قد يكون لديك كمبيوتر مكتبي في العمل أو المدرسة أو المنزل. يمكنك استخدام واحدة لعمل الإقرارات الضريبية أو لعب أحدث الألعاب، قد تكون مهتمًا ببناء وتعديل أجهزة الكمبيوتر. ولكن ما مدى معرفتك بالمكونات التي يتكون منها الكمبيوتر الشخصي؟ خذ اللوحة الأم (الرئيسية) المتواضعة- فهي موجودة هناك، وتحافظ على تشغيل كل شيء بهدوء، ونادرًا ما تحظى بنفس الاهتمام مثل وحدة المعالجة المركزية أو بطاقة الرسومات.
اللوحات الأم مهمة بشكل ملحوظ، ومليئة بالتكنولوجيا الرائعة حقًا. لذلك دعونا نذهب، ونقوم بتشريح اللوحة الأم- تفكيك أجزائها المختلفة ونرى ما يفعله كل جزء!
نظرة عامة بسيطة لتبدأ بـ ...
لنبدأ بالدور الرئيسي للوحة الأم. في الأساس، يخدم غرضين:
- توفير الطاقة الكهربائية للمكونات الفردية
- توفير مسار للسماح للمكونات بالتواصل مع بعضها البعض
هناك أشياء أخرى تقوم بها اللوحة الأم (على سبيل المثال، الاحتفاظ بالمكونات في مكانها، أو تقديم ملاحظات حول كيفية عمل كل شيء بشكل جيد) ولكن الجوانب المذكورة أعلاه ضرورية لكيفية عمل جهاز الكمبيوتر، أي أن كل جزء آخر تتكون منه اللوحة الأم، هو متعلق بهذين الأمرين.
ستحتوي كل لوحة أم مستخدمة في أجهزة كمبيوتر سطح المكتب القياسية اليوم على مقابس Sockets لوحدة المعالجة المركزية (Central Processing Unit CPU) ووحدات الذاكرة Memory Modules (دائمًا ما تكون نوعًا من DRAM) وبطاقات التوسيع الإضافية add-in expansion cards (مثل بطاقة الرسومات) والتخزين والإدخال/ الإخراج ووسيلة للتواصل مع أجهزة الكمبيوتر والأنظمة الأخرى.
اللوحات الأم مهمة بشكل ملحوظ، ومليئة بالتكنولوجيا الرائعة حقًا. لذلك دعونا نذهب، ونقوم بتشريح اللوحة الأم- تفكيك أجزائها المختلفة ونرى ما يفعله كل جزء!
نظرة عامة بسيطة لتبدأ بـ ...
لنبدأ بالدور الرئيسي للوحة الأم. في الأساس، يخدم غرضين:
- توفير الطاقة الكهربائية للمكونات الفردية
- توفير مسار للسماح للمكونات بالتواصل مع بعضها البعض
هناك أشياء أخرى تقوم بها اللوحة الأم (على سبيل المثال، الاحتفاظ بالمكونات في مكانها، أو تقديم ملاحظات حول كيفية عمل كل شيء بشكل جيد) ولكن الجوانب المذكورة أعلاه ضرورية لكيفية عمل جهاز الكمبيوتر، أي أن كل جزء آخر تتكون منه اللوحة الأم، هو متعلق بهذين الأمرين.
ستحتوي كل لوحة أم مستخدمة في أجهزة كمبيوتر سطح المكتب القياسية اليوم على مقابس Sockets لوحدة المعالجة المركزية (Central Processing Unit CPU) ووحدات الذاكرة Memory Modules (دائمًا ما تكون نوعًا من DRAM) وبطاقات التوسيع الإضافية add-in expansion cards (مثل بطاقة الرسومات) والتخزين والإدخال/ الإخراج ووسيلة للتواصل مع أجهزة الكمبيوتر والأنظمة الأخرى.
تختلف اللوحات الأم القياسية في البداية من حيث حجمها، وهناك معايير على مستوى الصناعة تميل الشركات المصنعة إلى الالتزام بها (والكثير من اللوحات الأخرى التي لا تفعل ذلك). الأحجام الرئيسية التي من المحتمل أن تصادفها هي:
Standard ATX - 12 × 9.6 inches (305 × 244 mm)
Micro ATX - 9.6 × 9.6 inches (244 × 244 mm)
Mini ATX - 5.9 × 5.9 inches (150 × 150 mm)
Micro ATX - 9.6 × 9.6 inches (244 × 244 mm)
Mini ATX - 5.9 × 5.9 inches (150 × 150 mm)
يمكنك رؤية قائمة أكثر شمولاً على Wikipedia، لكننا سنلتزم فقط بمعيار ATX من أجل البساطة، لأن الاختلافات تكمن عمومًا في عدد المقابس Sockets المتاحة للتشغيل والاتصال، لوحة أم أكبر تسمح بمزيد من المقابس.
ولكن ما هي بالضبط اللوحة الأم؟
اللوحة الأم هي ببساطة لوحة دوائر إلكترونية كبيرة مطبوعة، بها الكثير من الموصلات لتوصيل الأشياء بها ومئات، إن لم يكن آلاف الأقدام، من الآثار الكهربائية التي تعمل بين المقابس المختلفة. من الناحية النظرية، ليست هناك حاجة للوحة: يمكنك توصيل كل شيء معًا باستخدام كتلة ضخمة من الأسلاك. سيكون الأداء سيئًا، على الرغم من أن الإشارات ستتداخل مع بعضها البعض، وسيكون هناك خسائر ملحوظة في الطاقة باستخدام هذه الطريقة أيضًا.
سنبدأ التوضيح باستخدام اللوحة الأم النموذجية ATX. تتوافق الصورة أدناه مع Asus Z97-Pro Gamer ويمكن العثور على مظهره وميزاته ووظائفه بالعشرات مثله.
المشكلة الوحيدة في الصورة (بخلاف كون اللوحة الأم ... حسنًا ، مستخدمة used) هي أن هناك الكثير من المكونات المرئية، مما يجعل من الصعب تحديد كل شيء بوضوح.
دعنا ننزع كل ذلك وننظر إلى مخطط مبسط لتبدأ به (أدناه).
دعنا ننزع كل ذلك وننظر إلى مخطط مبسط لتبدأ به (أدناه).
هذا أفضل، ولكن لا يزال هناك الكثير من المقابس والموصلات للتحدث عنها! لنبدأ بالقرب من القمة، مع أهمها على الإطلاق.
توصيل أدمغة الكمبيوتر الشخصي Wiring up the brains of a PC
يحتوي المخطط على هيكل يسمى LGA1150. هذا هو الاسم الذي تستخدمه Intel لوصف المقبس المستخدم لاستيعاب العديد من وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم. تشير الأحرف LGA إلى Land Grid Array، وهو نوع شائع من تقنيات التعبئة لوحدات المعالجة المركزية والدوائر المتكاملة الأخرى.
تحتوي أنظمة LGA على الكثير من المسامير الصغيرة pins في اللوحة الأم، أو في مقبس على اللوحة، لتوفير الطاقة والاتصالات للمعالج. يمكنك رؤيتهم في الصورة أدناه:
توصيل أدمغة الكمبيوتر الشخصي Wiring up the brains of a PC
يحتوي المخطط على هيكل يسمى LGA1150. هذا هو الاسم الذي تستخدمه Intel لوصف المقبس المستخدم لاستيعاب العديد من وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم. تشير الأحرف LGA إلى Land Grid Array، وهو نوع شائع من تقنيات التعبئة لوحدات المعالجة المركزية والدوائر المتكاملة الأخرى.
تحتوي أنظمة LGA على الكثير من المسامير الصغيرة pins في اللوحة الأم، أو في مقبس على اللوحة، لتوفير الطاقة والاتصالات للمعالج. يمكنك رؤيتهم في الصورة أدناه:
يحمل الحامل المعدني وحدة المعالجة المركزية في مكانها ولكنه يعيق رؤية المسامير بوضوح، لذلك دعنا ننقلها إلى جانب واحد.
تذكر اسم هذا؟ LGA1150. الرقم هو عدد المسامير الموجودة في هذا المقبس. سنقوم باستكشاف اتصالات وحدة المعالجة المركزية في مقال آخر، ولكن في الوقت الحالي سنشير فقط إلى أن اللوحات الأم لوحدات المعالجة المركزية الأخرى ستحتوي على مساميرأكثر أو أقل.
بشكل عام، كلما زادت قدرة وحدة المعالجة المركزية (من حيث عدد Cores وكمية ذاكرة التخزين المؤقت وما إلى ذلك)، سيتم العثور على المزيد من المسامير في المقبس. سيتم استخدام عدد كبير من هذه الاتصالات لإرسال واستقبال البيانات إلى الميزة المهمة التالية على اللوحة الأم.
العقول الكبيرة تحتاج إلى ذاكرة كبيرة Big brains need big memory
المقابس أو الفتحات التي تكون دائمًا الأقرب إلى وحدة المعالجة المركزية هي تلك التي تحتوي على وحدات DRAM، والتي تُعرف أيضًا باسم ذاكرة النظام. هذه متصلة مباشرة بوحدة المعالجة المركزية ولا شيء آخر على اللوحة الأم. يعتمد عدد فتحات DRAM في الغالب على وحدة المعالجة المركزية، حيث أن وحدة التحكم الخاصة بالذاكرة مدمجة في المعالج المركزي.
في المثال الذي ننظر إليه، تحتوي وحدة المعالجة المركزية التي تلائم هذه اللوحة الأم على وحدتي تحكم في الذاكرة، كل واحدة تتعامل مع وحدتي ذاكرة- وبالتالي هناك 4 مآخذ في المجموع. يمكنك أن ترى أنه في هذه اللوحة الأم ، تم تلوين مآخذ الذاكرة بطريقة تسمح لك بمعرفة أي منها يتم إدارتها بواسطة أي وحدة تحكم. يُطلق عليها عادةً قنوات الذاكرة ، لذا تتعامل القناة رقم 1 مع فتحتين من الفتحات والقناة رقم 2 تتعامل مع الفتحتين الأخريين.
بشكل عام، كلما زادت قدرة وحدة المعالجة المركزية (من حيث عدد Cores وكمية ذاكرة التخزين المؤقت وما إلى ذلك)، سيتم العثور على المزيد من المسامير في المقبس. سيتم استخدام عدد كبير من هذه الاتصالات لإرسال واستقبال البيانات إلى الميزة المهمة التالية على اللوحة الأم.
العقول الكبيرة تحتاج إلى ذاكرة كبيرة Big brains need big memory
المقابس أو الفتحات التي تكون دائمًا الأقرب إلى وحدة المعالجة المركزية هي تلك التي تحتوي على وحدات DRAM، والتي تُعرف أيضًا باسم ذاكرة النظام. هذه متصلة مباشرة بوحدة المعالجة المركزية ولا شيء آخر على اللوحة الأم. يعتمد عدد فتحات DRAM في الغالب على وحدة المعالجة المركزية، حيث أن وحدة التحكم الخاصة بالذاكرة مدمجة في المعالج المركزي.
في المثال الذي ننظر إليه، تحتوي وحدة المعالجة المركزية التي تلائم هذه اللوحة الأم على وحدتي تحكم في الذاكرة، كل واحدة تتعامل مع وحدتي ذاكرة- وبالتالي هناك 4 مآخذ في المجموع. يمكنك أن ترى أنه في هذه اللوحة الأم ، تم تلوين مآخذ الذاكرة بطريقة تسمح لك بمعرفة أي منها يتم إدارتها بواسطة أي وحدة تحكم. يُطلق عليها عادةً قنوات الذاكرة ، لذا تتعامل القناة رقم 1 مع فتحتين من الفتحات والقناة رقم 2 تتعامل مع الفتحتين الأخريين.
بالنسبة لهذه اللوحة الأم بالذات، يمكن أن تكون ألوان الفتحات مربكة بعض الشيء: الفتحتان الأسودتان هما في الواقع واحد لكل من وحدات التحكم في الذاكرة (ونفس الشيء بالنسبة للون الرمادي). لذا فإن الفتحة السوداء الأقرب لمقبس وحدة المعالجة المركزية هي القناة رقم 1 ، والفتحة السوداء التالية هي القناة رقم 2.
إنها ملونة بهذا الشكل لتشجيعك على استخدام اللوحة الأم فيما يسمى وضع قناة الذاكرة المزدوجة- باستخدام كل من وحدات التحكم في نفس الوقت، يتم زيادة الأداء العام لنظام الذاكرة. لنفترض أن لديك وحدتي ذاكرة وصول عشوائي (RAM)، كل واحدة بحجم 8 جيجابايت. بغض النظر عن الفتحات التي تضعها فيها، سيكون لديك دائمًا إجمالي 16 جيجا بايت من الذاكرة المتوفرة.
ومع ذلك، إذا قمت بوضع كلتا الوحدتين في كلتا الفتحتين السوداء (أو كلتا الفتحتين الرمادية)، فستحتوي وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي على ضعف المسارات الممكنة للوصول إلى تلك الذاكرة. قم بذلك بالطريقة الأخرى (وحدة واحدة في كل لون) وسيضطر النظام إلى الوصول إلى الذاكرة باستخدام وحدة تحكم واحدة فقط في الذاكرة. نظرًا لأنه لا يمكنه إدارة سوى مسار واحد في كل مرة، فليس من الصعب رؤية كيف لا يساعد ذلك في الأداء.
تستخدم تركيبة وحدة المعالجة المركزية/ اللوحة الأم هذه رقائق DDR3 SDRAM (الإصدار 3 لمعدل البيانات المزدوج، وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكي المتزامن) وكل مقبس يحمل SIMM أو DIMM. الجزء "IMM" يرمز إلى وحدة الذاكرة المضمنة، يشير الحرفان S و D إلى المكان الذي تحتوي فيه الوحدة على جانب واحد مملوء بالرقائق أو كلا الجانبين (فردي أو مزدوج).
يوجد على طول الحافة السفلية لوحدة الذاكرة الكثير من الموصلات المطلية بالذهب، ويحتوي هذا النوع من الذاكرة على 240 منها في المجموع (120 لكل جانب). توفر هذه الطاقة وإشارات البيانات للرقائق.
إنها ملونة بهذا الشكل لتشجيعك على استخدام اللوحة الأم فيما يسمى وضع قناة الذاكرة المزدوجة- باستخدام كل من وحدات التحكم في نفس الوقت، يتم زيادة الأداء العام لنظام الذاكرة. لنفترض أن لديك وحدتي ذاكرة وصول عشوائي (RAM)، كل واحدة بحجم 8 جيجابايت. بغض النظر عن الفتحات التي تضعها فيها، سيكون لديك دائمًا إجمالي 16 جيجا بايت من الذاكرة المتوفرة.
ومع ذلك، إذا قمت بوضع كلتا الوحدتين في كلتا الفتحتين السوداء (أو كلتا الفتحتين الرمادية)، فستحتوي وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي على ضعف المسارات الممكنة للوصول إلى تلك الذاكرة. قم بذلك بالطريقة الأخرى (وحدة واحدة في كل لون) وسيضطر النظام إلى الوصول إلى الذاكرة باستخدام وحدة تحكم واحدة فقط في الذاكرة. نظرًا لأنه لا يمكنه إدارة سوى مسار واحد في كل مرة، فليس من الصعب رؤية كيف لا يساعد ذلك في الأداء.
تستخدم تركيبة وحدة المعالجة المركزية/ اللوحة الأم هذه رقائق DDR3 SDRAM (الإصدار 3 لمعدل البيانات المزدوج، وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكي المتزامن) وكل مقبس يحمل SIMM أو DIMM. الجزء "IMM" يرمز إلى وحدة الذاكرة المضمنة، يشير الحرفان S و D إلى المكان الذي تحتوي فيه الوحدة على جانب واحد مملوء بالرقائق أو كلا الجانبين (فردي أو مزدوج).
يوجد على طول الحافة السفلية لوحدة الذاكرة الكثير من الموصلات المطلية بالذهب، ويحتوي هذا النوع من الذاكرة على 240 منها في المجموع (120 لكل جانب). توفر هذه الطاقة وإشارات البيانات للرقائق.
تسمح لك الوحدات الأكبر حجمًا بالحصول على ذاكرة أكبر، ولكن الإعداد الكامل محدود بواسطة المسامير الموجودة على وحدة المعالجة المركزية (ما يقرب من نصف المسامير 1150 في هذا المثال مخصصة للتعامل مع رقائق الذاكرة هذه) ومساحة لجميع الآثار أو الأسلاك الكهربائية في اللوحة الأم.
ظلت صناعة الكمبيوتر عالقة في استخدام 240 مسمارا على وحدات الذاكرة منذ عام 2004 ولا تظهر أي علامات على التغيير في أي وقت قريب. لتحسين أداء الذاكرة، تعمل الرقائق بشكل أسرع مع إصدار كل إصدار جديد. في المثال الذي ننظر إليه، يمكن لكل من وحدات التحكم في ذاكرة وحدة المعالجة المركزية إرسال واستقبال 64 بتًا من البيانات لكل دورة ساعة. لذلك مع جهازي تحكم، ستحتوي بطاقات الذاكرة على 128 مسمارا مخصصًا لنقل المعلومات. فلماذا 240 مسمارا؟
يمكن لكل شريحة ذاكرة على DIMM (إجمالي 16، 8 لكل جانب) نقل 8 بت لكل دورة ساعة. هذا يعني أن كل شريحة تحتاج إلى 8 مسامير، فقط لنقل البيانات، ومع ذلك، تشترك شريحتان في نفس مسامير البيانات، لذا فإن 64 فقط من 240 عبارة عن شرائح بيانات. المسامير 176 المتبقية مطلوبة لأغراض التوقيت والمرجعية، ونقل عناوين البيانات (موقع مكان البيانات على الوحدة)، والتحكم في الرقائق، وتوفير الطاقة الكهربائية.
لذلك يمكنك أن ترى أن وجود أكثر من 240 مسمارا لن يؤدي بالضرورة إلى تحسين الأمور!
ذاكرة الوصول العشوائي RAM ليست الشيء الوحيد الذي يتم توصيله بوحدة المعالجة المركزية
يتم توصيل ذاكرة النظام مباشرة بالمعالج المركزي لتعزيز الأداء، ولكن هناك مآخذ أخرى على اللوحة الأم موصولة قليلاً مثل هذا (وللسبب نفسه). يستخدمون تقنية اتصال تسمى PCI Express (اختصارًا PCIe) وكل وحدة معالجة مركزية حديثة بها وحدة تحكم PCIe مضمنة فيها.
يمكن لوحدات التحكم هذه التعامل مع اتصالات متعددة (يشار إليها عادةً باسم المسارات lanes)، على الرغم من أنها نظام "من نقطة إلى نقطة point-to-point"، مما يعني أن الممرات الموجودة في المقبس غير مشتركة مع أي جهاز آخر. في مثالنا، تحتوي وحدة التحكم PCI Express الخاصة بوحدة المعالجة المركزية على 16 مسارًا.
توضح الصورة أدناه 3 مآخذ: الأعلى هما PCI Express، بينما الجزء السفلي هو نظام أقدم بكثير يسمى PCI (مرتبط بـ PCIe، ولكنه أبطأ كثيرًا). يسمى الصغير في الأعلى PCIEX1_1 لأنه مقبس ذو حارة واحدة، واحد تحته هو مقبس 16 مسارا.
ظلت صناعة الكمبيوتر عالقة في استخدام 240 مسمارا على وحدات الذاكرة منذ عام 2004 ولا تظهر أي علامات على التغيير في أي وقت قريب. لتحسين أداء الذاكرة، تعمل الرقائق بشكل أسرع مع إصدار كل إصدار جديد. في المثال الذي ننظر إليه، يمكن لكل من وحدات التحكم في ذاكرة وحدة المعالجة المركزية إرسال واستقبال 64 بتًا من البيانات لكل دورة ساعة. لذلك مع جهازي تحكم، ستحتوي بطاقات الذاكرة على 128 مسمارا مخصصًا لنقل المعلومات. فلماذا 240 مسمارا؟
يمكن لكل شريحة ذاكرة على DIMM (إجمالي 16، 8 لكل جانب) نقل 8 بت لكل دورة ساعة. هذا يعني أن كل شريحة تحتاج إلى 8 مسامير، فقط لنقل البيانات، ومع ذلك، تشترك شريحتان في نفس مسامير البيانات، لذا فإن 64 فقط من 240 عبارة عن شرائح بيانات. المسامير 176 المتبقية مطلوبة لأغراض التوقيت والمرجعية، ونقل عناوين البيانات (موقع مكان البيانات على الوحدة)، والتحكم في الرقائق، وتوفير الطاقة الكهربائية.
لذلك يمكنك أن ترى أن وجود أكثر من 240 مسمارا لن يؤدي بالضرورة إلى تحسين الأمور!
ذاكرة الوصول العشوائي RAM ليست الشيء الوحيد الذي يتم توصيله بوحدة المعالجة المركزية
يتم توصيل ذاكرة النظام مباشرة بالمعالج المركزي لتعزيز الأداء، ولكن هناك مآخذ أخرى على اللوحة الأم موصولة قليلاً مثل هذا (وللسبب نفسه). يستخدمون تقنية اتصال تسمى PCI Express (اختصارًا PCIe) وكل وحدة معالجة مركزية حديثة بها وحدة تحكم PCIe مضمنة فيها.
يمكن لوحدات التحكم هذه التعامل مع اتصالات متعددة (يشار إليها عادةً باسم المسارات lanes)، على الرغم من أنها نظام "من نقطة إلى نقطة point-to-point"، مما يعني أن الممرات الموجودة في المقبس غير مشتركة مع أي جهاز آخر. في مثالنا، تحتوي وحدة التحكم PCI Express الخاصة بوحدة المعالجة المركزية على 16 مسارًا.
توضح الصورة أدناه 3 مآخذ: الأعلى هما PCI Express، بينما الجزء السفلي هو نظام أقدم بكثير يسمى PCI (مرتبط بـ PCIe، ولكنه أبطأ كثيرًا). يسمى الصغير في الأعلى PCIEX1_1 لأنه مقبس ذو حارة واحدة، واحد تحته هو مقبس 16 مسارا.
إذا قمت بالتمرير للخلف وإلقاء نظرة على اللوحة الأم بأكملها مرة أخرى، يمكنك أن ترى أن هناك:
2x PCI Express 1 lane sockets
3x PCI Express 16 lane sockets
2x PCI sockets
2x PCI sockets
ولكن إذا كانت وحدة التحكم في وحدة المعالجة المركزية تحتوي على 16 مسارا فقط، فما الذي يحدث؟ بادئ ذي بدء، يتم توصيل PCIEX16_1 و PCIEX16_2 فقط بوحدة المعالجة المركزية- الثالثة، والمقبسان المفردان متصلان بمعالج آخر على اللوحة الأم. ثانيًا، إذا كان كلا المقبسين ممتلئين بأجهزة تستخدم 16 مسارا من PCIe، فستخصص وحدة المعالجة المركزية 8 مسارات فقط لكل منهما.
هذا هو الحال بالنسبة لجميع وحدات المعالجة المركزية اليوم، لديهم عدد محدود من المسارات Lanes، لذلك كلما تم توصيل المزيد من الأجهزة بوحدة المعالجة المركزية، يحصل كل واحد على عدد أقل من المسارات للعمل معها.
تكوينات وحدة المعالجة المركزية واللوحة الأم المختلفة لها طريقتها الخاصة في التعامل مع هذا. على سبيل المثال، تحتوي اللوحة الأم Gigabyte's B450M Gaming على مقبس PCIe 16 lane، ومقبس PCIe 4 lane ومقبس M.2 يستخدم 4 مسارات PCIe. مع توفر 16 مسارًا فقط من وحدة المعالجة المركزية، فإن استخدام أي مأخذين سيجبر المسار الأكبر x16 على أن يتم تغطيته بـ 8 مسارات.
إذن ما نوع الأشياء التي تستخدم تلك المقابس؟ الخيارات الأكثر شيوعًا هي:
هذا هو الحال بالنسبة لجميع وحدات المعالجة المركزية اليوم، لديهم عدد محدود من المسارات Lanes، لذلك كلما تم توصيل المزيد من الأجهزة بوحدة المعالجة المركزية، يحصل كل واحد على عدد أقل من المسارات للعمل معها.
تكوينات وحدة المعالجة المركزية واللوحة الأم المختلفة لها طريقتها الخاصة في التعامل مع هذا. على سبيل المثال، تحتوي اللوحة الأم Gigabyte's B450M Gaming على مقبس PCIe 16 lane، ومقبس PCIe 4 lane ومقبس M.2 يستخدم 4 مسارات PCIe. مع توفر 16 مسارًا فقط من وحدة المعالجة المركزية، فإن استخدام أي مأخذين سيجبر المسار الأكبر x16 على أن يتم تغطيته بـ 8 مسارات.
إذن ما نوع الأشياء التي تستخدم تلك المقابس؟ الخيارات الأكثر شيوعًا هي:
16 lanes = graphics card
4 lanes = solid state drives (SSD storage)
1 lane = sound cards, network adapters
4 lanes = solid state drives (SSD storage)
1 lane = sound cards, network adapters
يمكنك أن ترى الفرق بين الموصلات في الصورة أعلاه. تحتوي بطاقة الرسومات على 16 مسارًا أطول، مقارنة بالإعداد الصغير ذي المسار الواحد لبطاقة الصوت. يحتوي الأخير على بيانات أقل بكثير من السابق، لذا فهو لا يحتاج إلى كل تلك المسارات الإضافية.
في مثال اللوحة الأم لدينا، مثل كل الآخرين، لديه الكثير من المقابس والوصلات لإدارتها، وبالتالي تحصل وحدة المعالجة المركزية على يد المساعدة من معالج آخر.
دعونا نتوجه جنوبا ونعبر الجسر Let's head south and cross the bridge
إذا عدنا إلى الوراء 15 عامًا أو نحو ذلك، وألقينا نظرة على اللوحات الأم من تلك الحقبة، فهناك شريحتان إضافيتان مدمجتان في هذه اللوحات لدعم وحدة المعالجة المركزية. كان يطلق عليهم معًا مجموعة شرائح (عادةً ما تكون متسلسلة بمجموعة شرائح)، وكان يطلق عليهم بشكل فردي اسم شرائح Northbridge (NB) و Southbridge (SB).
الأول يتعامل مع ذاكرة النظام وبطاقة الرسومات، بينما يعالج الأخير البيانات والتعليمات لكل شيء آخر.
في مثال اللوحة الأم لدينا، مثل كل الآخرين، لديه الكثير من المقابس والوصلات لإدارتها، وبالتالي تحصل وحدة المعالجة المركزية على يد المساعدة من معالج آخر.
دعونا نتوجه جنوبا ونعبر الجسر Let's head south and cross the bridge
إذا عدنا إلى الوراء 15 عامًا أو نحو ذلك، وألقينا نظرة على اللوحات الأم من تلك الحقبة، فهناك شريحتان إضافيتان مدمجتان في هذه اللوحات لدعم وحدة المعالجة المركزية. كان يطلق عليهم معًا مجموعة شرائح (عادةً ما تكون متسلسلة بمجموعة شرائح)، وكان يطلق عليهم بشكل فردي اسم شرائح Northbridge (NB) و Southbridge (SB).
الأول يتعامل مع ذاكرة النظام وبطاقة الرسومات، بينما يعالج الأخير البيانات والتعليمات لكل شيء آخر.
تُظهر الصورة أعلاه، للوحة الأم ASRock 939SLI32، بوضوح شرائح NB/SB- كلاهما مخفي تحت خافضات حرارة من الألومنيوم، ولكن الأقرب إلى مقبس وحدة المعالجة المركزية في منتصف الصورة هو Northbridge. بعد سنوات قليلة من ظهور هذا المنتج، أصدرت كل من Intel و AMD وحدات المعالجة المركزية التي تم دمج NB في المعالج المركزي.
على الرغم من ذلك، ظل جسر Southbridge منفصلاً ومن المحتمل أن يكون كذلك في المستقبل المنظور. ومن المثير للاهتمام أن كل من مصنعي وحدات المعالجة المركزية قد توقفوا عن تسميته SB وغالبًا ما يشيرون إليه على أنه مجموعة الشرائح (الاسم المناسب لشركة Intel هو PCH، لوحة تحكم النظام الأساسي platform controller hub)، على الرغم من أنها مجرد شريحة واحدة!
في مثالنا الأكثر حداثة من Asus، تمت تغطية SB أيضًا بمبدد حرارة، لذلك دعنا نخرجه ونلقي نظرة على المعالج الإضافي.
على الرغم من ذلك، ظل جسر Southbridge منفصلاً ومن المحتمل أن يكون كذلك في المستقبل المنظور. ومن المثير للاهتمام أن كل من مصنعي وحدات المعالجة المركزية قد توقفوا عن تسميته SB وغالبًا ما يشيرون إليه على أنه مجموعة الشرائح (الاسم المناسب لشركة Intel هو PCH، لوحة تحكم النظام الأساسي platform controller hub)، على الرغم من أنها مجرد شريحة واحدة!
في مثالنا الأكثر حداثة من Asus، تمت تغطية SB أيضًا بمبدد حرارة، لذلك دعنا نخرجه ونلقي نظرة على المعالج الإضافي.
هذه الشريحة عبارة عن وحدة تحكم متقدمة، تتعامل مع أنواع وأعداد متعددة من الاتصالات. على وجه التحديد، إنها مجموعة Intel Z97 chipset وتقدم الميزات التالية:
8 PCI Express lanes (version 2.0 PCIe)
كما أن لديها محول شبكة متكامل، وشريحة صوت مدمجة، وإخراج شاشة VGA، ومجموعة كاملة من أنظمة التوقيت والتحكم الأخرى. ستحتوي اللوحات الأم الأخرى على مجموعات شرائح أساسية/ متقدمة أكثر (توفر المزيد من مسارات PCIe، على سبيل المثال) ولكن بشكل عام، تقدم معظم الشرائح نفس النوع من الميزات.
بالنسبة لهذه اللوحة الأم تحديدًا، هذا هو المعالج الذي يتعامل مع فتحات PCIe ذات المسار الفردي، وفتحة 16 مسارًا الثالثة، وفتحة M.2. مثل العديد من الشرائح الحديثة، فإنه يتعامل مع كل هذه الاتصالات المختلفة باستخدام مجموعة من المنافذ عالية السرعة التي يمكن تحويلها إلى PCI Express أو USB أو SATA أو الشبكات، اعتمادًا على ما يتم توصيله في ذلك الوقت. هذا، للأسف، يضع حدًا لعدد الأجهزة المتصلة باللوحة الأم، على الرغم من كل تلك المقابس.
بالنسبة لهذه اللوحة الأم تحديدًا، هذا هو المعالج الذي يتعامل مع فتحات PCIe ذات المسار الفردي، وفتحة 16 مسارًا الثالثة، وفتحة M.2. مثل العديد من الشرائح الحديثة، فإنه يتعامل مع كل هذه الاتصالات المختلفة باستخدام مجموعة من المنافذ عالية السرعة التي يمكن تحويلها إلى PCI Express أو USB أو SATA أو الشبكات، اعتمادًا على ما يتم توصيله في ذلك الوقت. هذا، للأسف، يضع حدًا لعدد الأجهزة المتصلة باللوحة الأم، على الرغم من كل تلك المقابس.
في حالة اللوحة الأم Asus الخاصة بنا، يتم تجميع منافذ SATA (المستخدمة لإرفاق محركات الأقراص الثابتة وأجهزة نسخ أقراص DVD وما إلى ذلك) كما هو موضح أعلاه بسبب هذا القيد. تستخدم الكتلة المكونة من 4 منافذ في الوسط اتصالات USB القياسية لمجموعة الشرائح، بينما يستخدم الاثنان الموجودان على اليسار بعضًا من هذه التوصيلات عالية السرعة.
لذلك إذا كنت تستخدم تلك الموجودة على اليسار، فستحتوي مجموعة الشرائح على عدد أقل من التوصيلات للمآخذ الأخرى. وينطبق الشيء نفسه على منافذ USB 3.0. يوجد دعم لما يصل إلى 6 أجهزة، لكن منفذين من هذه المنافذ سيأكلان أيضًا التوصيلات عالية السرعة.
لذلك إذا كنت تستخدم تلك الموجودة على اليسار، فستحتوي مجموعة الشرائح على عدد أقل من التوصيلات للمآخذ الأخرى. وينطبق الشيء نفسه على منافذ USB 3.0. يوجد دعم لما يصل إلى 6 أجهزة، لكن منفذين من هذه المنافذ سيأكلان أيضًا التوصيلات عالية السرعة.
يستخدم مقبس M.2، المستخدم لتوصيل تخزين SSD، النظام السريع أيضًا (إلى جانب فتحة PCI Express الثالثة ذات 16 مسارًا على اللوحة الأم)، ومع ذلك، في بعض مجموعات وحدة المعالجة المركزية/ اللوحة الأم، تتصل مآخذ M.2 مباشرة بوحدة المعالجة المركزية، حيث أن العديد من المنتجات الأحدث بها أكثر من 16 مسارًا لتوزيعها واستخدامها.
على طول الجانب الأيسر من اللوحة الأم، يوجد صف من الموصلات يُسمى عمومًا مجموعة الإدخال/ الإخراج (الإدخال/ الإخراج) وفي هذه الحالة، تتعامل شريحة Southbridge (أو مجموعة الشرائح) مع عدد قليل منها فقط:
على طول الجانب الأيسر من اللوحة الأم، يوجد صف من الموصلات يُسمى عمومًا مجموعة الإدخال/ الإخراج (الإدخال/ الإخراج) وفي هذه الحالة، تتعامل شريحة Southbridge (أو مجموعة الشرائح) مع عدد قليل منها فقط:
يعامل معالج الرسوميات المدمج في وحدة المعالجة المركزية مآخذ HDMI و DVI-D (أسفل الوسط) ولكن الباقي تتم إدارته بواسطة شرائح إضافية. تحتوي معظم اللوحات الأم على مجموعة من المعالجات الصغيرة الإضافية لإدارة جميع أنواع الأشياء، لذلك دعونا نلقي نظرة على بعضها.
رقائق إضافية لمساعدة إضافية Additional chips for additional help
تمتلك وحدات المعالجة المركزية والشرائح حدًا لما يمكنها دعمه أو الاتصال به، لذا فإن معظم مصنعي اللوحات الأم يقدمون منتجات ذات ميزات إضافية، وذلك بفضل استخدام الدوائر المتكاملة الأخرى. قد يكون هذا لتوفير منافذ SATA إضافية، على سبيل المثال، أو توفير اتصالات للأجهزة القديمة.
رقائق إضافية لمساعدة إضافية Additional chips for additional help
تمتلك وحدات المعالجة المركزية والشرائح حدًا لما يمكنها دعمه أو الاتصال به، لذا فإن معظم مصنعي اللوحات الأم يقدمون منتجات ذات ميزات إضافية، وذلك بفضل استخدام الدوائر المتكاملة الأخرى. قد يكون هذا لتوفير منافذ SATA إضافية، على سبيل المثال، أو توفير اتصالات للأجهزة القديمة.
لا تختلف اللوحة الأم Asus التي كنا نبحث عنها. على سبيل المثال، تتعامل شريحة Nuvoton NCT6791D مع جميع الموصلات الصغيرة للمراوح وأجهزة استشعار درجة الحرارة المدمجة في اللوحة، يدير معالج Asmedia ASM1083 بجانبه منفذي PCI القديمين، لأن شريحة Intel Z97 لا تحتوي على مثل هذه الإمكانية.
على الرغم من أن مجموعة شرائح Intel تحتوي على محول شبكة مدمج، إلا أنها تستخدم بعضًا من تلك التوصيلات عالية السرعة القيمة، لذا أضافت Asus شريحة Intel أخرى (I218V) لإدارة مقبس ethernet الأحمر الذي رأيناه في مجموعة الإدخال/ الإخراج. الصورة أعلاه لا تنصف مدى صغر حجم هذه الشريحة: إنها فقط 0.24 بوصة (6 مم) مربعة!
الشيء المعدني الفضي على شكل ملعب هو نوع من مذبذب بلوري الكوارتز Quartz Crystal Oscillator- فهو يوفر إشارة توقيت منخفضة التردد، لكي تظل رقاقة الشبكة متزامنة.
الشيء المعدني الفضي على شكل ملعب هو نوع من مذبذب بلوري الكوارتز Quartz Crystal Oscillator- فهو يوفر إشارة توقيت منخفضة التردد، لكي تظل رقاقة الشبكة متزامنة.
شيء آخر تقدمه هذه اللوحة الأم كإضافي هو شريحة للتعامل مع الصوت. نعم، تحتوي مجموعة شرائح Intel على معالج الصوت المدمج الخاص بها، ولكن تم تجاوزها لنفس النوع من الأسباب التي أدت إلى قيام Asus بإضافة شريحة منفصلة للشبكات وأن معظم الأشخاص يضيفون بطاقة رسومات لاستبدال معالج الرسومات المدمج في وحدة المعالجة المركزية. بمعنى آخر، الشريحة الإضافية أفضل!
ليست كل الرقائق الإضافية على اللوحة الأم تدور حول استبدال الشرائح المدمجة، فالعديد منها موجود لإدارة أو التحكم في تشغيل اللوحة بشكل عام.
ليست كل الرقائق الإضافية على اللوحة الأم تدور حول استبدال الشرائح المدمجة، فالعديد منها موجود لإدارة أو التحكم في تشغيل اللوحة بشكل عام.
هذه الشرائح الصغيرة هي مفاتيح PCI Express وتساعد وحدة المعالجة المركزية و Southbridge على إدارة موصلات PCIe ذات 16 مسارًا ، عندما يحتاجون إلى توزيع المسارات على المزيد من الأجهزة.
أصبحت اللوحات الأم ذات القدرة على رفع تردد التشغيل عن وحدات المعالجة المركزية (CPU) والشرائح وذاكرة النظام شائعة الآن، ويأتي العديد منها مع دوائر متكاملة إضافية لإدارة ذلك. في مثالنا للوحة، مظللة باللون الأحمر، تستخدم Asus تصميمها الخاص المسمى TPU (TurboV Processing Unit) التي تعدل سرعات الساعة والجهد إلى مستوى جيد من التحكم والتعديل.
جهاز Pm25LD512 الصغير المجاور له، والمظلل باللون الأزرق، عبارة عن شريحة ذاكرة فلاش تخزن إعدادات الساعة والجهد عند إيقاف تشغيل اللوحة الأم، لذلك لن تضطر إلى إعادتها في كل مرة تقوم فيها بتشغيل الكمبيوتر.
تحتوي كل لوحة أم مفردة على جهاز ذاكرة فلاش واحد على الأقل، وذلك لتخزين BIOS الخاص باللوحة الأم (نظام تشغيل تهيئة الأجهزة الأساسي الذي يجعل كل شيء يعمل قبل تحميل Windows و Linux و macOS وما إلى ذلك).
جهاز Pm25LD512 الصغير المجاور له، والمظلل باللون الأزرق، عبارة عن شريحة ذاكرة فلاش تخزن إعدادات الساعة والجهد عند إيقاف تشغيل اللوحة الأم، لذلك لن تضطر إلى إعادتها في كل مرة تقوم فيها بتشغيل الكمبيوتر.
تحتوي كل لوحة أم مفردة على جهاز ذاكرة فلاش واحد على الأقل، وذلك لتخزين BIOS الخاص باللوحة الأم (نظام تشغيل تهيئة الأجهزة الأساسي الذي يجعل كل شيء يعمل قبل تحميل Windows و Linux و macOS وما إلى ذلك).
يبلغ حجم شريحة Winbond فقط 8 ميجا بايت فقط، لكن هذا أكثر من كافٍ لاستيعاب كل البرامج المطلوبة. تم تصميم هذا النوع من ذاكرة الفلاش لاستخدام القليل جدًا من الطاقة عند الاستخدام والاحتفاظ ببياناتها لعقود.
عند تشغيل الكمبيوتر، يتم نسخ محتويات ذاكرة الفلاش مباشرة إلى ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية أو ذاكرة النظام، ثم تشغيلها من هناك، لتحقيق أقصى أداء. ومع ذلك، فإن الشيء الوحيد الذي لا تستطيع هذه الذاكرة الاحتفاظ به هو الوقت.
عند تشغيل الكمبيوتر، يتم نسخ محتويات ذاكرة الفلاش مباشرة إلى ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية أو ذاكرة النظام، ثم تشغيلها من هناك، لتحقيق أقصى أداء. ومع ذلك، فإن الشيء الوحيد الذي لا تستطيع هذه الذاكرة الاحتفاظ به هو الوقت.
تستخدم هذه اللوحة الأم، مثل أي لوحة أخرى، خلية CR2032 لتشغيل دائرة توقيت بسيطة، والتي تتعقب البيانات والوقت الخاص باللوحة الأم. بالطبع، لا تدوم قوة الخلية إلى الأبد وبمجرد أن تصبح مسطحة، فإن اللوحة الأم ستتحول إلى وقت/ تاريخ البدء في ذاكرة الفلاش.
وبالحديث عن القوة، هناك المزيد من الوصلات لذلك أيضًا!
أحضر لي القوة! Bring me the power
لتوفير الجهد والتيار المطلوب لتشغيل اللوحة الأم والعديد من الأجهزة المتصلة بها، سيكون لوحدة إمداد الطاقة بالكمبيوتر PSU عددًا من الموصلات القياسية لهذا الغرض. المفتاح الرئيسي هو مقبس 24-pin ATX12V الإصدار 2.4.
يعتمد مقدار التيار الذي يمكن استخلاصه من المسامير على PSU، لكن الفولتية مضبوطة في الصناعة على +3.3 و +5 و +12 فولت.
وبالحديث عن القوة، هناك المزيد من الوصلات لذلك أيضًا!
أحضر لي القوة! Bring me the power
لتوفير الجهد والتيار المطلوب لتشغيل اللوحة الأم والعديد من الأجهزة المتصلة بها، سيكون لوحدة إمداد الطاقة بالكمبيوتر PSU عددًا من الموصلات القياسية لهذا الغرض. المفتاح الرئيسي هو مقبس 24-pin ATX12V الإصدار 2.4.
يعتمد مقدار التيار الذي يمكن استخلاصه من المسامير على PSU، لكن الفولتية مضبوطة في الصناعة على +3.3 و +5 و +12 فولت.
يتم سحب الجزء الأكبر من التيار لوحدة المعالجة المركزية من مسامير 12 فولت، ولكن بالنسبة للأنظمة المتطورة الحديثة، فهذا لا يكفي. للتغلب على هذه المشكلة، يوجد موصل طاقة إضافي مكون من 8 مسامير يوفر أربع مجموعات أخرى من مسامير 12V لاستخدامها.
تحتوي الموصلات من PSU على أسلاك مشفرة بالألوان للمساعدة في تحديد الغرض من كل سلك، لكن المقابس الموجودة على اللوحة الأم لا تخبرك كثيرًا. فيما يلي رسم تخطيطي لمقبسي الطاقة:
توفر خطوط + 3.3V و +5 و + 12V الطاقة للمكونات المختلفة على اللوحة الأم نفسها، كما تعمل أيضًا على تشغيل وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الحيوية وأي أجهزة موصولة بمقابس التمديد مثل فتحات USB أو PCI Express. يحتاج أي شيء يستخدم منافذ SATA إلى الطاقة مباشرة من PSU، ومع ذلك، يمكن لمآخذ توصيل PCI Express توفير ما يصل إلى 75 واط فقط. إذا كان الجهاز يحتاج إلى طاقة أكثر من ذلك- هناك الكثير من بطاقات الرسومات- فسيحتاجون إلى توصيلهم بوحدة PSU مباشرة أيضًا.
ومع ذلك، هناك مشكلة أكبر من وجود ما يكفي من مسامير 12 فولت: لا تعمل وحدات المعالجة المركزية على هذا الجهد.
على سبيل المثال، وحدات المعالجة المركزية Intel المصممة للتشغيل على اللوحة الأم Asus Z97 تعمل على تشغيل الفولتية بين 0.7 و 1.4 فولت. إنه ليس جهدًا ثابتًا، لأن وحدات المعالجة المركزية الحالية تختلف في مقدار الجهد الذي تعمل عليه لتوفير الطاقة وتقليل الحرارة، لذلك عند التباطؤ على سطح المكتب ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الابتعاد بأقل من 0.8 فولت. ثم بعد تحميل جميع النوى بالكامل والعمل بعيدًا، يرتفع إلى 1.4 فولت أو أكثر.
تم تصميم وحدات الإمداد بالطاقة لتحويل جهد التيار المتردد الرئيسي (110 أو 230، حسب الدولة) إلى جهد ثابت للتيار المستمر، لذلك يجب استخدام دوائر إضافية لتخفيضها وتغييرها حسب الحاجة. تسمى هذه الدوائر وحدات تنظيم الجهد (اختصارًا VRM) ويمكن رصدها بسهولة على أي لوحة أم.
ومع ذلك، هناك مشكلة أكبر من وجود ما يكفي من مسامير 12 فولت: لا تعمل وحدات المعالجة المركزية على هذا الجهد.
على سبيل المثال، وحدات المعالجة المركزية Intel المصممة للتشغيل على اللوحة الأم Asus Z97 تعمل على تشغيل الفولتية بين 0.7 و 1.4 فولت. إنه ليس جهدًا ثابتًا، لأن وحدات المعالجة المركزية الحالية تختلف في مقدار الجهد الذي تعمل عليه لتوفير الطاقة وتقليل الحرارة، لذلك عند التباطؤ على سطح المكتب ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الابتعاد بأقل من 0.8 فولت. ثم بعد تحميل جميع النوى بالكامل والعمل بعيدًا، يرتفع إلى 1.4 فولت أو أكثر.
تم تصميم وحدات الإمداد بالطاقة لتحويل جهد التيار المتردد الرئيسي (110 أو 230، حسب الدولة) إلى جهد ثابت للتيار المستمر، لذلك يجب استخدام دوائر إضافية لتخفيضها وتغييرها حسب الحاجة. تسمى هذه الدوائر وحدات تنظيم الجهد (اختصارًا VRM) ويمكن رصدها بسهولة على أي لوحة أم.
يتكون كل VRM عادة من 4 مكونات:
2x MOSFETs - high current switching transistors (blue)
1x inductor - also known as a choke (purple)
1x capacitor (yellow)
1x inductor - also known as a choke (purple)
1x capacitor (yellow)
يمكنك قراءة المزيد حول كيفية عملها على Wikichip، لكن دعنا ننتقل باختصار إلى بعض الأشياء. عادةً ما يُطلق على كل وحدة VRM مرحلة والمراحل المتعددة مطلوبة، لأن واحدًا وحده لا يستطيع توفير تيار كافٍ لوحدة المعالجة المركزية الحديثة (تحتوي اللوحة الأم لدينا على 8 وحدات VRM، تسمى نظام 8 مراحل).
عادةً ما تتم إدارة وحدات VRM بواسطة شريحة منفصلة تراقب الجهاز وتبديل الوحدات حسب الجهد المطلوب. هذه تسمى وحدات تحكم مغير عرض النبض Pulse Width Modulator متعدد الأطوار، Asus تسميها EPU! تسخن كل هذه الأشياء عندما تعمل بعيدًا، لذلك غالبًا ما يتم تغطيتها بمبدد حرارة معدني للمساعدة في تبديد الطاقة المهدرة.
حتى وحدة المعالجة المركزية القياسية لسطح المكتب، مثل Intel i7-9700K، يمكنها سحب أكثر من 100A من التيار عند تحميلها بالكامل. أجهزة VRM فعالة للغاية، لكنها لا تستطيع تغيير الفولتية دون بعض الخسائر، جنبًا إلى جنب مع سحب التيار الكبير، ولديك وصفة جيدة لجعل الأشياء دافئة للغاية بالفعل.
إذا نظرت إلى الوراء من خلال هذه المقالة، فسترى أن هناك عددًا من وحدات VRM لوحدات DRAM أيضًا، ولكن نظرًا لأنها لا تستهلك نفس مقدار التيار تقريبًا مثل وحدة المعالجة المركزية، فإنها لا تصبح ساخنة (وبالتالي لا تحتاج إلى غرفة التبريد).
تلك القطع المزعجة الحمقاء! Those annoying fiddly bits
آخر الموصلات التي يجب التحدث عنها هي تلك التي تتحكم في التشغيل الأساسي للوحة الأم وتوصيل أجهزة أو ملحقات إضافية. توضح الصورة أدناه مجموعة أساسية من عناصر التحكم والأضواء ومسامير pins السماعة:
حتى وحدة المعالجة المركزية القياسية لسطح المكتب، مثل Intel i7-9700K، يمكنها سحب أكثر من 100A من التيار عند تحميلها بالكامل. أجهزة VRM فعالة للغاية، لكنها لا تستطيع تغيير الفولتية دون بعض الخسائر، جنبًا إلى جنب مع سحب التيار الكبير، ولديك وصفة جيدة لجعل الأشياء دافئة للغاية بالفعل.
إذا نظرت إلى الوراء من خلال هذه المقالة، فسترى أن هناك عددًا من وحدات VRM لوحدات DRAM أيضًا، ولكن نظرًا لأنها لا تستهلك نفس مقدار التيار تقريبًا مثل وحدة المعالجة المركزية، فإنها لا تصبح ساخنة (وبالتالي لا تحتاج إلى غرفة التبريد).
تلك القطع المزعجة الحمقاء! Those annoying fiddly bits
آخر الموصلات التي يجب التحدث عنها هي تلك التي تتحكم في التشغيل الأساسي للوحة الأم وتوصيل أجهزة أو ملحقات إضافية. توضح الصورة أدناه مجموعة أساسية من عناصر التحكم والأضواء ومسامير pins السماعة:
لدينا هنا:
1x soft power switch
1x reset switch
2x LED connectors
1x speaker connector
1x reset switch
2x LED connectors
1x speaker connector
مفتاح الطاقة "ناعم soft" لأنه لا يقوم بتشغيل وإيقاف تشغيل اللوحة الأم، بدلاً من ذلك، تقوم الدوائر الموجودة على اللوحة بمراقبة الجهد عبر المسامير المزدوجة للمفتاح وعندما يتم توصيلهما معًا (أي دائرة قصيرة)، ستعمل اللوحة الأم إما على التشغيل أو الإيقاف، اعتمادًا على حالتها الحالية. ينطبق الأمر نفسه على مفتاح إعادة التعيين reset switch، ما عدا هنا، سيتم إيقاف تشغيل اللوحة الأم دائمًا ، ثم إعادة تشغيلها على الفور مرة أخرى.
بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن مفتاح إعادة الضبط وموصلات LED ومكبرات الصوت ليست ضرورية تمامًا ولكنها تساعد في توفير التحكم الأساسي والمعلومات حول اللوحة.
تحتوي معظم اللوحات الأم على مجموعة مماثلة من الموصلات الإضافية كما هو موضح أعلاه- من اليسار إلى اليمين، لدينا:
- موصل لوحة الصوت Audio panel connector- إذا كانت علبة الكمبيوتر تحتوي على مقابس سماعة رأس/ ميكروفون مدمجة فيه، فيمكن توصيلها بشريحة الصوت المدمجة.
- موصل الصوت الرقمي Digital audio connector- نفس موصل الصوت الآخر ، ولكن لـ S/PDIF.
- BIOS clear jumper- يسمح هذا بإعادة تعيين BIOS إلى إعدادات المصنع الافتراضية. يوجد أيضًا موصل مسبار حراري مخفي خلفه.
- موصل وحدة النظام الأساسي الموثوق Trusted Platform Module connector- يُستخدم للمساعدة في جعل اللوحة الأم والنظام أكثر أمانًا.
- موصل المنفذ التسلسلي (COM) Serial Port connector- واجهة قديمة.
كما تم لصقها عبر هذه اللوحة الأم، ولكن لم يتم عرضها، على توصيلات المراوح ومنافذ USB الإضافية. لن تحتوي كل لوحة أم على كل هذه الأشياء ولكن الكثير منها يعمل.
ربط كل هذا معا Connecting all of this together
قبل أن ننتهي من إلقاء نظرة على تشريح اللوحة الأم، لنتحدث بإيجاز عن كيفية توصيل جميع هذه الأجهزة والموصلات معًا. لقد ذكرنا الآثار بالفعل ولكن ما هي بالضبط؟
ببساطة، إنها شرائح صغيرة من النحاس. يمكنك رؤية بعضها باللون الأسود أدناه للحصول على مظهر أفضل. ومع ذلك، هذا ليس سوى عدد قليل من الآلاف من الآثار المطلوبة. يتم وضع الباقي بين الطبقات المتعددة التي تشكل لوحة الدائرة الكاملة.
- موصل لوحة الصوت Audio panel connector- إذا كانت علبة الكمبيوتر تحتوي على مقابس سماعة رأس/ ميكروفون مدمجة فيه، فيمكن توصيلها بشريحة الصوت المدمجة.
- موصل الصوت الرقمي Digital audio connector- نفس موصل الصوت الآخر ، ولكن لـ S/PDIF.
- BIOS clear jumper- يسمح هذا بإعادة تعيين BIOS إلى إعدادات المصنع الافتراضية. يوجد أيضًا موصل مسبار حراري مخفي خلفه.
- موصل وحدة النظام الأساسي الموثوق Trusted Platform Module connector- يُستخدم للمساعدة في جعل اللوحة الأم والنظام أكثر أمانًا.
- موصل المنفذ التسلسلي (COM) Serial Port connector- واجهة قديمة.
كما تم لصقها عبر هذه اللوحة الأم، ولكن لم يتم عرضها، على توصيلات المراوح ومنافذ USB الإضافية. لن تحتوي كل لوحة أم على كل هذه الأشياء ولكن الكثير منها يعمل.
ربط كل هذا معا Connecting all of this together
قبل أن ننتهي من إلقاء نظرة على تشريح اللوحة الأم، لنتحدث بإيجاز عن كيفية توصيل جميع هذه الأجهزة والموصلات معًا. لقد ذكرنا الآثار بالفعل ولكن ما هي بالضبط؟
ببساطة، إنها شرائح صغيرة من النحاس. يمكنك رؤية بعضها باللون الأسود أدناه للحصول على مظهر أفضل. ومع ذلك، هذا ليس سوى عدد قليل من الآلاف من الآثار المطلوبة. يتم وضع الباقي بين الطبقات المتعددة التي تشكل لوحة الدائرة الكاملة.
قد تحتوي اللوحات الأم البسيطة والرخيصة على 4 طبقات فقط، ولكن معظمها اليوم بها 6 أو 8- إضافة المزيد من الطبقات لا تجعل الأمور أفضل تلقائيًا. يتعلق الأمر بعدد الآثار الموجودة بشكل إجمالي ومدى أهمية إبقائها منفصلة ومعزولة لمنعها من التدخل مع بعضها البعض.
يستخدم مصممو اللوحات الأم برنامجًا لمساعدتهم على إيجاد أفضل الطرق لكل هذه الآثار، غالبًا ما يقوم المهندسون ذوو الخبرة بتعديل التصميم، على الرغم من ذلك، بناءً على أدلة من التحقيقات العملية. ها هو الفيديو التالي للتعرف على كيفية معالجة توجيه الآثار في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
نظرًا لأن اللوحات الأم عبارة عن لوحات الدوائر المطبوعة (Printed Circuit Boards PCBs) كبيرة فقط، فمن الممكن إنشاء لوحاتك الخاصة، وإذا كنت تريد فكرة عن كيفية القيام بذلك، فقم بقراءة هذا البرنامج التعليمي الممتاز لتصنيع PCBs.
إنها قصة مختلفة لإنتاج اللوحات الأم على نطاق صناعي، بالطبع، لتكوين فكرة عن مدى تعقيد كل هذا، تحقق من مقطعي الفيديو أدناه. الأول هو كيفية تصميم وتصنيع لوحات الدوائر بشكل عام، الثاني يوضح لك عملية التجميع الرئيسية للوحة الأم النموذجية. استمتع!
الكلمات الأخيرة
إذن فهناك: تشريح للوحة الأم الحديثة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. إنها لوحات دوائر كبيرة ومعقدة ومليئة بالمعالجات والمفاتيح والموصلات وشرائح الذاكرة. هناك الكثير من التقنيات المثيرة للاهتمام قيد الاستخدام، لكننا غالبًا ما ننسى عنها، لأنها موجودة في علبة المكونات.
ترقبوا المزيد من دروس التشريح!
يستخدم مصممو اللوحات الأم برنامجًا لمساعدتهم على إيجاد أفضل الطرق لكل هذه الآثار، غالبًا ما يقوم المهندسون ذوو الخبرة بتعديل التصميم، على الرغم من ذلك، بناءً على أدلة من التحقيقات العملية. ها هو الفيديو التالي للتعرف على كيفية معالجة توجيه الآثار في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
نظرًا لأن اللوحات الأم عبارة عن لوحات الدوائر المطبوعة (Printed Circuit Boards PCBs) كبيرة فقط، فمن الممكن إنشاء لوحاتك الخاصة، وإذا كنت تريد فكرة عن كيفية القيام بذلك، فقم بقراءة هذا البرنامج التعليمي الممتاز لتصنيع PCBs.
إنها قصة مختلفة لإنتاج اللوحات الأم على نطاق صناعي، بالطبع، لتكوين فكرة عن مدى تعقيد كل هذا، تحقق من مقطعي الفيديو أدناه. الأول هو كيفية تصميم وتصنيع لوحات الدوائر بشكل عام، الثاني يوضح لك عملية التجميع الرئيسية للوحة الأم النموذجية. استمتع!
الكلمات الأخيرة
إذن فهناك: تشريح للوحة الأم الحديثة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. إنها لوحات دوائر كبيرة ومعقدة ومليئة بالمعالجات والمفاتيح والموصلات وشرائح الذاكرة. هناك الكثير من التقنيات المثيرة للاهتمام قيد الاستخدام، لكننا غالبًا ما ننسى عنها، لأنها موجودة في علبة المكونات.
ترقبوا المزيد من دروس التشريح!
