11. Az alaplap és részei, az eszközök alaplapra történő csatlakoztatásának módjai Az alaplap részei, az egyes részek funkciói Az alaplapon (motherboard) a számítógép működéséhez elengedhetetlen áramkörök találhatóak meg, egy részük fixen beforrasztva (pl.: BIOS), más részük pedig csatlakozókban elhelyezve (pl.: processzor, memória). Az alaplap biztosítja az áramkörök közötti kommunikációt és a rajta található csatlakozók révén modulárisan bővíthetővé teszi a számítógépet. Az alaplap az egyik legmeghatározóbb egysége a számítógépnek, hiszen hiába a gyors processzor, sok a memória és minőségi a videokártya, ha olcsó, gyenge teljesítményű, vagy optimalizálatlan alaplapra van illesztve. Napjainkban az alaplapok ATX (Advanced Technology eXtended) szabvány szerint készülnek. Ennek köszönhetően váltak alapvetővé a hátlapi csatlakozók, valamint kötelezővé az USB és a PS/2-es portok (billentyűzet és egér) felszerelése is (bár utóbbi már kezd kiszorulni az USB terjedése miatt). Az ATX-nek köszönhetően már nem kell a számítógép kikapcsolásához megnyomni a kikapcsoló gombot (mint korábban), a számítógép automatikusan képes teljesen kikapcsolni. Legismertebb alaplap gyártók: Hewlett-Packard (HP), ASUS, ASRock, Gigabyte, MSI Az alaplap felépítése: Az alaplap különböző elemekből épül fel, amiknek nemcsak helyet ad, hanem a közöttük zajló adatforgalmat is megvalósítja (a buszrendszer segítségével) Emellett meghatározza, hogy milyen típusú processzort, memóriát és bővítőkártyákat helyezhetünk a számítógépbe. Alaplapon található egységek: • Processzor foglalat: a processzor helye. Ugyanabban a foglalatba többféle CPU is elhelyezhető, de a foglalat meghatározza, milyen típusú CPU-k helyezhetőek el benne. • Memória foglalatok: Az ebben elhelyezett memóriamodulok száma és kapacitása határozza meg az operatív tár (RAM) kapacitását, illetve a foglalat határozza meg, hogy melyik generációs DDR RAM-okat csatlakoztathatjuk. • Buszrendszer: A busz az alaplapon lévő közösen használt vezetékrendszer, melyre rácsatlakoznak a számítógép legfontosabb hardver elemei (processzor, memória, bővítőkártyák). Ez felel a kommunikációért a rá csatlakozó összes eszköz között. Háromféle busz vezeték létezik: ◦ adatbusz: az adatok küldésére és fogadására ◦ címbusz: az alaplapra csatlakoztatott eszközök címzésére (pl.: memória) ◦ vezérlőbusz: a vezérlőjelek továbbítására (pl.: órajel) Megkülönböztetünk belső buszrendszert, amely a processzoron belüli adatátvitelért felelős, illetve külső buszrendszert, mely a processzor és a perifériák közötti adatátvitelt végzi. A külső rendszerint lassabb a belsőnél. A buszrendszernek három fő jellemzője van, melyek az egész számítógép teljesítményére nagy hatással vannak: ◦ buszszélesség, vezetékek száma (32 vagy 64 bit) ◦ működési frekvencia (MHz): órajel frekvencia a működés ütemezésére ◦ adatátviteli sebesség (MB/s) • Bővítőkártyák csatlakozói: Ide csatlakoztatható a videokártya, hangkártya és hálózati kártya (ha nem integrált), vagy a WIFI kártya.
• BIOS: Tartalmazza az alaplapra vonatkozó adatokat, beállításokat. Az alaplap foglalataiba helyezett, vagy a már integrált eszközök és a csatolófelületekhez illesztett perifériák felismerésében és operációs rendszerhez illesztésében van kiemelkedő szerepe. A BIOS egy EEPROM chip, mely frissíthető, hogy az újabb eszközökkel is kompatibilis legyen. A BIOS beállításait az úgynevezett CMOS memória tárolja. • Akkumulátor: Mivel a CMOS-RAM felejtő memória, ezért saját áramforrásra van szükséges, ami általában egy, az alaplapra szerelt, elem, amit ebben az esetben akkumulátornak hívnak. • Órajel generátor: Az általa előállított órajel ütemezi a számítógép működését, azaz adja az „ütemet” a feladatok elvégzéséhez. • Chipset vagy chipkészlet: A processzorhoz hasonló bonyolult áramkör, mely általában két integrált áramkörből (IC) áll: az északi hídból (north bridge), és a déli hídból (south bridge). Az északi híd biztosítja a kapcsolatot a processzor, az operatív tár (RAM) és a videokártya között, mely utóbbi lehet hídba integrált, illetve alaplapi csatlakozóba illesztett bővítőkártya. Adatátvitel szempontjából az északi híd jóval jelentősebb, mint déli, ugyanis ez adja meg a sebességet, amihez a memória és a videokártya is igazodik (azaz az egész rendszer teljesítménye). A mai alaplapok északi hídja meglehetősen nagy adatátvitelt valósít meg, ezért szükségessé vált a hűtése is. Az alaplapon elhelyezett hűtőbordák alatt mindig a híd chipje található. A déli híd a jóval lassabb átvitelű eszközökért felel, azaz az alaplapra integrált vagy csatlakoztatott eszközökért, a külső csatlakozók működéséért, illetve az energiagazdálkodással kapcsolatos feladatai is vannak. A két híd kapcsolatban áll egymással, mivel a déli híd nem áll közvetlen kapcsolatban a processzorral, az északi hídon keresztül kommunikál vele. • Külső csatlakozók: A különböző perifériák csatlakoztatására szolgáló csatlakozók.
Alaplapon található külső csatlakozók A különböző perifériák (különböző) csatlakozói, melyek a számítógépház hátoldalán találhatóak. Lehetnek alaplapra integrált eszközök, vagy bővítőkártya csatlakozók (a régebbi alaplapokon egyéb csatlakozók (soros, párhuzamos) is előfordulnak): • USB (Universal Serial Bus) csatlakozó: nagy sebességű, soros átvitelt lehetővé tevő buszrendszer. Csatlakoztatható rá többek között pendrive, külső merevlemez, nyomtató, egér, billentyűzet. Mivel egyre több eszköz csatlakoztatható USB-re, ezért legalább kettő (de inkább több) csatlakozót helyeznek el. Az adatátviteli sebességtől függően többfélét különböztetünk meg, napjainkban az USB-2 és az USB-3 elterjedt. Emellett az eszköz oldali csatlakozó alapján is többféle fajtája van, a PC-kben az USB-A, a nyomtatóknál USB-B, a fényképezőgépeknél USB-miniB, sok mobiltelefon használ USB-mikroB csatlakozót, de az újabb mobiltelefonoknál már USB-C típust használnak.
•
PS/2 csatlakozó: amelyik alaplapon még megtalálható, azon kettőt helyeztek el: egyet a billentyűzetnek (lila), egyet pedig az egérnek (zöld). Az USB elterjedésével egyre inkább kiszorulnak.
•
Hangkártya csatlakozók: integrált kártya esetén 3 szabványos, 3,5 mm-es jack aljzat található az alaplapon. Ezek: a hangszóró (speaker) csatlakozója (más néven line out) zöld színnel, a line in (azaz vonalbemenet, pl.: hangszer számítógépre kötéséhez) kék színnel és a mikrofon csatlakozója rózsaszínnel. A csatlakoztatható hangkártyák közül a modernebbek már általában különböző hangrendszereknek megfelelő hangélményt képesek előállítani, ehhez azonban további csatlakozók szükségesek (középső hangszóró és mélynyomó (narancssárga), hátsó hangszóró (fekete) és oldalsó hangszóró (szürke)).
•
Videokártya csatlakozó: Az alaplapokon általában egy VGA (Video Graphic Array) csatlakozó található a monitor csatlakoztatására. A jobb minőségű megjelenítés érdekében előfordulhat még HDMI (High Definition Multimedia Interface) csatlakozó is, ami képes egyszerre audio és video adatok átvitelére is.
•
Hálózati kártya csatlakozója: RJ-45-ös (Ethernet) csatlakozó, napjainkban 10/100/1000 MBps sebességű hálózati kártyákat szerelnek alaplapokra.
A belső eszközök alaplapra csatlakoztatási lehetőségei • Tápegység csatlakozója: az áramellátáshoz szükséges tápegység alaplapi csatlakoztatására. (Nagyobb fogyasztású videokártyáknak külön tápegység csatlakozójuk is lehet.) • Processzorfoglalat: csatlakozó a processzor számára. A legtöbb foglalat PGA (Pin Grid Array) kialakítású, azaz lyukak vannak rajta, amibe a processzor alján lévő „tűk” csatlakoznak. A másik verzió az LGA (Land Grid Array), amikor a foglalaton találhatóak a tűk, a processzoron pedig kis érintkezőpadok vannak. (Régebben voltak úgynevezett slot-ba helyeztető processzorok is, melyek kinézete hasonlít a bővítőkártyákéhoz.)
•
Memóriafoglalatok: A memória modulok megfelelő illesztésére szolgál. A különböző generációs DDR RAM-ok foglalatai különbözőek, tehát nem helyezhető egy DDR3 RAM DDR4-es foglalatba. A memória maximális kezelt órajelét régebben az északi híd határozta meg, mára ez a feladat a CPU dolga lett, ezért a memória órajelét a CPU-hoz érdemes választani. Bővítőkártya csatlakozók:
•
◦ AGP (Accelerated Graphics Port): 32 bites, nagy sebességű adatátvitelt lehetővé tevő csatlakozó, speciálisan a videokártyákhoz lett kifejlesztve. A PCIe nagy sebességével azonban nem tudta felvenni a versenyt. ◦ PCI (Peripherial Component Interconnect): A régebbi alaplapokon az AGP csatlakozó mellett volt található, általában 3-4 darab a videokártyán kívüli egyéb kártyák (hang, hálózati, TV tuner) csatlakoztatására, de a modernebb bővítőkártyák sebességéhez képest jóval lassabb. ◦ PCIe (PCI eExpress): A fizikai adatátvitel nagy sebességű soros kapcsolaton keresztül történik. PCI Expressnél egy switchen (kapcsoló) keresztül érik el a sínt (minden eszköz úgy látja, mintha saját külön sínnel rendelkezne). A switch gondoskodik a kapcsolatok létrehozásáról és a vezérli a sín adatforgalmát. Nagy sebessége miatt bármely bővítőkártya csatlakoztatható rá. Háttértárak/optikai meghajtók csatlakozói:
•
◦ IDE (Integrated Device Equipment) vagy későbbi nevén (P)ATA (párhuzamos ATA): Ez egy szabvány számítógépes csatlakoztatási felületet, mellyel egy számítógépen belüli tárolóeszközök (merevlemezek, CD- és DVD-írók) kapcsolhatóak össze. A kábelek vastagok, hosszuk erősen korlátozott, és az adatátviteli sebesség is kisebb, ezért a mai alaplapokon már nem található meg.
◦ SATA (Soros ATA): Egy számítógépes pont-pont kapcsolat, amelyet adatok továbbítására terveztek a számítógép és a tároló eszközök között (tipikusan merevlemezek (SSD-k is) és optikai meghajtók számára). Előnyei az IDE-vel szemben: vékonyabb adatkábel, nagyobb átviteli sebesség, jobb adatkapcsolat, és az eszközök kikapcsolás nélkül csatlakoztathatóak rá vagy választhatóak le róla (hot swap). A maximális adatátviteli sebesség alapján többféle verziója létezik.
