Presentazione della scheda madre
L'elemento costitutivo principale del computer è la scheda madre (in inglese «mainboard» o «motherboard», talvolta abbreviato in «mobo»). La scheda madre è la base che permette la connessione di tutti gli elementi essenziali del computer.
Come indicato dal suo nome, la scheda madre è una scheda master, a forma di un grande circuito stampato che ha soprattutto dei connettori per le schede d'estensione, le barrette di memoria, i processori, ecc.
Caratteristiche
Esistono diversi modi di caratterizzare una scheda madre, soprattutto secondo le seguenti caratteristiche:Fattore di ingombro di una scheda madre
Con il termine «fattore di ingombro» (o fattore di forma, in inglese form factor), si designano generalmente la geometria, le dimensioni, la disposizione e le caratteristiche elettriche della scheda madre. Per fornire delle schede madri capaci di adattarsi nei diversi case delle differenti marche, sono stati messi a punto degli standard :- AT baby / AT full format è un formato utilizzato sui primi computer PC di tipo 386 o 486. Questo formato è stato sostituito dal formato ATX con una forma più appropriata alla circolazione dell'aria e con un accesso più pratico ai componenti;
- ATX : Il formato ATX è un'evoluzione del formato Baby-AT. Si tratta di un formato studiato per migliorare l'ergonomia. Così la disposizione dei connettori su una scheda madre ATX è previsto in modo da ottimizzare il collegamento delle periferiche (i connettori IDE sono ad esempio posti a lato dei dischi). D'altra parte, i componenti della scheda madre sono orientati parallelamente, in modo da permettere una migliore evacuazione del calore;
- BTX : Il formato BTX (Balanced Technology eXtended), della società Intel, è un formato creato per apportare alcuni miglioramenti nella disposizione dei componenti per ottimizzare la circolazione dell'aria e per permettere un'ottimizzazione acustica e termica. I differenti connettori (connettori di memoria, connettori d'estensione) sono quindi allineati parallelamente, nel senso della circolazione dell'aria. D'altra parte, il microprocessore è posto nella parte frontale del case a livello delle prese di aerazione, dove l'aria è più fresca. il connettore d'alimentazione BTX è lo stesso delle alimentazioni ATX. Lo standard BTX definisce tre formati :
- BTX standard, con dimensioni standard 325x267 mm;
- micro-BTX, di dimensioni ridotte (264x267 mm);
- pico-BTX, di dimensioni estremamente ridotti (203x267 mm).
- ITX : Il formato ITX (Information Technology eXtended), della società Via, è un formato estremamente compatto creato per delle configurazioni esigue come quelle dei mini-PC. Esistono due formati ITX principali :
- nano-ITX, di dimensioni estremamente minuscole (120x120 mm) e una postazione miniPCI.Quindi, dalla scelta della scheda madre (e del suo fattore di forma) dipende la scelta del case. La tabella sottostante riassume le caratteristiche dei diversi fattori di forma :
| Fattore di forma | Dimensioni | Postazioni |
|---|---|---|
| ATX | 305 mm x 244 mm | AGP / 6 PCI |
| microATX | 244 mm x 244 mm | AGP / 3 PCI |
| FlexATX | 229 mm x 191 mm | AGP / 2 PCI |
| Mini ATX | 284 mm x 208 mm | AGP / 4 PCI |
| Mini ITX | 170 mm x 170 mm | 1 PCI |
| Nano ITX | 120 mm x 120 mm | 1 MiniPCI |
| BTX | 325 mm x 267 mm | 7 |
| microBTX | 264 mm x 267 mm | 4 |
| picoBTX | 203 mm x 267 mm | 1 |
Componenti integrati
La scheda madre contiene un certo numero di elementi imbarcati, cioè integrati nel suo circuito stampato :- Il chipset, circuito che controlla la maggiorparte delle risorse (interfaccia del bus del processore, memoria cache e memoria viva, slot d'estensione,…),
- Il bus di sistema e i bus d'estensione.
Inoltre, le schede madri recenti imbarcano generalmente un certo numero di periferiche multimediali e di rete che possono essere disattivate :
- scheda di rete integrata;
- scheda grafica integrata;
- scheda suono integrata;
- controllori di dischi rigidi evoluti.
Il chipset
Il chipset (tradotto seti di componenti o seti di circuiti) è un circuito elettronico incaricato di coordinare gli scambi di dati tra i diversi componenti del computer (processore, memoria,…). Quando il chipset è integrato alla scheda madre, è importante scegliere una scheda madre che intengri un chipset recente per massimizzare le possibilità evolutive del computer.Alcuni chipset integrano talvolta un chip grafico o un chip audio, il che significa che non è necessario installare una scheda grafica o una scheda suono. E' tuttavia talvolta consigliato disattivarli (quando possibile) nel setup del BIOS e di installare delle schede d'estensione di qualità nelle postazioni per questo previste.
L'orologio e la pila del CMOS
L'orologio in tempo reale (sigla RTC, per Real Time Clock) è un circuito incaricato della sincronizzazione dei segnali del sistema. E' costituito da un cristallo che, vibrando, manda degli impulsi (chiamati top d'orologio) per cadenzare il sistema. Si dice frequenza dell'orologio (espressa in MHz) il numero di vibrazioni del cristallo al secondo, cioè il numero di top d'orologio emessi al secondo. Più la frequenza è elevata, più il sistema può trarre delle informazioni.Quando un computer è messo fuori tensione, l'alimentazione cessa di fornire corrente alla scheda madre. Ora, quando il computer è ricollegato, il sistema è sempre in orario. Un circuito elettronico, chiamato CMOSComplementary Metal-Oxyde Semiconductor, talvolta detto BIOS CMOS), conserva in effetti alcune informazioni sul sistema, come l'orario, la data del sistema e qualche parametro esseziale del sistema. (
Il CMSO è continuamente alimentato da una pila (di formato pila piatta)) o una batteria posta sulla scheda madre. Così, le informazioni sull'hardware installato nel computer (come ad esempio il numero di piste, di settori di ogni disco rigido) sono conservate nel CMOS. Dato che il CMOS è una memoria lenta, alcuni sistemi a volte ricopiano il contenuto del CMOS nella RAM (memoria rapida), il termine « memory shadow » è impiegato per descrivere questo processo di copiatura in memoria viva.
Il « complémentary metal-oxyde semiconductor », è una tecnologia di fabbricazione di transistor, precedutia da altri, come la TTL (« Transistor-transistor-logique »), la TTLS (TTL Schottky) (più rapida), o ancora il NMOS (canale negativo) e il PMOS (canale positivo).
Il CMOS ha permesso di mettere dei canali complementari su uno stesso chip. Rispetto alla TTL o TTLS, il CMOS è molto meno rapido, ma consuma anche molta meno energia, da cui il suo impiego negli orologi dei computer, che sono alimentati da pile. Il termine CMOS è talvolta utilizzato a torto per designare l'orologio dei computer.
Quando l'ora del sistema è regolarmente rinizializzato, o l'orologio accumula del ritardo, basta generalmente cambiare la pila!
Il BIOS
Il BIOS (Basic Input/Output System) è il programma di base che serve da interfaccia tra il sistema operativo e la scheda madre. Il BIOS è stoccato in una ROM (memoria morta, cioè una memoria in sola lettura), così utilizza i dati contenuti nel CMOS per conoscere la configurazione hardware del sistema.E' possibile configurare il BIOS grazie ad un'interfaccia (chiamata BIOS setup, tradotto configurazione del BIOS) accessibile all'avvio del computer con la semplice pressione di un tasto (generalmente il tasto Canc. In realtà il setup del BIOS serve unicamente da interfaccia per la configurazione, i dati sono stoccati nel CMOS. Per ulteriori informazioni fate riferimento al manuale della vostra scheda madre).
Il supporto del processore
Il processore (detto anche microprocessore) è il cervello del computer. Eseguisce le istruzioni dei programmi grazie ad un set di istruzioni. Il processore è caratterizzato dalla sua frequenza, cioè la cadenza a cui eseguisce le istruzioni. Quindi, un processore cadenzato a 800 Mhz effettuerà più o meno 800 milioni di operazioni al secondo.La scheda madre ha una postazione (a volte molteplici nei casi di schede madri multi-processori) per il processore, detta supporto del processore. Si distinguono due categorie di supporti :
- Slot (en français fente: si tratta di un connettore rettangolare in cui si inserisce il processore verticale
- Socket embase: si tratta di un connettore quadrato che ha un gran numero di piccoli connettori sui quali il processore si inserisce direttamente
All'interno di queste due grandi famiglie, esistono delle versioni differenti di supporto, secondo il tipo di processore. E' essenziale, indipendentemente dal supporto, collegare delicatamente il processore per non stortare nessuna delle SPINE (ne conta molte centinaia). Per facilitare il suo inserimento, è stato creato un supporto chiamatoZIF (Zero Insertion Force, tradotto forza di inserimento nulla). I supporti ZIF hanno una piccola leva che, una volta sollevata, permette l'inserimento del processore senza nessuna pressione e, una volta riabbassata, mantiene il processore sul suo supporto.
Il processore ha generamelte un DETROMPEUR, indicato da un cono tronco o da un segno colorato, che deve essere allineato con il segno corrispondente sul supporto.
Dato che il processore diffonde calore, è necessario dissipare quest'ultimo per evitare che i circuiti fondano. E' la ragione per cui esso è generalmente sormontato da un dissipatore termico (detto anche raffreddatoreradiatore), composto da un metallo con una buona conduzione termica (rame o alluminio), incaricato di aumentare la superficie di scambio termico del microprocessore. Il dissipatore termico comporta una base in contatto con il processore e delle alette per aumentare la superficie di scambio termico. Un ventilatore solitamente accompagna il dissipatore per migliorare la circolazione dell'aria intorno al dissipatore e per migliorare lo scambio del calore. Il termine « ventirad » è quindi talvolta utilizzato per designare l'insieme Ventilatore+Radiatore. E' il ventilatore del case che è incaricato di estrarre l'aria calda del case e permettere all'aria fresca proveniente dall'esterno di entrare. o
I connettori di memoria viva
La memoria viva (RAM per Random Access Memory) permette di stoccare delle informazioni durante il funzionamento del computer, invece il suo contenuto è distrutto non appena il computer viene spento o acceso, contrariamente ad una memoria di massa come quella del disco rigido, capace di mantenere le informazioni anche se fuori tensione. Si parla di « volatilità » per designare questo fenomeno.Allora perché utilizzare della memoria viva quando i dischi rigidi sono meno cari a capacità uguale? La risposta è che la memoria viva è estremamente rapida rispetto alle periferiche di stoccaggio di massa come il disco rigido. Essa ha in effetti un tempo di risposta di qualche dozzina di nanosecondi (circa 70 per la DRAM, 60 per la RAM EDO, e 10 per la SDRAM fino a 6 ns sulla SDRam DDR) contro alcuni millesecondi per il disco rigido.
La memoria viva si presenta sotto forma di barrette che si collegano a dei connettori della scheda madre.
I connettori di estensione
I connettori di estensione (in inglese slot) sono dei ricettori nei quali è possibile inserire delle schede di estensione, cioè delle schede che offrono delle nuove funzionalità o delle migliori performance al computer. Esistono differenti tipi di connettori :- Connettore ISA (Industry Standard Architecture): che permettono di connettere delle schede ISA, le più lenti funzionanti a 16 bit
- Connettore PCI (Peripheral Component InterConnect): che permette di connettere delle schede PCI, molto più rapido che le schede ISA e funzionante a 32 bit
- Connettore PCI Express (Peripheral Component InterConnect Exress): architettura di bus più rapida rispetto ai bus AGP e PCI.
- Connettore AMR (Audio Modem Riser): questo tipo di connettore permette di collegare delle mini-schede sui PC che ne sono dotati.
I connettori di entrata-uscita
La scheda madre ha un certo numero di connettori d'entrata-uscita raggrupati sul « pannello posteriore ».
La maggiorparte delle schede madri propongono i seguenti connettori :
- Porta seriale, che permette di connettere delle periferiche vecchie;
- Porte parallele, che permette soprattutto di connettere delle vecchie stampanti;
- Porte USB (1.1, bassa banda passante, o 2.0, banda passante elevata), che permette di connettere delle periferiche più recenti;
- Connettore RJ45 (detti LAN o porta ethernet) che permette di connettere il computer ad una rete. Esso corrisponde ad una reseau.php3 scheda di reteintegrata alla scheda madre;
- Connettore VGA (detto SUB-D15), che permette di connettere uno schermo. Questo connettore corrisponde alla graphique.php3 scheda grafica integrata;
- Prese audio (entrata Line-in, uscita Line-Out e microfono), che permette di connettere delle casse acustiche o uno stereo hi fi, nonché un microfono. Questo connettore corrisponde alla son.php3 scheda suono integrata;
