Matičná doska
Matičná doska je doska obsahujúca elektronické súčiastky tvoriace základné prvky osobného počítača, alebo iného elektronického zariadenia založeného na procesoroch.
Matičná doska je zjednocujúcim prvkom v počítači, všetky ostatné moduly, súčasti, diely a periférie sa priamo, alebo nepriamu vkladajú, alebo pripájajú k matičnej doske.
Základnou funkciou matičnej dosky je poskytnúť základné prepojenie vnútorných a vonkajších zariadení počítača, či už po mechanickej alebo elektronickej stránke.
Všetky vonkajšie a vnútorné zariadenia sú nejakým spôsobom prepojené s matičnou doskou. Ak procesor počítača predstavuje "mozog", zbernica predstavuje "miechu" tak matičná doska predstavuje jeho "telo". Niektoré rozširujúce moduly počítača sú umiestnené na matičnej doske priamo, niektoré sú prepojené káblom, niektoré môžu komunikovať aj bezdôtovo.
Matičná doska je jedna z najdôležitejších súčiastok moderného počítača. Počítač, ako celok je postavený na modulárnom (stavebnicovom) princípe, kde je možné jednotlivé funkčné moduly meniť. Základným modulom každého počítača je matičná doska.
Ďalšie moduly (komponenty) sú pripojená priamo na matičnú dosku. Matičná doska je mechanicky pripevnená v skrinke počítača a elektricky napájaná zo zdroja. Väčšina rozširujúcich kariet je potom napájaná z matičnej dosky. Moduly osadené do základnej dosky (ako napr. druh procesora alebo typ pamäte) sú určené tým, akú čipovú sadu a aký druh konektorov matičná doska obsahuje.
Matičná doska obsahuje:
BIOS
Najzákladnejším obvodom nachádzajúcim sa na tele dosky je BIOS (Basic-Input-Output-System). Je to špeciálny typ pamäte, v ktorej je uchovaný základný obslužný program pre naštartovanie počítača. V BIOS-e sú uložené základné obslužné programy matičnej dosky tak, aby bezprostredne po spustení počítača bolo možné používať klávesnicu či vidieť informácie na monitore. Okrem základných informácií je možné do vyhradenej časti BIOS-u nazývanej CMOS uložiť parametre jednotlivých komponentov na matičnej doske. Rozhranie na nastavenie je prístupne kedykoľvek po stlačení tlačidla DEL alebo F2, prípadne F10 (záleží od výrobcu dosky).
Je to na rozdiel od BIOS-u neustále napájaný typ pamäte, na uchovanie informácií potrebuje elektrický prúd. Na napájanie slúži špeciálna batéria so životnosťou približne 4 roky. Pri prvom zapnutí počítača sú všetky parametre nastavené na bezpečné minimum.
Umiestnenie CMOS batérie na matičnej doske:
SOKET (pätica) - konektor pre pripojenie procesora
Ďalšou dôležitou časťou matičnej dosky je pätica na procesor. Môže mať podlhovastý alebo štvorcový tvar. Je vyrobená z plastu a obsahuje množstvo otvorov pre založenie procesora.
Najnovšie typy zásuviek pre nové procesory už obsahujú namiesto otvorov miniatúrne kontaktné plôšky, na ktoré sa procesor iba "položí" a fixuje.
Na pripojenie nosičov dát, ako sú pevné disky alebo CD-ROM mechaniky sa používajú špeciálne prípojné rozhrania. Mnohokrát sa nazývajú aj radiče, teda doslovne povedané "zaraďujú" pripojené zariadenie do zostavy tak, aby bolo celé použiteľné pre ostatné komponenty. Podľa rýchlosti a spôsobu prenosu ich delíme na:
- Paralel ATA -toto rozhranie používa paralelnú metódu prenosu dát, teda dáta sa prenášajú vedľa seba. Je to dnešný štandard pripojenia pevných diskov a CDROM mechaník. Matičná doska obsahuje dva radiče IDE a na každý sa dajú zapojiť maximálne 2 zariadenia, teda dokopy 4.
Jednotlivé zariadenia sa pripájajú k doske špeciálnym káblom s plochou koncovkou, ktorá obsahuje konštrukčné výčnelky. Tie by mali zamedziť ich nesprávnemu zapojeniu.
- Serial ATA - pri tomto pripojení sa používa sériový prenos dát, čiže dáta sú prenášané za sebou, v sérii. Toto pripojenie sa dostáva pomaly do popredia pre svoje vysoké prenosové rýchlosti (až 150 MB/s) a úsporu miesta v skrinke. Tú dosahujeme použitím jednoduchého kábla s dvoma tienenými vodičmi a zemnením.
PAMÄŤOVÉ SLOTY
Vedľa zásuvky na procesor sa obvykle nachádzajú miesta pre pamäťové moduly. Do nich sa zasúvajú pamäte rôznych kapacít a vyhotovení. Na zasunutie je potrebná istá dávka sily, aby modul dokonale doľahol do drážky a dotýkal sa kontaktov. Nedostatočné zasunutie je signalizované dlhým pípavým tónom pri spustení počítača. V drážke pre zasunutie sa nachádzajú konštrukčné výčnelky a podľa typu pamäte sú buď jeden alebo dva, umiestnené v rôznych vzdialenostiach od seba . To zamedzuje použitiu nesprávneho typu modulu alebo jeho otočeniu.
ZÁSUVKA PRE KONEKTOR NAPÁJANIA
Na každej základnej doske sa musí nachádzať zásuvka pre konektor napojenia elektrickej energie zo zdroja. Tento konektor má špecifický tvar, ktorý zamedzuje nesprávnemu nasadeniu a na doske je jednoznačne identifikovateľný svojím vyhotovením z polopriesvitného plastu. So stúpajúcimi nárokmi na odber napätia sa čoraz častejšie objavuje aj ďalšia menšia zásuvka štvorcového tvaru, ktorej zapojením sa posilňuje a stabilizuje napájanie 12 V. Zapojenie tohto konektora nie je vždy povinné, ale niektoré matičné dosky sa bez jeho zapojenia vôbec nespustia.
Popis zásuvky pre konektor napojenia elektrickej energie:
Pre vybavenie počítača rôznymi rozširovacími kartami, ktoré umožnia sledovať TV vysielanie na monitore PC alebo prepojiť dva počítače medzi sebou alebo vytvoriť malé hudobné štúdio slúžia rozširovacie sloty. Sú to vlastne vývody jednotlivých zberníc, ktoré vystupujú z matičnej dosky.
Podľa rýchlosti prenosu a funkcie sa na matičných doskách môžeme v súčasnosti stretnúť s nasledujúcimi typmi slotov:
- ISA - (Industry Standard Architecture) bola štandardnou zbernicu v architektúre IBM PC. Pripájali sa na ňu vôbec prvé rozširujúce karty v PC ale dnes sa už nepoužíva pre svoju pomalosť a zastaralosť technológie prenosu. Stále ju však nájdeme v starších počítačoch. Dosky obsahovali od jedného do štyroch slotov ISA.
- PCI - (Peripheral Component Interconnect) je dnes najpoužívanejším rozhraním na pripájanie rozširujúcich kariet. Toto rozhranie má zbernicovú architektúru. Prepájacia zbernica Pracuje na frekvencii 33 Mhz a poskytuje prenosové rýchlosti do 132 MB/sec. Pri pripájaní je dôležité poznať napäťovú špecifikáciu PCI zbernice. Prvé zbernice pracovali s napájaním 5V, no vývojom sa táto hodnota ustálila na 3.3V. Nevýhodou je, že prenosové pásmo PCI zbernice je zdieľané pre všetky zariadenia napojené na PCI sloty. Používa sa na pripojenie všetkých typov rozširujúcich kariet dneška okrem grafických kariet, kde rýchlosť PCI zbernice nepostačuje. Bežne matičné dosky obsahujú od dvoch do šiestich slotov PCI.
- AGP - (Accelerated Graphics Port) - špeciálny slot na pripojenie grafických kariet. Vznikol vývojom zbernice PCI a svojim vývojom priniesol mnoho výhod. Odbremenil PCI zbernicu od grafických údajov a umožnil mnohonásobné zvýšenie prenosovej kapacity, ktorá je pri tak náročných aplikáciách ako hry alebo 3D grafika veľmi potrebná. Matičná doska obsahuje vždy iba jeden slot AGP.
- PCI Xpress - zatiaľ najnovší typ slotu. Bol navrhnutý ako náhrada slotu AGP pre veľmi rýchlo sa vyvíjajúci segment grafických kariet. Tie spolu so zvyšovaním výkonu potrebujú čoarz vyššie prenosové kapacity a takisto sa zvyšujú aj nároky na napájanie. V súšasnoti úplne nahrádza slot AGP pričom poskytuje maximálne prenosové kapacity okolo 4Gb/s.
ČIPSET MATIČNEJ DOSKY
Komunikáciu medzi opísanými časťami základnej dosky a do nej pripojených komponentov zabezpečujú dva čipy nazývajúce sa southbridge (južný mostík) a northbridge (severný mostík). Svoje pomenovanie dostali podľa umiestenia v matičnej doske. Súhrnne sa pomenúvajú ako čipset matičnej dosky.
Severný mostík zabezpečuje komunikáciu medzi procesorom, pamäťou, PCI a AGP zbernicami.
Južný mostík sa stará o komunikáciu všetkých ostatných častí základnej dosky - diskových radičov, radičov mechaník, rozširujúcich portov USB a prípadných ISA zberníc
Na matičnej doske sa ďalej nachádzajú rôzne integrované komponenty. Sú reprezentované príslušnými čipmi, ktoré sú priamo napojené na dátovú zbernicu a tak šetria miesto pre ostatné rozširujúce karty. Ich výstupy sa nachádzajú na zadnej strane skrinky a sú vždy jednoznačne identifikovateľné farebným a tvarovým odlíšením. Kvalita integrovaných komponentov nedosahuje úroveň samostatných prídavných kariet.
Medzi bežné integrované komponenty môžeme zaradiť tieto:
- zvuková karta
- sieťová karta
- grafický adaptér
- modem