آناتومي گجت: مادربرد؛ مملو از فناوري هاي هيجان انگيز!

تقريباْ همه ي ما يك كاميپوتر در محل كار، مدرسه يا خانه داريم كه هركدام ممكن است به نوع مختلفي از آن بهره ببريم.به احتمال زياد شغل بسياري از مردم نيز به كامپيوتر يا اجزاي آن مرتبط است. اما چقدر از ساختار تشكيل دهنده ي يك كامپيوتر آگاه هستيد؟ آيا آن ها را مي شناسيد؟ تصور بسياري از ما اين است كه قطعه ي كليدي يك سيستم كامپيوتري پردازنده يا CPU است؛ يا تصوير مي كنيم كارت هاي گرافيك تنها قطعه ي مهمي است كه يك گيمر بايد به آن توجه كند. غافل از اينكه مادربرد قطعه ي اصلي و عامل اصلي كاركرد تمام اجزاي يك سيستم كامپيوتري است.بُردِ مادر يا مادربرد يا برداصلي (به انگليسي: Mainboard يا Motherboard) تخته مداري الكتريكي است كه بخش هاي گوناگون يك كامپيوتر، مانند واحد پردازنده مركزي (CPU)، حافظه دسترسي اتفاقي (RAM) و... روي آن سوار مي شوند و بخش هاي بسيار كاربردي و مهمي نظير بايوس (BIOS) در آن قرار گرفته اند. در اين مقاله مي خواهيم آناتومي و ساختار يك مادربرد را بررسي كنيم و قسمت هاي مختلف آن را تجزيه كنيم تا ببينيم هر قسمت از آن چه كاري انجام مي دهد.مادربرد و وظيفه آن چيست؟مادربرد دو هدف اصلي دارد: - اول اينكه انرژي الكتريكي را دراختيار هر كدام از اجزا قرار مي دهد. - دوم اينكه مسيري را فراهم مي كند تا اجزا بتوانند با يكديگر ارتباط برقرار كنند.اين دو هدف اصلي و مهم يك ماردبرد است كه تقريباْ تمام اجزاي تشكيل دهنده ي آن براي اجراي اين دو هدف كار مي كنند. اما نگه داري، تجزيه و تحليل و بازخورد عملكرد قطعات نيز از اهداف ديگر مادربردها هستند. در مادربردهاي مورد استفاده در رايانه هاي روميزي و لپ تاپ ها سوكت هايي براي پردازنده (CPU)، ماژول هاي حافظه (تقريباْ هميشه از نوع DRAM)، كارت هاي توسعه افزودني (مانند كارت گرافيك)، عامل ذخيره سازي، ورودي و خروجي و قطعاتي براي برقراري ارتباط با ساير سيستم هاي كاميپوتر و ساير سيستم ها وجود دارند.MotherBoard/مادربردمادربردهاي استاندارد تنها از نظر اندازه متفاوت هستند. اما استانداردهاي متنوع ديگري نيز وجود دارد كه سازندگان به رعايت آن ها تمايل دارند. البته هستند سازندگاني كه علاقه اي به رعايت استانداردها ندارند. سه اندازه ي اصلي و استاندارد مادربردها به شرح زير است: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)در اين مقاله ما آناتومي مادربرد استاندارد ATX (نمونه ي به كار رفته در دسكتاپ هاي متداول) را بررسي مي كنيم. تنها تفاوت بين مادربردهاي بزرگ و كوچك تعداد سوكت ها براي ارتباط قطعات بيشتر و ارائه ي برق و نيروي بيشتر است. به عبارتي مادربردهاي بزرگ تر سوكت و نيروي بيشتري ارائه مي دهند. در نظر داشته باشيد كه مادربرد بزرگ تر به كيس بزرگ تري نيز احتياج دارد و بدين ترتيب ابعاد كامپيوتر دسكتاپ نيز به شكل قابل توجي افزايش مي يابد. به همين دليل تنها در صورتي كه به درگاه و پورت هاي بيشتر احتياج داريد، به سراغ مادربرد هاي بزرگ و گران تر برويد.اما دقيقا مادربرد چيست؟مادربرد، يك برد مدار چاپي الكترونيكي است كه داراي كانكتور و سوكت هاي زيادي براي اتصال صدها قطعه و ايجاد اثر الكتريكي مابين آن ها است. از نظر تئوري مادربرد مورد نياز نيست. مي توان تمام قطعات را با استفاده از انبوهي از سيم هاي مختلف به هم متصل كرد. اما سيگنال ها باهم تداخل پيدا مي كنند؛ عملكرد آن وحشتناك خواهد بود و استفاده از اين روش تلفات قابل توجهي از نظر نيرو، انرژي و حتي قطعات خواهد داشت.براي اين بررسي مادربرد از نوع ATX و مدل Asus Z97-Pro Gamer در نظر گرفته شده است. همان طور كه در تصوير مي بينيد تمام اجزا و جزييات آن كاملاْ مشخص است. تقريباْ همه ي اجزاي آن در تمام مادربردهاي ديگر وجود دارد و تنها از نظر شكل و شمايل متفاوت هستند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردشايد در نگاه اول كمي سردرگم شويد. طبيعي است؛ پس بياييد اين تصوير را كنار بگذاريم و با دياگرامي ساده بررسي را شروع كنيم. با وجود سادگي مي بيند كه سوكت ها و كانكتورهاي زيادي براي بررسي وجود دارند. پس از مهم ترين آن ها شروع مي كنيم. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردسيم كشي مغز يك كامپيوتردياگرام ساختاري نگهدارنده ي CPU يا پردازنده LGA1150 نام دارد. البته اين نامي است كه اينتل براي سوكت نگهدارنده هاي خود بكار مي برد. LGA مخفف Land Grid Array است كه نوع متداولي از فناوري بسته بندي براي پردازنده ها و ديگر مدارهاي مجتمع است. همان طور كه در تصوير زير مي بينيد سيستم هاي LGA تعداد زيادي پين كوچك روي مادربرد دارند. اين پين ها وظيفه ي تأمين برق و ارتباط با پردازنده را به عهده دارند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردبراكت فلزي نام نگهدارنده ي است كه پردازنده را روي مادربرد نگه مي دارد. وقتي براكت را از روي مادربرد برمي داريم با تعداد زيادي پين مشاهده مي كنيم. مادربردها از نظر تعداد پين ها متفاوت هستند. به طور كلي هرچه پردازنده ها توانايي و قدرت بيشتري داشته باشند (از نظر تعداد هسته، مقدار حافظه نهان و...)، پين هاي بيشتري در سوكت يافت مي شود. وظيفه ي بيشتر پين ها براي ارسال و دريافت داده ها به ويژگي مهم بعدي اين مقاله است. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردمغزهاي بزرگ به حافظه هاي بزرگ نياز دارندنزديك ترين سوكت يا شكاف به پردازنده ها از نظر ارتباطي آنهايي هستند كه ماژول هاي DRAM، حافظه ي سيستم aka را در خود جاي داده اند. آن ها به طورمستقيم به پردازنده متصل شده اند و هيچ مانعي در مادربرد ميان پردازنده ها و حافظه ها قرار نمي گيرند. تعداد درگاه هاي DRAM به پردازنده بستگي دارد؛ زيرا كنترلر حافظه درون پردازنده ي مركزي قرار دارد.در مادربردي كه در حال بررسي آن هستيم، پردازنده ي كه روي آن سوار مي شود داراي دو كنترل كننده ي حافظه است كه هر كدام از آن ها دو حافظه را كنترل مي كنند؛ از اين رو در كل چهار سوكت وجود دارد. در اين مادربرد، سوكت هاي حافظه به گونه اي رنگي شده اند تا به كاربر اطلاع دهند كه كدام يك توسط كدام كنترلر مديريت مي شوند. آن ها معمولاً كانال هاي حافظه ناميده مي شوند؛ بنابراين كانال شماره يك، دو شكاف را كنترل مي كند و كانال شماره ي دو، كنترل دو مورد ديگر را به عهده دارد. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددر اين مادربرد خاص، رنگ درگاه ها كمي گيج كننده است و ممكن است كاربر را گيج كند؛ يكي از دو شيار سياه و خاكستري كنترل كننده ي حافظه هستند. شكاف سياه نزديك به سوكت پردازنده كانال شماره يك است و سياه يا خاكستري بعدي كانال شماره دو است.استفاده ي هم زمان از هر دو كنترلر عملكرد كلي سيستم حافظه را افزايش مي دهد. براي مثال اگر شما دو ماژول رم 8 گيگابايتي داريد، مهم نيست آن ها را در چه شكاف هايي قرار دهيد؛ هميشه 16 گيگابايت حافظه دردسترس خواهيد داشت. از طرف ديگر اگر هردو ماژول را در دو شكاف سياه (يا در دو شكاف خاكستري) قرار دهيد، پردازنده مسيرهاي ممكن براي دستيابي به آن حافظه را دو برابر مي كند. اگر هر ماژول را در هررنگ متفاوتي نصب كنيد، سيستم مجبور خواهد شد فقط با يك كنترل كننده به حافظه دسترسي پيدا كند.در تركيبي كه پردازنده/مادربرد از تراشه هاي DDR3 SDRAM (نرخ داده هاي دوبرابر نسخه ي 3، حافظه دستيابي تصادفي پويا هم زمان) استفاده مي كند، هر سوكت يك SIMM يا DIMM نگه مي دارد؛ قسمت "IMM" مخفف ماژول حافظه Inline است. منظور از S و D تكي و دوتايي است؛ اينكه ماژول داري يك طرف پر از تراشه باشد يا اينكه دو طرف پر از تراشه باشد؛ (Single or Dual).در امتداد لبه ي پاييني ماژول حافظه تعداد زيادي از اتصالات با روكش طلا وجود دارد؛ در اين نوع حافظه در مجموع 240 عدد از آن ها (در هر طرف 120) وجوددارد. اين اتصالات سيگنال هاي قدرت و داده را براي تراشه ها فراهم مي كنند. ماژول هاي بزرگتر امكان دسترسي به حافظه ي بيشتري را مي دهند. اما كل آماده سازي توسط پين هاي موجود روي پردازنده محدود مي شود. تقريباْ نيمي از 1150 پين موجود در مادربرد مورد بررسي ما براي كنترل تراشه هاي حافظه و فضاي لازم براي همه ي اثر يا سيم كشي هاي برق اختصاص داده شده است.  anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردصنعت كاميپوتر از سال 2004 همواره از 240 پين در ماژول هاي حافظه استفاده كرده است و هيچ نشاني از تغيير اين روند ديده نمي شود. تراشه هاي جديد با بهبود عملكرد حافظه سريع تر عمل مي كنند. در مادربرد مورد بررسي اين مقاله، هر يك از كنترل كننده هاي حافظه مي توانند 64 بيت «داده بر چرخه ساعت» را ارسال و دريافت كنند. بنابراين با وجود دو كنترلر حافظه ها داراي 128 پين براي انتقال اطلاعات هستند. پس 240 پين به چه كاري مي آيد؟هر تراشه ي حافظه در DIMM (در كل 16 عدد، 8 طرف) مي تواند 8 بيت در هر «چرخه ساعت» را انتقال دهد. به عبارتي ديگر هر تراشه براي انتقال داده به 8 پين نياز دارد. اما دو تراشه پين هاي ​​داده هاي يكسان را به اشتراك مي گذارند، بنابراين تنها 64 پين از 240 پين داده اي هستند. 176 پين باقيمانده براي اهدافي همچون زمان بندي و ارجاع، انتقال آدرس داده ها (محل قرارگيري اطلاعات در ماژول)، كنترل تراشه ها و تأمين انرژي الكتريكي مورد نياز است. به اين نتيجه مي رسيم كه وجود بيش از 240 پين لزوما شرايط را بهتر مي كند!مقاله هاي مرتبط: - چرا مادربرد كامپيوتر به باتري مجهز است؟ - بررسي استانداردهاي ابعادي مادربردها و كاربردهاي مختلف آن - نوآوري انقلابي دنياي سخت افزار؛ حذف مادربرد و استفاده از قطعه سيليكوني واحد - درگاه هاي PCI Express 6.0 پهناي باند 256 گيگابايت بر ثانيه خواهند داشت حافظه ها تنها قطعه اي نيستند كه به پردازنده متصل مي شوندحافظه هاي سيستم براي افزايش كارايي به طور مستقيم به پردازنده ي مركزي متصل مي شوند؛ اما سوكت هاي ديگري نيز در اين مادربرد وجود دارد كه تا حدودي شبيه به حافظه ها سيم كشي شده اند. آن ها از نوعي فناوري اتصال به نام PCI Express استفاده مي كنند (مخفف شده به: PCIe) و درون هر پردازنده ي مدرن يك كنترلر PCIe قرار گرفته است.اين كنترلرها مي توانند چندين اتصالات را كنترل كنند (معمولاً به آن ها خطوط گفته مي شود)؛ حتي در يك سيستم "نقطه به نقطه" خطوط موجود در سوكت با هيچ وسيله ي ديگري به اشتراك گذاشته نمي شود. در مادربرد مورد بررسي اين مقاله، كنترلر PCI Express پردازنده داراي 16 خط است.تصوير زير 3 سوكت را نشان مي دهد؛ دو مورد بالايي PCI Express هستند؛ سوكت ديگر، سوكت سيستم هاي قديمي به نام PCI است كه پهناي باند كمتري دارد. سوكت كوچك بالايي داراي برچسب PCIEX1_1 است زيرا اين سوكت تنها به يك لِين يا خط درگاه ارتباطي PCI Express مجهز است. سوكت زير آن نيز با برچسب PCIEX16_1، به 16 لِين مجهز است و براي اتصال كارت هايي با پهناي باند بالا مثل كارت گرافيك به كار مي رود. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردحال كمي به عقب برگرديد و تصوير كلي مادربرد را يك بار ديگر نگاه كنيد. سوكت هاي زير را مشاهده مي كنيد: - دو شكاف PCI Express 1 lane با پهناي باند 1 لِين - سه شكاف PCI Express با پهناي باند 16 لِين - دو سوكت PCIاما اگر كنترلر پردازنده تنها پشتيباني از 16 لين PCI.e داشته باشد، چه اتفاقي مي افتد؟ اول از همه، فقط PCIEX16_1 و PCIEX16_2 به پردازنده متصل مي شوند - سومين سوكت همراه با دو سوكت تك خطي ديگر به يك پردازنده ديگر در مادربرد متصل مي شوند. دوم، اگر در هر دو سوكت از ماژول هاي 16 لين PCIe استفاده شود، پردازنده تنها 8 لين را به هر يك اختصاص مي دهد و بدين ترتيب با وجود پشتيباني مادربرد، اما به دليل محدوديت پردازنده پهناي باند درگاه ها نصف مي شود. اين نكته درمورد همه ي پردازنده ي امروزي صدق مي كند. درواقع آن ها تعداد محدودي از لين ها (يا خطوط ارتباطي PCI.E) را پشتيباني مي كنند. بنابراين هرچه تعداد كارت هايي كه به پردازنده متصل مي شوند، بيشتر باشد، به همان نسبت از تعداد خطوطي كه به هر كارت اختصاص مي يابد، كاهش مي يابد.بسته به اينكه از چه مادربردي استفاده كنيد، راهكارها و تنظيمات مختلفي براي ارتباط مابين پردازنده ها و كنترلرها وجود دارد. به عنوان مثال مادربرد Gigabyte B450M Gaming داراي يك سوكت 16 خطي PCIe، يك سوكت 4 خطي PCIe و يك سوكت 4 خطي M.2 است. تنها 16 خط دردسترس پردازنده است؛ اما با استفاده از دو سوكت بزرگتر X16 به اجبار به 8 خط متصل مي شود.رايج ترين مواردي كه از سوكت ها استفاده مي كنند مطابق زير است: - كارت هاي گرافيك: 16 خط - درايوهاي SSD يا حالت جامد (تنها در صورت اتصال ازطريق درگاه M2 به مادبرد): 4 خط - كارت هاي صدا و آداپتورهاي شبكه: 1 خط anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددر تصوير بالا تفاوت بين كانكتورها را مشاهده مي كنيد. كارت گرافيك (16 خط) در مقايسه با كارت صدا (يك خط) از خطوط بيشتري استفاده مي كند. زيرا كارت صدا داده هاي كمتري دارد و به خطوط بيشتر و اضافي نيازي ندارد. در مادربرد ما، مانند همه ي مادربردهاي ديگر سوكت و اتصالات بسياري براي مديريت وجود دارند. از همين رو پردازنده پردازش از ساير سوكت ها و اتصالات كمك مي گيرد.بياييد به قسمت جنوبي برويم و از روي پل عبور كنيم!اگر به 15 سال پيش برگرديم و به مادربردهاي آن زمان نگاه كنيم، با دو تراشه ي اضافي روي آن ها رو به رو مي شويم. اين دو براي پشتيباني از پردازنده ساخته مي شدند. به صورت جداگانه آن ها را تراشه هاي Northbridge يا NB و Southbridge يا SB (به فارسي: پل جنوبي و پل شمالي) مي ناميدند. اولي كارت هاي حافظه سيستم و كارت هاي گرفيكي را اداره مي كرد و دومي براي پردازش داده ها و دستورالعمل هاي مربوط به ساير موارد مورد استفاده بود. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردتصوير بالا، از يك مادربرد ASRock 939SLI32، به وضوح تراشه هاي NB/SB را نشان مي دهد؛ هر دوي آن ها در زير هيت سينك هاي آلومينيومي پنهان هستند؛ اما يكي از آن ها كه به سوكت پردازنده نزديك تر است و در وسط تصوير قرار گرفته، Northbridge است. چند سال پس از پايان استفاده از اين محصول، هر دو توليدكننده ي پردازنده، يعني اينتل و AMD، پردازنده هايي را عرضه كردند كه NB در آن ها ادغام شده بود. از طرفي اما Southbridge جدا مانده است و احتمال استفاده از آن در آينده قابل پيش بيني است. جالب اينجا است كه هر دو توليد كننده ي CPU استفاده از نام SB را متوقف كرده اند و به آن لقب تراشه (نام اطلاقي اينتل PCH، مركز كنترل پلتفرم است) مي دهند؛ حتي اگر تراشه اي واحد باشد. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددر نمونه مادربرد مورد بررسي SB با يك هيت سينك پوشانده شده است. اين SB، تراشه پيشرفته ي Intel Z97 است كه داراي چندين نوع و تعدادي اتصالات است. ويژگي هايي كه اين تراشه ارائه مي دهد به شرح زير است:8 PCI Express lanes (version 2.0 PCIe)14 USB ports (6 for version 3.0, 8 for version 2.0)6 Serial ATA ports (version 3.0 SATA)همچنين داراي آداپتور يكپارچه ي شبكه، تراشه يكپارچه ي صدا، خروجي صفحه نمايش VGA و مجموعه ي كاملي از ديگر كنترلر سيستم و زمان است. ساير مادربردها ممكن است داراي تراشه هاي پيشرفته تري باشند؛ به عنوان مثال ممكن است خطوط PCIe بيشتري ارائه كنند. اما به طور كلي، بيشتر تراشه ها ويژگي هاي يكسان و استانداردي ارائه مي دهند.مانند بسياري از تراشه ها، بسته به آنچه در زمان واحد به مادربرد متصل شده است، اين تراشه تمام اتصالات مختلف از مجموعه اي از پورت هاي مانند PCI Express ،USB ،SATA يا شبكه را با استفاده از پهناي باند دردسترس كنترل مي كند. بدين ترتيب محدوديت هايي در استفاده ي هم زمان از تمامي درگاه هاي مادربرد وجود دارد. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددر مادربرد مورد مثال، درگاه هاي SATA (كه براي اتصال هارددرايوها، دي وي دي رايترها و... استفاده مي شوند) به دليل محدوديت پهناي باند ارتباطي كلي مادربرد كه در بالا گفته شد، گروه بندي شده است. بلوك 4 پورت سمت راست، از استاندارد ارتباطي عادي USB استفاده مي كنند؛ درحالي كه كانكتور هاي سمت چپ از اتصال سريع اين فناوري بهره مي برند. بنابراين اگر از كانكتورهاي سمت چپ استفاده كنيد، پهناي باند ارتباطي كمتري براي ساير سوكت ها خواهد داشت. در مورد پورت هاي USB 3.0 نيز همين مسئله صدق مي كند. حداكثر دستگاه هاي قابل پيشتيباني 6 دستگاه هستند؛ اما فقط 2 عدد از پورت ها داراي كانكتور پرسرعت هستند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردسوكت M.2، كه براي اتصال حافظه ي SSD استفاده مي شود از فناوري ارتباطي فوق سريع PCI Express براي ارتباط سريع با حافظه ها بهره مي برد. با اين حال، در برخي از تركيب هاي CPU/مادربرد، سوكت هاي M.2 مستقيماً به CPU متصل مي شوند؛ زيرا بسياري از محصولات جديد بيش از 16 خط PCIe را پشتيباني مي كنند و بدين ترتيب حافظه ي M2 پهناي باند مستقلي براي خود خواهد داشت.در امتداد سمت چپ اين مادربرد، يك رديف كانكتور وجود دارد كه معمولاً به آن مجموعه ي I/O (ورودي/خروجي - input/output) گفته مي شود و در اين ماردبرد، تراشه ي Southbridge تنها تعدادي از آن ها را كنترل مي كند. - درگاه PS/2 براي اتصال ماوس و كيبورد (بالا سمت چپ) - درگاه VGA براي اتصال به مانيتور هاي قديمي (وسط بالا - رنگ مشكي) - درگاه DVI براي اتصال به نمايشگر هاي جديد (وسط پايين - رنگ سفيد) - درگاه HDMI براي اتصال به نمايشگر هاي جديد و انتقال هم زمان صدا و تصوير (پايين سمت چپ) - پورت هاي USB 2.0 (پايين سمت چپ با رنگ مشكي) - پورت هاي USB 3.0 (پايين سمت راست با رنگ آبي) anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددر صورت تجهيز پردازنده ي مركزي به واحد گرافيكي يكپارچه، سوكت HDMI و DVI-D فعال مي شود. ساير سوكت ها توسط تراشه هاي اضافي كنترل مي شوند. بياييد نگاهي به آن ها بيندازيم.چيپ هاي بيشتر براي كمك بيشترپردازنده ها و تراشه ها در پشتيباني يا اتصال محدوديت دارند؛ ازاين رو بيشتر توليدكنندگان مادربرد با استفاده از ديگر مدارهاي مجتمع، محصولاتي با ويژگي هاي بيشتري ارائه مي دهند. به عنوان مثال، اين ويژگي ها ممكن است افزودن پورت هاي SATA بيشتر يا كانكتورهاي دستگاه هاي قديمي باشد. مادربرد ايسوس مورد بررسي اين مقاله از تراشه ي Nuvoton NCT6791D بهره گرفته و همه ي كانكتورهاي كوچك براي فن ها و حسگرهاي دما را ارائه مي دهد. پردازنده ي Asmedia ASM1083 دركنار آن، دو سوكت PCI را مديريت مي كند؛ زيرا تراشه ي Intel Z97 چنين توانايي را ندارد. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردبا وجود اينكه تراشه اينتل داراي يك آداپتور شبكه ي داخلي است، اما ايسوس ترجيح داده كه از اتصالات پرسرعت ارزشمند ديگري استفاده كند و تراشه ي ديگري از اينتل به نام (an I218V) به آن افزوده است. اين تراشه سوكت اترنت قرمز را كه در مجموعه ي I/O وجود داشت، مديريت مي كند. همان طور كه در تصوير مي بينيد فلزي نقره اي استاديومي شكل، نوعي نوسان ساز كريستالي كوارتز است كه سيگنال زمان بندي فركانس پاييني را فراهم مي كنم تا تراشه ي شبكه بتواند همگام سازي شود. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرد تراشه ي ديگري كه در اين مادربرد به صورت جداگانه افزوده شده است، تراشه ي صدا است. تراشه اينتل داراي پردازنده ي صداي يكپارچه ي مخصوص به خود است. اما به همان دلايلي كه يك تراشه ي جداگانه براي شبكه در نظر گرفته شده است، و همچنين به عنوان مثال استفاده از كارت گرافيكي جداگانه ارزش بيشتري دارد، ايسوس تراشه ي صدا را نيز جدا كرده است. به عبارت ديگر تراشه هاي جداگانه هميشه بهتر هستند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرد همه ي تراشه هاي اضافي و كمكي در مادربرد يكپارچه نيستند و قابل تعويض هستند. درواقع بسياري از آن ها براي مديريت يا كنترل عملكرد برد مورد استفاده هستند. تراشه هاي كوچك ديگري نيز وجود دارند كه سوئيچ PCI Express هستند و به CPU و Southbridge كمك مي كنند تا 16 كانكتور PCIe را مديريت كنند و در صورت نياز به توزيع خطوط در دستگاه هاي بيشتر كمك مي كنند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردمادربردهاي با قابليت اوركلاك پردازنده، تراشه و حافظه هاي سيستمي در حال حاضر از نوع عادي هستند و بسياري از آن ها براي مديريت اين ويژگي ها از مدارهاي مجتمع اضافي بهره مي برند. در برد نمونه ي اين مقاله، كه با رنگ قرمز مشخص شده است، ايسوس از طراحي خود به نام TPU ("واحد پردازش TurboV") استفاده مي كند كه سرعت و ولتاژ كلاك را به سطحي خوب و قابل كنترل تنظيم مي كند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرددستگاه كوچك Pm25LD512 دركنار آن، كه با رنگ آبي مشخص شده است، تراشه ي حافظه فلش است كه در هنگام خاموش شدن مادربرد، تنظيمات ساعت و ولتاژ را ذخيره مي كند،؛ ازاين رو لازم نيست هر بار كه كامپيوتر خود را مجدداً راه اندازي مي كنيد، آن ها را دوباره تنظيم كنيد. هر مادربرد تنها داراي حداقل يك دستگاه حافظه فلش است و براي ذخيره سازي بايوس مادربرد لازم ضروري است. ( بايوس سيستم عامل اوليه سخت افزاري است كه قبل از بارگيري ويندوز، لينوكس، مكينتاش و... مي تواند سيستم عامل را بارگذاري و سخت افزارها را شناسايي كند). anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرد حافظه ي فلش مادربرد مورد بررسي تراشه ي Winbond است كه 8 مگابايت اندازه دارد. اين مقدار براي نگه داري همه ي نرم افزارهاي موردنياز كافي است. اين نوع از حافظه هاي فلش به گونه اي طراحي شده اند كه از قدرت بسيار كمي استفاده مي كنند و مي توانند براي چندين دهه داده ها را در خود حفظ مي كنند. هنگام روشن كردن كاميپوتر محتويات حافظه فلش به طورمستقيم در حافظه ي نهان پردازنده مركزي يا حافظه ي سيستم كپي مي شود و سپس با بالاترين كارايي از آنجا اجراي مي شوند. تنها چيزي كه اين نوع حافظه نمي تواند در خود نگه دارد، زمان است. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرداين مادربرد مانند ساير مادربردها از يك باتري CR2032 براي تغذيه مدار زمان بندي استفاده مي كند و اطلاعات و زمان را براي مادربرد نگه داري مي كند. البته نيرو و توان باتري هميشگي نيست و به محض پايان يافتن، مادربرد به طور پيش فرض به زمان شروع/تاريخ در حافظه ي فلش دسترسي پيدا مي كند.صحبت از قدرت شد؛ كانكتور هاي بيشتري نيز براي آن وجود دارد!واحد منبع تغذيه منبع تأمين قدرت!براي تأمين ولتاژ و جريان مورد نياز براي اجراي مادربرد و بسياري از دستگاه هاي متصل به آن، به واحد منبع تغذيه (به انگليسي: Power supply unit) (اختصاري PSU) نياز است. واحد منبع تغذيه تعدادي كانكتور استاندارد براي اين منظور دارد. اصلي ترين آن يك سوكت 24 پين ATX12V نسخه ي 2/4 است. مقدار جرياني كه مي توان از پين ها گرفت به PSU بستگي دارد؛ اما ولتاژها به صورت صنعتي روي 3/3 ، +5 و +12 ولت تنظيم شده اند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرد بخش عمده ي جريان پردازنده از پين هاي 12 ولت خارج مي شود. اما براي سيستم هاي مدرن و رده بالا اين مقدار كافي نيست. ازاين رو يك كانكتور با 8 پين اضافي براي حل اين مشكل تعبيه شده است كه چهار مجموعه ي ديگر از پين هاي 12 ولتي را براي استفاده فراهم مي كند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربرد كانكتورهاي PSU داراي سيم هاي كدگذاري شده ي رنگي هستند. اين رنگ ها نشان مي دهد كه هر سيم براي چه چيزي هستند. اما سوكت هاي موجود روي مادربرد اطلاعات خاصي به شما نمي دهند. در تصوير زير دياگرام دو سوكت برق آورده شده است: anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردخطوط 3.3V ،+5+ و +12V برق را به اجزاي مختلف موجود در خود مادربرد مي رسانند. همچنين به پردازنده ، DRAM و هر دستگاهي كه به سوكت هاي افزوده شده مانند USB يا PCI Express وصل شده باشد، برق مي دهد. دستگاه هايي كه از درگاه هاي SATA استفاده مي كنند، به طور مستقيم از PSU برق مي گيرند. اما سوكت هاي PCI Express فقط تا 75W مي توانند تأمين كنند. اگر دستگاه به نيروي بيشتري احتياج داشته باشد (بسياري از كارت هاي گرافيكي نيروي زيادي مي خواهند) بايد مستقيماً به PSU وصل شوند.وجود پين هاي 12 ولتي باعث ايجاد مشكل بزرگتري شده است؛ درواقع پردازنده ها روي آن ولتاژ كار نمي كنند. به عنوان مثال، پردازنده هاي اينتل براي اجرا روي مادربرد Asus Z97 به گونه اي طراحي شده اند كه ولتاژهاي بين 0.7 تا 1.4 ولت را از بين ببرند. اين يك ولتاژ ثابت نيست؛ زيرا تفاوت در اين است كه پردازنده هاي امروزي براي صرفه جويي در مصرف انرژي و كاهش گرما، چقدر ولتاژ را در كار مي گيرند. بنابراين هنگام كار در دسك تاپ، پردازنده مي تواند با كمتر از 0.8 ولت فعاليت داشته باشد. در نهايت با وجود همه ي هسته هاي كاملا بارگذاري شده و بارگذاري نشده، به 1/4 ولت يا بيشتر افزايش مي يابد.مقاله هاي مرتبط: - آشنايي با انواع سوكت هاي پردازنده VRM يا voltage regulation modules) گفته مي شوند و به راحتي در هر مادربرد قابل مشاهده است. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردهر VRM معمولاً شامل 4 جزء است: - دو عدد MOSFETs - ترانزيستور هاي جريان بالا (آبي) - يك عدد القا كننده كه choke نيز شناخته مي شود (بنفش) - يك عدد خازن (زرد)اطلاعات زيادي در فضاي وب در مورد نحوه ي عملكرد آن ها وجود دارد؛ اما توضيح كوتاهي درباره آن ها به خوانندگان زوميتي ارائه مي دهيم. معمولاً به هر VRM يك فاز گفته مي شود و وجود چندين فاز ضروري است؛ زيرا به تنهايي نمي توانند جريان كافي را براي پردازنده هاي مدرن تأمين كنند؛ مادربرد مورد بررسي داراي هشت VRM است و سيستم «هشت فاز» ناميده مي شود. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردVRM ها معمولاً توسط تراشه ي جداگانه مديريت مي شوند و دستگاه را رصد مي كند و ماژول ها را براي ولتاژ موردنياز سوئيچ مي كنند. آن ها كنترل كننده هاي ماژولار وسعت پالس چندفاز ناميده مي شوند. ايسوس آن ها را EPU مي نامد! آن ها خارج از كار كاملا داغ مي شوند؛ از اين رو اغلب براي جلوگيري از اتلاف انرژي، توسط يك هيت سينك فلزي پوشانده مي شوند. يك پردازنده ي دسكتاپ استاندارد، مانند Intel i7-9700K، مي تواند بيش از 100 آمپر جريان را هنگام بارگيري كامل بگيرد. VRMها بسيار كارآمد هستند؛ اما آن ها نمي توانند بدون تلفات، ولتاژ را تغيير دهند.آخرين اتصال دهنده هاآخرين اتصال دهنده هايي كه مي توان به آن ها اشاره كرد، مواردي هستند كه مي توانند عملكرد اصلي مادربرد را كنترل كنند و دستگاه هاي اضافي يا افزونه هايي را به آن ها وصل كنيد. تصوير زير مجموعه ي اصلي كنترل، چراغ ها و پين بلندگو كيس را نشان مي دهد: anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردآنچه در اينجا ديده مي شود به شرح زير است:1x soft power switch1x reset switch2x LED connectors1x speaker connectorپاورسوئيچ نرم افزاري است و درواقع مادربرد را روشن يا خاموش نمي كند بلكه مدارهاي روي برد، سوئيچ ولتاژ را با دو پين كنترل مي كنند و هنگامي كه آن ها به هم وصل شوند (اتصال كوتاه)، بسته به وضعيت فعلي آن، مادربرد را خاموش يا روشن مي كند. همين قضيه در مورد ريست سوئيچ نيز صدق مي كند؛ مگر اينكه مادربرد هميشه خاموش شود و بعد بلافاصله دوباره روشن شود. اگر به طور دقيق بخواهيم به آن اشاره كنيم، ريست سوئيچ، كانكتورهاي LED و بلندگوها ضروروي نيستند. اما به ارائه ي اطلاعات اوليه و كنترل بيشتر روي برد كمك مي كنند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردبيشتر مادربردها همان طور كه در بالا نشان داده شده است داراي آرايه هاي مشابهي از كانكتورهاي اضافي و كمكي هستند. اين اتصالات برخي از قابليت هاي مادربرد را به كيس منتقل مي كنند. از چپ به راست، مادربرد ايسوس اين مقاله ويژگي هاي زير را دارد:كانكتور پنل صدا: اگر كيس كامپيوتر ورودي و خروجي جك هاي هدفون/ميكروفون را دارا باشد، مي توانند به تراشه ي روي برد وصل شوند.كانكتور صداي ديجيتالي: همان كانكتور صوتي ديگري است كه به S/PDIF متصل مي شود.BIOS jumper clear: بايوس را به تنظيمات پيش فرض كارخانه برمي گرداند. همچنين يك كانكتور پروب حرارتي نيز در پشت آن پنهان شده است.كانكتور ماژول Platform Trusted: براي كمك به ايمن تر شدن مادربرد و سيستم هايي كه از آن استفاده مي شود.كانكتور سريال (COM): رابط باستاني! استفاده از آن در اين عصر دور از ذهن است!همچنين در سراسر اين مادربرد كانكتورهاي زيادي از جمله فن و پورت USB اضافي وجود دارد؛ با اينكه همه ي مادربردها به اين كانكتورها مجهز نيستند، اما در حال حاضر عموم محصولات موجود در بازار از آن ها بهره مي برند.همه ي آنچه كه ديديد به هم متصل مي شوند!قبل از اينكه بررسي آناتومي مادربرد را پايان دهيم، بياييد به طور خلاصه در مورد نحوه ي سيم كشي همه اين دستگاه ها و كانكتورها كمي صحبت كنيم؛ در اين مقاله به نوع اتصال و اثر الكتريكي آن ها اشاره كرديم. به عبارت ساده، آن ها نوارهاي كوچكي از مس هستند. در تصوير زير آن ها را با رنگ مشكي مي توانيد مشاهده كنيد. بسيار زيبا هستند! با اين حال، اين فقط تعداد كمي از هزاران اثر مورد نياز است. باقي اثرها بين لايه هاي مختلفي كه برد كامل مدار را تشكيل مي دهند، پيچيده شده اند.مادربردهاي ساده و ارزان قيمت تنها ممكن است داراي 4 لايه باشند؛ اما امروزه اكثر آن ها داراي 6 تا 8 لايه هستند. البته اضافه كردن لايه هاي بيشتر خودبه خود همه چيز را بهتر نمي كند. مهم اين است كه چه تعداد اثر در كل مجموعه به كاررفته است و اينكه كه آن ها چقدر از هم جدا و عايق هستند؛ وجود عايق از تداخل آن ها با يكديگر جلوگيري مي كند. anatomy of MotherBoard/آناتومي مادربردطراحان مادربرد از نرم افزارهايي استفاده مي كنند تا به اثرهاي الكتريكي در يافتن بهترين مسيرهاي ممكن كمك كنند. مهندسين با تجربه اغلب قصد دارند لايه ها را بسيار پيچيده كنند. ويديوي زير براي درك چگونگي پردازش مسيريابي آثارالكتريكي در تابلوهاي مدار چاپي (PCB مخفف Printed Circuit Board يا بُرد مدار چاپي) را ببينيد: اين داستاني متفاوت براي توليد مادربردها در مقياس صنعتي است؛ البته براي درك پيچيدگي موضوع، دو فيلم زير را بررسي كنيد. فيلم اول نحوه ي طراحي و ساخت تابلوهاي مدار است. فيلم دوم روند اصلي مونتاژ يك مادربرد معمولي را به شما نشان مي دهد. لذت ببريد!كوچكي از مس هستند. در تصوير زير آن ها را با رنگ مشكي مي توانيد مشاهده كنيد. بسيار زيبا هستند! با اين حال، اين فقط تعداد كمي از هزاران اثر مورد نياز است. باقي اثرها بين لايه هاي مختلفي كه برد كامل مدار را تشكيل مي دهند، پيچيده شده اند.مادربردهاي ساده و ارزان قيمت تنها ممكن است داراي 4 لايه باشند؛ اما امروزه اكثر آن ها داراي 6 تا 8 لايه هستند. البته اضافه كردن لايه هاي بيشتر خودبه خود همه چيز را بهتر نمي كند. مهم اين است كه چه تعداد اثر در كل مجموعه به كاررفته است و اينكه كه آن ها چقدر از هم جدا و عايق هستند؛ وجود عايق از تداخل آن ها با يكديگر جلوگيري مي كند.طراحان مادربرد از نرم افزارهايي استفاده مي كنند تا به اثرهاي الكتريكي در يافتن بهترين مسيرهاي ممكن كمك كنند. مهندسين با تجربه اغلب قصد دارند لايه ها را بسيار پيچيده كنند. ويديوي زير براي درك چگونگي پردازش مسيريابي آثارالكتريكي در تابلوهاي مدار چاپي (PCB مخفف Printed Circuit Board يا بُرد مدار چاپي) را ببينيد: سخن آخرآنچه كه تا الان ديديم: كالبدشكافي يك مادربرد كامپيوتر روميزي يا دسك تاپ مدرن بود. داراي حجمي بزرگ، مدارهاي پيچيده، مملو از پردازنده ها، سوئيچ ها، كانكتورها و تراشه هاي حافظه هستند. اين فناوري ها هيجان انگير به طورمداروم در حال استفاده هستند؛ اما اغلب آن ها را فراموش مي كنيم ، زيرا آن ها در فضايي بسته به نام كيس قرار مي گيرند.اميدواريم از اين كالبدشكافي و بررسي لذت و استفاده برده باشيد. در بخش نظرات منتظر نظرها، انتقادها و پيشنهادي شما خوانندگان زوميتي هستيم؛ به ما بگوييد آيا تابحال و قبل از اين مقاله به نوع عملكرد مادربرد فكر كرده بوديد؟ دوست داريد چه دستگاه يا قطعه ي ديگري را كالبدشكافي كنيم؟