. Andre komponenter, såsom ekstern lagring , controllere til videodisplay og lyd og perifere enheder kan tilsluttes bundkortet som plug-in-kort eller via kabler; i moderne mikrocomputere er det stadig mere almindeligt at integrere nogle af disse eksterne enheder i selve bundkortet.

En vigtig komponent i et bundkort er mikroprocessorens understøttende chipsæt , som giver de understøttende grænseflader mellem CPU'en og de forskellige busser og eksterne komponenter. Dette chipsæt bestemmer i et vist omfang bundkortets funktioner og muligheder.

Moderne bundkort inkluderer:

Derudover indeholder næsten alle bundkort logik og stik til understøttelse af almindeligt anvendte inputenheder, f.eks. USB til musenheder og tastaturer . Tidlige personlige computere som Apple II eller IBM PC inkluderede kun denne minimale perifere support på bundkortet. Indimellem blev video -interface hardware også integreret i bundkortet; for eksempel på Apple II og sjældent på IBM-kompatible computere såsom IBM PC Jr . Yderligere eksterne enheder såsom diskcontrollere og serielle porte blev leveret som udvidelseskort.

I betragtning af den høje termiske designkraft i højhastighedscomputere og -komponenter indeholder moderne bundkort næsten altid kølelegemer og monteringspunkter for blæsere til at sprede overskydende varme.

Formfaktor

Hovedartikel: Sammenligning af computerformfaktorer

Bundkort produceres i forskellige størrelser og former kaldet computerformfaktor , hvoraf nogle er specifikke for individuelle computerproducenter. Imidlertid bundkort anvendes i IBM-kompatible systemer er designet til at passe forskellige case størrelser. Fra 2005 bruger de fleste stationære computermoderkort ATX -standardformfaktoren - også dem, der findes på Macintosh- og Sun -computere, som ikke er bygget af råvarekomponenter. En sags bundkort og strømforsyningsenhed (PSU) formfaktor skal alle matche, selvom nogle mindre formfaktor bundkort i samme familie vil passe til større sager. For eksempel vil et ATX -kabinet normalt rumme et microATX -bundkort. Bærbare computere bruger generelt meget integrerede, miniaturiserede og tilpassede bundkort. Dette er en af ​​grundene til, at bærbare computere er svære at opgradere og dyre at reparere. Ofte kræver fejl i en bærbar komponent udskiftning af hele bundkortet, hvilket normalt er dyrere end et stationært bundkort

CPU -stik

Et CPU -stik (central processorenhed) eller slot er en elektrisk komponent, der tilsluttes et printkort (PCB) og er designet til at rumme en CPU (også kaldet en mikroprocessor). Det er en særlig type integreret kredsløbsstik designet til meget høje stifttællinger. En CPU -sokkel giver mange funktioner, herunder en fysisk struktur til understøttelse af CPU'en, understøttelse af en køleplade, lettere udskiftning (samt reducering af omkostninger) og vigtigst af alt, at danne en elektrisk grænseflade både med CPU'en og printkortet. CPU -stik på bundkortet kan oftest findes på de fleste stationære og servercomputere (bærbare computere bruger typisk overflademonterede CPU'er), især dem baseret på Intel x86 -arkitekturen. En CPU -sokkeltype og bundkortchipsæt skal understøtte CPU -serien og hastigheden.

Integrerede eksterne enheder

Blokdiagram over et bundkort fra begyndelsen af ​​2000'erne, som understøtter mange eksterne perifere funktioner samt flere udvidelsespladser

Med de stadigt faldende omkostninger og størrelse på integrerede kredsløb er det nu muligt at inkludere understøttelse af mange eksterne enheder på bundkortet. Ved at kombinere mange funktioner på et printkort kan systemets fysiske størrelse og samlede omkostninger reduceres; stærkt integrerede bundkort er således særligt populære i computere med lille formfaktor og budget.

Perifere kortpladser

Et typisk bundkort vil have et andet antal forbindelser afhængigt af dets standard og formfaktor .

Et standard, moderne ATX bundkort vil typisk have to eller tre PCI-Express x16-forbindelse til et grafikkort, en eller to ældre PCI-slots til forskellige udvidelseskort og en eller to PCI-E x1 (som har erstattet PCI ). Et standard EATX- bundkort vil have to til fire PCI-E x16-forbindelser til grafikkort og et varierende antal PCI- og PCI-E x1-slots. Det kan nogle gange også have en PCI-E x4-slot (varierer mellem mærker og modeller).

Nogle bundkort har to eller flere PCI-E x16-slots for at tillade mere end 2 skærme uden særlig hardware eller bruge en særlig grafikteknologi kaldet SLI (til Nvidia ) og Crossfire (til AMD ). Disse gør det muligt at koble 2 til 4 grafikkort sammen for at give bedre ydeevne i intensive grafiske computeropgaver, såsom spil, videoredigering osv.

I nyere bundkort er M.2 -slots til SSD og/eller trådløs netværksinterface controller .

Temperatur og pålidelighed

Et bundkort til en bærbar computer i Vaio E -serien (højre)
Et microATX bundkort med nogle defekte kondensatorer
Hovedartikel: Computerkøling

Bundkort er generelt luftkølet med kølelegemer, der ofte er monteret på større chips i moderne bundkort. Utilstrækkelig eller forkert køling kan forårsage skade på computerens interne komponenter eller få den til at gå ned . Passiv køling eller en enkelt blæser monteret på strømforsyningen var tilstrækkelig for mange stationære computer -CPU'er indtil slutningen af ​​1990'erne; siden har de fleste krævet CPU -blæsere monteret på og kølelegemer på grund af stigende clockhastigheder og strømforbrug. De fleste bundkort har stik til yderligere computerblæsere og integrerede temperatursensorer til at registrere bundkort- og CPU -temperaturer og kontrollerbare blæserstik, som BIOS eller operativsystemet kan bruge til at regulere blæserhastighed. Alternativt kan computere bruge et vandkølesystem i stedet for mange ventilatorer.

Nogle computere med lille formfaktor og hjemmebiograf-pc'er designet til støjsvag og energieffektiv drift kan prale af ventilatorfrie designs. Dette kræver typisk brug af en laveffekt-CPU samt et omhyggeligt layout af bundkortet og andre komponenter for at muliggøre placering af køleribber.

En undersøgelse fra 2003 viste, at nogle falske computernedbrud og generelle pålidelighed spørgsmål, der spænder fra skærmen billedforvrængninger til I / O læse / skrive fejl, kan tilskrives ikke til software eller perifer hardware , men at aldrende kondensatorer på PC bundkort. I sidste ende viste dette sig at være resultatet af en defekt elektrolytformulering, et problem kaldet kondensatorpest .

Moderne bundkort bruger elektrolytkondensatorer til at filtrere jævnstrømmen fordelt rundt på kortet. Disse kondensatorer ældes med en temperaturafhængig hastighed, da deres vandbaserede elektrolytter langsomt fordamper. Dette kan føre til tab af kapacitans og efterfølgende funktionsfejl på bundkortet på grund af spændingsstabilitet . Mens de fleste kondensatorer er klassificeret til 2000 driftstimer ved 105 ° C (221 ° F), fordobles deres forventede designlevetid omtrent for hver 10 ° C (18 ° F) under dette. Ved 65 ° C (149 ° F) kan en levetid på 3 til 4 år forventes. Mange producenter leverer imidlertid substandard kondensatorer, hvilket reducerer levetiden markant. Utilstrækkelig afkøling af kabinettet og forhøjede temperaturer omkring CPU -stikket forværrer dette problem. Med topblæsere kan bundkortets komponenter holdes under 95 ° C (203 ° F), hvilket effektivt fordobler bundkortets levetid.

Mellemklasse og high-end bundkort bruger derimod udelukkende solide kondensatorer. For hver 10 ° C mindre multipliceres deres gennemsnitlige levetid cirka med tre, hvilket resulterer i en 6 gange højere levetid ved 65 ° C (149 ° F). Disse kondensatorer kan være klassificeret til 5000, 10000 eller 12000 timers drift ved 105 ° C (221 ° F), hvilket forlænger den forventede levetid i sammenligning med standard solide kondensatorer.

I stationære pc'er og bærbare computere er bundkortets køle- og overvågningsløsninger normalt baseret på Super I/O eller Embedded Controller .

Bootstrapping ved hjælp af Basic Input/Output System

Bundkort indeholder en ROM (og senere EPROM , EEPROM , NOR flash ) til initialisering af hardwareenheder og indlæser et operativsystem fra den perifere enhed . Mikrocomputere som Apple II og IBM PC brugte ROM -chips monteret i stikkontakter på bundkortet. Ved opstart indlæser den centrale processorenhed sin programtæller med adressen på Boot ROM og begynder at udføre instruktioner fra Boot ROM. Disse instruktioner initialiserede og testede systemhardwaren, viser systemoplysninger på skærmen, udførte RAM -kontroller og indlæste derefter et operativsystem fra en perifer enhed. Hvis ingen var tilgængelig, ville computeren udføre opgaver fra andre ROM -butikker eller vise en fejlmeddelelse, afhængigt af computerens model og design. For eksempel havde både Apple II og den originale IBM -pc Cassette BASIC (ROM BASIC) og ville starte det, hvis der ikke kunne indlæses noget operativsystem fra disketten eller harddisken.

De fleste moderne bundkortdesigner bruger et BIOS , der er gemt i en EEPROM- eller NOR -flashchip loddet til eller sat på bundkortet, til at starte et operativsystem . Når computeren er tændt, tester og konfigurerer BIOS -firmwaren hukommelse, kredsløb og periferiudstyr. Denne Power-On Self Test (POST) kan omfatte test af nogle af følgende ting:

Mange bundkort bruger nu en efterfølger til BIOS kaldet UEFI . Det blev populært, efter at Microsoft begyndte at kræve, at et system blev certificeret til at køre Windows 8 .

Se også

Referencer

eksterne links