Scheda Madre e Componenti

Nel 1945 il matematico J. Von Neumann propose un modello di architettura per elaborare e gestire i dati.Questo modello è utilizzato anche oggi in tutti gli elaboratori.L’evoluzione ha riguardato i singoli elementi e l’ ottimizzazione dei vari componenti tra di loro.

Fisicamente gli elementi che lo compongono si trovano nella Scheda Madre.

Su questa scheda sono realizzati tutti i collegamenti elettrici e sono montati i connettori necessari per i vari dispositivi.

Esterni alla scheda madre troviamo l' Alimentatore che fornisce Energia Elettrica per il funzionamento dei vari Dispositivi e le periferiche (Hard Disk, lettori e masterizzatori ecc..)

La scheda madre o scheda di sistema, anche conosciuta come motherboard o mainboard è una parte fondamentale di un computer: Il ruolo principale della Scheda Madre è quello di raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica e i collegamenti di interfaccia tra i vari componenti principali del PC (CPU (Central Processing Unit), memorie e le altre schede elettroniche montate o alloggiate sopra) comprendendo quindi anche i bus di espansione e le interfacce verso le periferiche esterne.Quindi, la Scheda Madre è responsabile della trasmissione e temporizzazione corretta di molte centinaia di segnali diversi ad alta frequenza  tra processore e periferiche interne e viceversa.

La MainBoard è composta da un circuito stampato estremamente complesso, ricavato da l' unione di strati di vetronite e rame. Generalmente una scheda madre può avere da quattro a sei strati di rame. In questi sono ricavate le piste che collegano i componenti, che devono essere calcolate con molta cura: La trasmissione dei segnali elettrici non si può più considerare istantanea ma deve tenere conto dell'impedenza della propria della pista di rame e delle impedenze di ingresso e di uscita dei componenti connessi, che influenzano il tempo dei segnali da un punto all'altro del circuito.

Su questo circuito stampato vengono saldati una serie di circuiti integrati. Gli integrati più importanti sono il chipset che svolge la gran parte del lavoro di interfaccia fra i componenti principali e i bus di espansione, la ROM, il Socket per il processore e i connettori necessari per il montaggio degli altri componenti del PC e delle schede di espansione.

I componenti di una scheda madre possono variare molto a seconda di che tipo di computer che si sta considerando. Quindi prenderemo in considerazione gli elementi principali di una Scheda Madre:

• CPU Socket: è uno zoccolo ZIF (Zero Insertion Force) che accoglie la CPU. Nelle schede embedded (o in quelle vecchie e molto economiche) è assente, e il processore è saldato direttamente sullo stampato. Lo zoccolo (socket) può essere di tipo PGA o LGA. Il primo tipo PGA (sigla di Pin Grid Array) è quello adottato per molti processori AMD (Socket A, 754, 939 e AM2) e dai primi processori moderni Intel (PIII, Celeron). Nel caso di processori di tipo PGA, i pin di interconnessione tra la CPU stessa e i contatti presenti sul socket risiedono sulla parte inferiore della CPU. Se il socket è di tipo LGA (ovvero Land Grid Array) i piedini (pin) risiedono direttamente sul socket stesso anziché sulla CPU ed è necessaria una piastra di caricamento per tenere in posizione la CPU dato che, a differenza delle CPU PGA, non è tenuta in posizione dai piedini che vanno ad incastrarsi nel socket. La soluzione LGA è adottata da diverso tempo da Intel con molti dei suoi processori Pentium IV e ora con la serie Core, entrambi interfacciati con 775 pin. A differenza di Intel, la rivale AMD ha adottato solo ultimamente soluzioni LGA con l'avvento dei processori Athlon FX serie 7x interfacciati con 1207 pin alla scheda madre.

• La ROM (può essere PROM, EEPROM, flash o altro) che contiene il BIOS della scheda madre; è un tipo di firmware dalle funzionalità molto limitate. Le sue funzioni sono essenzialmente tre: eseguire il controllo dell'hardware all'accensione (il POST, Power On Self Test), caricare il sistema operativo e mettere a disposizione di questi alcune primitive (routine software) per il controllo dell'hardware stesso.

• Chipset: l'insieme di chip (Northbridge e Southbridge) che si occupano di smistare e dirigere il traffico di informazioni passante attraverso il Bus di sistema, fra CPU, RAM e controller delle periferiche di input/output (come Floppy disk, Hard disk ecc.).

• Northbridge: un chip del chipset che connette il processore con la memoria RAM e con i bus di espansione principali (PCI, PCI express e AGP); i modelli più recenti incorporano anche le interfacce ATA e/o SATA per gli hard disk, che sono i componenti più critici per le prestazioni di un personal computer. È l'elemento più importante del chipset e il suo buon funzionamento è cruciale per la stabilità e la velocità della macchina. Le CPU AMD a 64 bit, integrando al loro interno il controller della RAM a cui quindi si collegano direttamente, hanno bisogno di un north bridge meno complesso e costoso

• Southbridge: è il secondo componente del chipset e il suo compito è quello di gestire tutte le interfacce a bassa velocità: è connesso al north bridge tramite il bus di espansione e gestisce le porte seriali e parallele, l'interfaccia per la tastiera e il mouse, l'interfaccia Ethernet, le porte USB e il bus SMB.

Nella scheda madre vi è presente una batteria al litio che è in grado di alimentare per anni l'orologio di sistema e anche una piccola quantità di memoria RAM in tecnologia CMOS in cui il BIOS memorizza alcuni parametri di configurazione dell'hardware.

Gli slot d'alloggiamento della Memoria RAM (Random Access Memory) possono essere di diversi tipi . Attualmente (2006) le schede madri in commercio adottano slot DDRAM, evoluzione delle precedenti SDRAM, che a loro volta erano derivate dalle SIMM e SIPP presenti sulle macchine che montavano processori compatibili con l'80386.

Il bus di espansione. Si tratta di un collegamento dati generico punto-multipunto, progettato per permettere di collegare alla scheda madre delle altre schede di espansione alloggiate su connettori (slot), che ne estendono le capacità. Attualmente il tipo di bus più diffuso è il bus PCI, destinato nel tempo a lasciare strada alla sua estensione PCI Express, più veloce e più semplice elettricamente. In linea di principio ad un bus può essere collegato hardware di ogni tipo: schede video aggiuntive, schede audio professionali, schede acquisizione dati, unità di calcolo specializzate, coprocessori: nella pratica si ricorre ad una scheda di espansione su slot interno solo per hardware che ha bisogno di una collaborazione estremamente stretta con la CPU o con la memoria RAM; per le espansioni hardware meno critiche si sfruttano le connessioni "lente" (USB, seriali ecc.). Fa parte del bus PCI anche lo slot AGP, dedicato alla scheda video, che è uno slot PCI dotato di alcuni comandi aggiuntivi separati e di una trasmissione dati privilegiata; anche le interfacce AGP sono destinate ad essere sostituite dagli slot PCI Express, perfettamente in grado di fare da ponte fra la scheda grafica e il resto del sistema.

Una serie di interfacce standard: seriali RS232, parallela Centronics, PS/2 per mouse e tastiera, USB per altri dispositivi; sono solitamente tutte raggruppate sul lato posteriore alto della scheda madre.

Interfacce Shugart, ATA, SATA e/o SCSI per la gestione delle unità a disco (Disco rigido, CD e DVD).

In molte schede madri, specie se compatte, possono essere incluse la scheda video, la scheda audio, interfacce di rete Ethernet e porte Firewire e USB.

Il processo di standardizzazione ha interessato non solo il progetto elettronico, ma anche e soprattutto la forma, le dimensioni e il posizionamento dei componenti: nel tempo si sono affermati alcuni formati standard a cui si sono conformati tutti i produttori.

Le schede madri ora in commercio dell AMD con un prezzo accessibile sono:

ASUS M5A78L-M/USB3  a € 55,00

                                     Dettagli

Tipo prodottoScheda madre - micro ATX

Tipo chipsetAMD 760G / AMD SB710

Max velocità bus2600 MHz

Velocità di trasferimento bus di dati5.2 GT/s

Socket processoreSocket AM3+

N. processori max1

Processori compatibiliSempron, Phenom II X3, Athlon II X2, Phenom II X2, Athlon II X4, Athlon II X3, Phenom II X4, Phenom II X6, FX ( Maximum TDP 140 Watt )

RAM supportata

Capacità massima16 GB

TecnologiaDDR3

Clock bus1333 MHz, 1066 MHz

VelocitàPC3-10600, PC3-8500

Controllo integrità RAM supportatoNon ECC, ECC

Registrata o bufferizzataSenza buffer

CaratteristicheArchitettura memoria a doppio canale

Scheda grafica

Controller graficoATI Radeon HD 3000

Tecnologia di allocazione memoriaMemoria video condivisa (UMA)

Dimensioni max RAM assegnata1 GB

Audio

TipoHD Audio (8 canali)

Audio CodecVIA VT1708S

Standard di conformitàHigh Definition Audio

LAN

Controllore di reteRealtek RTL8111E

Interfacce di reteGigabit Ethernet

Espansione/connettività

Slot di espansione1 x CPU 4 x DIMM a 240 pin 1 x PCIe 2.0 x16 1 x PCIe 2.0 x1 2 x PCI

Interfacce memorieAMD SB710 : SATA-300 - connettore(i): 6 x 7 pin Serial ATA - 6 Dispositivi - RAID 0 / RAID 1 / RAID 10 / JBOD

Interfacce1 x tastiera / mouse PS/2 1 x DVI 1 x VGA 1 x HDMI 1 x LAN (Gigabit Ethernet) 4 x USB 2.0 2 x USB 3.0 1 x TOSLINK 1 x uscita audio - mini-jack 1 x ingresso audio - mini-jack 1 x microfono - mini-jack 1 x uscita audio (surround laterale) - mini-jack 1 x uscita audio (posteriore) - mini-jack 1 x uscita audio (centrale/subwoofer) - mini-jack

Interfacce interne1 x seriale 1 x uscita SPDIF 1 x parallela 6 x USB 2.0

Connettori d'alimentazioneConnettore ATX12V 4 pin, connettore alimentazione principale 24 pin

Caratteristiche

Tipo BIOSAMI

Caratteristiche BIOSSupporto DMI 2.0, supporto WfM 2.0, ASUS MyLogo2, ASUS EZ Flash 2, supporto di ACPI 2.0a, supporto SMBIOS 2.5

Caratteristiche hardwareASUS Q-Fan, C.P.R. (CPU Parameter Recall), AMD Cool 'n' Quiet Technology, ASUS Anti-Surge Protection, ASUS Turbo Key, CrashFree BIOS 3, scheda madre All-Solid Capacitor Design, ASUS EPU (Energy Processing Unit), Core Unlocker, supporto per tecnologia AMD Hybrid CrossFireX

Miscellanea

Software inclusoDriver & Utilità, ASUS Live Update, ASUS PC Probe 2, ASUS AI Suite II, ASUS AI Charger

Compatible with Windows 7Software e dispositivi che hanno il logo "Compatible with Windows 7" hanno superato i test che Microsoft ha messo a punto per verificare che siano compatibili e affidabili con Windows 7 a 32 bit e a 64 bit.

Standard di conformitàPlug and Play, ACPI 2.0a, ErP Ready

Larghezza24.4 cm

Profondità24.4 cm

ASRock E350M1 a € 53,00

Dettagli

                

Generale

Tipo prodottoScheda madre - mini ITX

ProcessoreAMD E-350

Tipo chipsetAMD A50M / AMD M1

RAM supportata

Capacità massima16 GB

TecnologiaDDR3

Clock bus1066 MHz, 800 MHz

VelocitàPC3-8500, PC3-6400

Registrata o bufferizzataSenza buffer

Scheda grafica

Controller graficoAMD Radeon HD 6310

Tecnologia di allocazione memoriaMemoria video condivisa (UMA)

Dimensioni max RAM assegnata512 MB

Audio

TipoHD Audio (8 canali)

Audio CodecRealtek ALC892

Standard di conformitàHigh Definition Audio

LAN

Controllore di reteRealtek RTL8111E

Interfacce di reteGigabit Ethernet

Espansione/connettività

Slot di espansione2 x DIMM a 240 pin 1 x PCIe 2.0 x16

Interfacce memorieAMD M1 : SATA-600 - connettore(i): 4 x Serial ATA a 7 pin - 4 Dispositivi

Interfacce1 x tastiera / mouse PS/2 1 x VGA 1 x HDMI 6 x USB 2.0 1 x LAN (Gigabit Ethernet) 1 x TOSLINK 1 
x uscita audio - mini-jack 1 x ingresso audio - mini-jack 1 x microfono - mini-jack 1 x uscita audio 
(surround laterale) - mini-jack 1 x uscita audio (posteriore) - mini-jack 1 x uscita audio 
(centrale/subwoofer) - mini-jack

Connettori d'alimentazione       ConnettoreATX12V 4 pin,
connettore alimentazione principale 24 pin

Caratteristiche

Tipo BIOSAMI

Caratteristiche BIOSSupporto SMBIOS 2.3.1, supporto ACPI 1.1

Monitoraggio hardwareTemperatura della CPU, temperatura del telaio, contagiri ventola CPU, contagiri ventola chassis, 
tensione sistema

Caratteristiche hardwareASRock Hybrid Booster, ASRock U-COP, AMD Cool 'n' Quiet Technology, ASRock Instant Boot
, ASRock Instant Flash, ASRock Boot Failure Guard (B.F.G.), supporto ASRock AIWI, ASRock APP
 Charger, ASRock SmartView

Miscellanea

Software inclusoDriver & Utilità, ASRock Software Suite

Standard di conformitàWHQL, FCC, EuP Ready, ErP Ready

Larghezza17 cm

Profondità17 cm

Schede madri in Commercio della Intel a prezzo accessibile sono:

                                                                                                 

                    ASRock AD2550B-ITX a € 56,00

                                                 Dettagli

Generale

Tipo prodottoScheda madre - mini ITX

ProcessoreIntel Atom D2550 / 1.86 GHz ( Dual-Core )

Tipo chipsetIntel NM10 Express

N. processori max1

RAM supportata

Capacità massima4 GB

Clock bus1066 MHz, 800 MHz

VelocitàPC3-8500, PC3-6400

Controllo integrità RAM supportatoNon ECC

Registrata o bufferizzataSenza buffer

Scheda grafica

Controller graficoPowerVR SGX545

Audio

TipoHD Audio (6 canali)

Audio CodecVIA VT1705

Standard di conformitàTHX TruStudio PC

LAN

Controllore di reteRealtek RTL8105E

Interfacce di reteEthernet

Espansione/connettività

Slot di espansione2 x SO-DIMM a 204 pin 1 x PCI

Interfacce memorieSATA-300 - connettore(i): 2 x 7pin Serial ATA

Interfacce1 x tastiera PS/2 1 x mouse PS/2 1 x parallela 1 x seriale 1 x VGA 4 x USB 2.0 1 x LAN 1
 x ingresso audio 1 x microfono 1 x uscita audio

Interfacce interne2 x USB 2.0 - header Audio - header

Connettori d'alimentazioneConnettore alimentazione principale 24 pin

Caratteristiche

Tipo BIOSAMI

Caratteristiche BIOSJumperFree, supporto SMBIOS 2.3.1, Tecnologia Hyper-Threading, supporto ACPI 1.1, UEFI BIOS

Monitoraggio hardwareTemperatura della CPU, temperatura del telaio, contagiri ventola CPU, contagiri ventola chassis,
 tensione sistema, Tensione della CPU

Sleep / Wake UpRiavvio sistema tramite rete LAN (WOL)

Caratteristiche hardwareASRock Hybrid Booster, ASRock U-COP, ASRock Instant Boot, ASRock Instant Flash,
 ASRock CPU Frequency Stepless Control, ASRock Boot Failure Guard (B.F.G.), compatibile HDCP,
 ASRock APP Charger, ASRock SmartView, ASRock XFast USB, AsRock On/Off Play Technology, 
ASRock XFast LAN

Miscellanea

Cavi inclusi2 x Cavo seriale ATA

Software inclusoDriver & Utilità, Cyberlink MediaEspresso 6.5 (30 giorni di prova), ASRock MAGIX Multimedia Suite

Standard di conformitàPlug and Play, WHQL, FCC, EuP Ready, ErP Ready

Larghezza17 cm

Profondità17 cm

          ASRock G31M-GS a € 64,00

                    

                                Dettagli

        

Generale

Tipo prodottoScheda madre - micro ATX

Tipo chipsetIntel G31 Express / Intel ICH7

Max velocità bus1333 MHz

Socket processoreLGA775 Socket

N. processori max1

Processori compatibiliPentium, Celeron, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, 
                                                              Core 2 Quad

RAM supportata

Capacità massima8 GB

TecnologiaDDR2

Clock bus800 MHz, 667 MHz

VelocitàPC2-6400, PC2-5300

Controllo integrità RAM supportatoNon ECC

Registrata o bufferizzataSenza buffer

CaratteristicheArchitettura memoria a doppio canale

Scheda grafica

Controller graficoIntel GMA 3100

Tecnologia di allocazione memoriaDynamic Video Memory Technology 4.0

Dimensioni max RAM assegnata384 MB

Audio

TipoHD Audio (6 canali)

Audio CodecRealtek ALC662

Standard di conformitàHigh Definition Audio

LAN

Controllore di reteRealtek RTL8111DL

Interfacce di reteGigabit Ethernet

Espansione/connettività

Slot di espansione1 x CPU 2 x DIMM a 240 pin 1 x PCIe x16 1 x PCIe 
x1 2 x PCI

Interfacce memorieIntel ICH7 : SATA-300 - connettore(i): 4 x Serial ATA a 7 pin - 4 Dispositivi Intel ICH7 : ATA-100 -
 connettore(i): 1 x 40 pin IDC - 2 Dispositivi

Interfacce1 x mouse PS/2 1 x tastiera PS/2 1 x seriale 1 x VGA 4 x USB 2.0 1 x LAN (Gigabit Ethernet) 
1 x ingresso audio - mini-jack 1 x uscita audio - mini-jack 1 x microfono - mini-jack

Connettori aggiuntivi (Opzionale)4 x Hi-Speed USB

Connettori d'alimentazioneConnettore ATX12V 4 pin, connettore alimentazione principale 24 pin

Caratteristiche

Tipo BIOSAMI

Caratteristiche BIOSSupporto SMBIOS 2.3.1, supporto ACPI 1.1

Monitoraggio hardwareTemperatura della CPU, temperatura del telaio, contagiri ventola CPU, contagiri ventola chassis, 
tensione sistema, Tensione della CPU

Sleep / Wake UpRiavvio sistema tramite rete LAN (WOL)

Caratteristiche hardwareASRock Hybrid Booster, ASRock U-COP, Intelligent Energy Saver, ASRock Instant Boot, 
ASRock OC Tuner, ASRock Instant Flash, ASRock Boot Failure Guard (B.F.G.)

Miscellanea

Software inclusoDriver & Utilità

Compatible with Windows 7Software e dispositivi che hanno il logo "Compatible with Windows 7" hanno superato i test che
 Microsoft ha messo a punto per verificare che siano compatibili e affidabili con Windows 7 a
 32 bit e a 64 bit.

Standard di conformitàFCC

Larghezza24.4 cm

Profondità18.3 cm