Итак, мы определили круг задач, список ПО, размер и дизайн, возможно, еще какие-то дополнительные требования к нашему будущему персональному компьютеру.
Что мы делаем дальше?
1) Определяем какой процессор лучше всего подходит. Сокет/модель.
2) Выбираем модель корпуса и, соответственно, возможный форм-фактор материнской платы.
3) Выбираем материнскую плату.
Выбор материнской платы - это, пожалуй, самый ответственный момент выбора комплектующих будущего ПК. Материнская плата — самый важный и определяющий узел ПК.
Если вам понадобится в дальнейшем, например, заменить процессор, вы просто кладете системный блок на бок. Отсоединяете кулер. Снимаете старый проц и вставляете новый. Аккуратно наносите термопасту и ставите кулер на место. И вуаля! Процессор заменен.
Старый продаете на Авито. И все счастливы.
А вот если вы ошибетесь в выборе материнской платы и, например, вам не хватит под ваши задачи линий PCIe или окажется мало фаз питания, то, в лучшем случае, придется пересобирать заново весь ПК.
Поэтому повторюсь еще раз, выбор материнской платы это архиважное действие.
Материнская плата в персональном компьютере — это очень простая вещь. Несмотря на на всю ее пугающую красоту и кажущуюся сложность, она проста, как … . Это просто такой набор проводов, резисторов, конденсаторов, диодов, микросхем, крепежных деталей и пр., который соединяет процессор, память, диск, видеокарту и остальныекомплектующие ПК вместе, обеспечивая их согласованную работу.
Чисто теоретически, можно просто взять положить все комплектующие на стол и соединить их между собой, собрав принципиальную схему ПК так называемым накидным монтажем. Понадобятся километры проводов, тысячи радиоэлектронных элементов. Но опытный радиолюбитель вполне справится.
Фантастика?
Да!
Потому, что скорее всего, даже если все правильно спаять, работать такой ПК не будет. Во всяком случае, собранный из современных комплектующих. Потому, что взаимные радиоэлектронные помехи пучка соединительных проводов не позволят сигналам проходить правильно.
За это и отвечает материнская плата. У нее много слоев текстолита. Обычно шесть или даже восемь. И все эти тоненькие проводники, соединяющие компоненты компьютера друг с другом проходят таким образом, чтобы не мешать друг другу передавать сигналы.
И тем не менее архитектура (назовем это так) материнской платы в первом приближении, которое нам и нужно знать, очень простая.
Вот она на картинке:
Основных задач у нашей системной платы две:
1) Обеспечение электропитанием установленных компонентов
2) Обеспечение связи между компонентами ПК
А теперь вопрос. Вы наверняка задумывались, если когда либо выбирали материнскую плату, почему материнские платы на одинаковом чипсете могут отличаться у одного и того же продавца в разы по цене?
Например, сегодня в популярном магазине на три буквы материнские платы на популярном чипсете B650 (сокет AM5) представлены по цене от 14 000 руб. до 48 000 руб.
Думаю, все понимают, что это не просто так.
На самом деле схема материнской платы немного сложнее, чем на первом рисунке.
Не все компоненты связаны друг с другом параллельно. Различные составляющие материнской платы соединены в определенном порядке. И чем «дальше» узел от процессора, тем медленнее соединение. Самый идеальный вариант, если бы все комплектующие были напрямую подключены к процессору широкой быстрой шиной. Но это невозможно по разным причинам (и денежным тоже), поэтому соединения последовательно ранжированы.
Какие-то компоненты (те, что слева от процессора), например оперативная память, один или несколько дисков М2, разъем видеокарты, микросхема южного моста подключены напрямую к процессору. Сколько и чего можно подключить напрямую к процессору зависит от самого процессора и от материнской платы. Сколько линий PCIe способен принять процессор и сколько их распаяно на плате зависит от процессора, чипа материнской платы и самой материнской платы. Сколько физически проводников проведено на плате от сокета процессора до компонентов.
То, что не подсоединено напрямую шиной PCIe к процессору, подсоединяется через южный мост (справа на рисунке от процессора). От процессора к мосту подходят проводники. Их не так уж много. Они делятся южным мостом между оставшейся периферией. Это более медленная связь, чем напрямую с процессором. Гораздо более медленная.
Если линий PCIe недостаточно, то они делятся между устройствами, в общем случае снижая скорость обмена информацией.
Вот в этих-то мелочах и прячутся все чёртики.
Для начала смотрим таблицу сравнения чипсетов линии 600 для Socket AM5 от AMD. Чем круче (справа налево) чипсет, тем больше «быстрых» линий.
Но эти «быстрые» линии еще нужно физически развести на плате, чтобы их можно было использовать для подключения компонентов сборки.
Процессоры Ryzen 7000 поддерживают:
3 порта USB 3,2 Gen2 Type-C,
1 порт USB 3,2 Gen2 Type-A,
1 порт USB 2.0,
28 линий ввода-вывода (включая PCI-E 5.0):
4 линии из них идут на взаимодействие с чипсетом В650/.../X670E,
16 линий — это PCI-E 5.0 слоты для видеокарт,
Осталось 8 линий PCIe 5.0:
4 линии — это слот M.2,
остальные 4 могут конфигурироваться производителями материнских плат на выбор.
Чипсет B650/B650E поддерживает до:
6 портов USB 3.2 Gen2,
1 порт USB 3.2 Gen2x2,
6 портов USB 2.0,
12 линий ввода-вывода:
распределение линий: 8 PCIe 4.0 + 4 PCIe 3.0;
линии PCIe 3.0 могут включать до 4 портов SATA.
Тандем B650/B650E+Ryzen 7000 в сумме имеет:
16 PCI-E 5.0 линий для видеокарт (от процессора);
1 порт USB 3.2 Gen2x2 (от чипсета);
10 портов USB 3.2 Gen2 (4 от процессора, 6 от чипсета);
7 портов USB 2.0 (1 от процессора, 6 от чипсета);
4 порта SATA 6Гбит/с (от чипсета, входят в состав линий PCIe 3.0)
8 линий PCIe 5.0 (от процессора), 4 из которых — на слот М.2, 4 — могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат);
8 линий PCI-E 4.0 ( от чипсета), которые могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат);
4 линии PCI-E 3.0 ( от чипсета), которые могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат).
Итого: до 18 портов USB, 20 свободных PCI-E линий (включая до 4 портов SATA).
Это максимум. Каждая конкретная материнская плата от конкретного производителя предоставляет различные подмножества вышеописанного множества линий и портов. Чем более полное подмножество мы имеем, тем большую цену платим.
Так какую же плату выбрать?
Сравним первые попавшиеся четыре платы из каталога магазина «на три буквы» за 14, 28, 36, 48 тысяч рублей. Вы можете проделать этот эксперимент самостоятельно, взяв какие нибудь другие.
Вот таблица сравнения (благо в их интернет-магазине есть такой сервис):
У меня получилось, поверьте, просто случайно, что три «дешевые» платы от MSI, а самая дорогая от ASUS. Это и хорошо. Можно увидеть, чем отличаются платы одного чипа одного производителя в зависимости от цены.
Сокет AM5 — это новый разъем для процессоров AMD Ryzen. В 2022 году он пришел на смену AM4. Для этого сокета AMD разработала новые процессоры и новые чипсеты. В чем особенности чипсетов для AM5 и чем они отличаются от предшественников для AM4 много написано в интернете — гугл в помощь.
Первыми процессорами для сокета AM5 стала линейка Ryzen 7000. Именно для них было разработано три новых чипсета AMD 600-й серии. Два из них имеют по две разновидности. Топовые модели — X670 и X670E, средний класс — B650 и B650E, начальный уровень — A620.
Все материнские платы на новых чипсетах используют только оперативную память DDR5. Контроллер ОЗУ в процессорах Ryzen 7000 не поддерживает DDR4.
Таким образом, чипсет AMD B650 - это набор микросхем среднего класса для процессоров поколения Zen 4.
В отличие от X670 пары, B650 не имеют двухчиплетной конструкции. Внутри чипсета всего один чип, соответственно,количество линий и портов PCI Express меньше.
Кстати, буква Е в конце означает всего лишь, что такой чипсет поддерживает PCIe не только версии 4,0, но и версии 5,0. В настоящее время это еще не слишком актуально. Но вот на «перспективу» - может быть полезным. Если собираете ПК под будущий апгрейд, то, возможно, стоит присмотреться к более дорогой плате с буквой Е.
Итак,мы выбрали четыре представителя среднейлинейкиматеринских плат для процессоров последнего поколения от AMD.
Но почему разница в цене в три с половиной раза?
Смотрим таблицу.
Что общего?
У всех 36 мес. гарантии от производителя.
Все, кроме самой дешевой стандарта ATX.
Самая дешевая — Micro ATX.
У них у всех по 4 слота оперативной памяти DDR5.
Одинаковый максимальный объем этой самой памяти — 192 Гб.
У всех стоит звук 7.1.
Правда, у самой дешевой платы совсем бюджетненький звук Realtek ALC897, у более дорогих - Realtek ALC4080. Уже получше.
Дальше идут различия.
У дешевой слабый питальник. 6+2+1 фаза. Не фатально, но о каком-то разгоне, да и вообще о мощных 7000-х процессорах лучше не думать. У остальных питальники вполне приличные.
Из таблицы в целом сразу видно — чем дороже, тем богаче набор присутствующих линий и портов.
И даже, заметим, что вес платы «прямо пропорционален» цене. Оно и понятно. Чем меньше плата, тем сложнее разместить на ней большое количество разъемов и прочих компонентов.
Наиболее ходовой форм-фактор, стандартный ATX. Он позволяет разместить почти все, что необходимо. Если вы выбираете материнскую плату другого форм фактора, то задумайтесь, зачем вам это надо.
Чтобы лучше понять, на что же нам необходимо обращать внимание в первую очередь при выборе материнской платы, а что не так важно, рассмотрим что есть на матернской плате
На картинке ниже изображена схема популярной в недавнем прошлом модели Gigabyte Z390 Aorus Pro. Абсолютно стандартная по конфигурации материнская плата.
Питание материнской платы
Питание материнской платы ПК обычно обеспечивает отдельный блок питания (БП), от которого через 24-контактный разъем (с правого бока на картинке) подаются основные напряжения – это ±12 В, +5 В, +3.3 В.
Материнская плата от этого разъема передает необходимые напряжения на все разъемы и компоненты, но есть одна проблема.
Через разъем PCI-Express можно обеспечить потребителя мощностью примерно до 75 Вт. То есть для более мощной видеокарты приходится через специальный разъем запитывать ее отдельно.
Иногда, что на материнских платах иногда можно встретить еще дополнительные разъемы питания, например у нижней грани может располагаться 6 пиновый разъем, предназначенный для дополнительного питания разъемов PCIe.
Процессорный сокет
Думаю, все знают, как он выглядит. В него вставляется процессор. Различаются сокеты размерами и количеством контактов.
Система питания процессора/памяти
На материнской плате находятся разъемы, которые обычно располагаются рядом с процессором. Обычно используется как минимум один или два 8-контактных разъема.
На представленной плате только один 8-контактный разъем.
Фазы питания CPU
Правило: «чем больше фаз, тем лучше».
Основная доля фаз питания используется для обеспечения процессора. Одна или две обычно дополнительно выделяются для питания графического сопроцессораCPU. В некоторых платах есть еще дополнителные фазы, которые используются для питания других компонентов платы.
В указанном продавцом количестве фаз зоны VRM нужно обращать прежде всего на первое самое большое число 6, 14, 16 и т. п. Это фазы, питающие сам процессор. Чаще всего, если с их числом все в порядке, то и остальных фаз питания хватит на все.
Отметим также, что мосфеты зоны VRM необходимо охлаждать. Чем мощнее CPU, чем выше разгон, тем больше размер специальных радиаторов. В особо горячих случаях, в экстремальных ситуациях, нужен дополнительный обдув этой зоны.
Оперативная память
Опять-таки «памяти много не бывает». Тут вступают в силу ограничения платы, бюджет, но всегда чет больше, тем лучше.
Количество слотов памяти зависит от процессора. Контроллер памяти находится в нем. В большинстве случаев имеется двухканальный контроллер, с возможностью установки до двух модулей DRAM на каждый канал. Итого – четыре слота. В более дорогих системах, а также в платах с серверными чипсетами, каналов может быть 4 на каждый процессор и слотов может быть до 8 штук на процессор. Да, бывают и многопроцессорные компьютеры.
Нужно сразу решить, какое количество плашек памяти какого объема будет установлено и будет ли в последствии увеличен этот объем.
Лучше всего использовать два одинаковых модуля DRAM в параллельном режиме. Это подразумевает, что один модуль подключается к разъему первого канала памяти, второй – к разъему второго канала памяти. В описании платы обычно указывается в какие конкретно слоты устанавливать то или иное количество плашек.
Важно про ОП. Разводка шины DRAM
Как процессор связывается с оперативной памятью? Есть некоторое количество слотов под установку плашек памяти, масса проводников на плате, и есть интересная особенность, о которой нужно знать при выборе конкретной материнской платы.
Речь идет только о моделях с четырьмя разъемами RAM на два канала.
Существуют два способа развести шину DRAM на материнской плате:
• T-топология. Длина проводников до обоих модулей одинаковая, но несколько большая, нежели при иной топологии. Этот вариант хорошо подходит для установки модулей памяти во все слоты, т. е. четырех штук. Разгон, если это позволяет чипсет, также будет лучше при наличии четырех модулей, а вот с двумя рекордов достигнуть вряд ли удастся.
• Daisy Chain. По сути, это последовательное подключение слотов RAM. В отличии от предыдущей топологии, тут обратная ситуация. Разгон лучше, если установлены два модуля, и чуть хуже, если четыре, да и в общем случае длина проводников меньше.
Получается, что для установки четырех модулей предпочтительнее платы с T-топологией, а для двух модулей, да еще с перспективой разгона - Daisy Chain. На топологию "Daisy Chain" косвенно указывает рекомендация производителя в случае использования только двух модулей памяти устанавливать их во второй и четвертый слоты.
Система питания DRAM
Рабочее напряжение у них обычно 1.2 В. Штатный блок питания такого напряжения не предоставляет. Поэтому возле сокетов для модулей ОЗУ на плате можно найти несколько чипов (типа Richtek RT8120), которые являются ШИМ-контроллерами. Они используются для питания памяти.
Чипсет
Разные чипсеты, предоставляют разные наборы возможностей.
В нашем случае выбран один и тот же чипсет B650. Поэтому разница в цене определяется исключительно богатством выбора предоставляемых платой линий и портов и возможностями обеспечения питания элементам платы, включая процессор.
Правильный выбор чипсета не менее, а даже болееважен чем выбор процессора. Именно на чипсет возложены функции работы с накопителями, подключаемыми по интерфейсам SATA или PCI-E, с USB портами, обеспечение функционирования аудио чипа, сетевого контроллера и т. п., задачи перераспределения линий PCI-Express.
Линии PCI-Express
Этот интерфейс предоставляет некоторое количество интерфейсных линий. Каждая из них обеспечивает известную пропускную способность. На данный момент используется 3-я версия PCI-E, имеющая скорость в 8 ГТ/с на каждую линию. Или 4-я версияс пропускной способностью каждой линии в 16 ГТ/с.
Количество имеющихся в распоряжении чипсета линий PCI-E разнится в зависимости от модификации чипа. Старейшие чипсеты, (типа Intel H310), могут иметьвсего 6 линий, причем даже уже устаревшей на сегодняшний день 2-й версии интерфейса, другие же, как x670 могут предоставлять 44линии.
Задача материнской платы и системного чипа, в частности, состоит в распределении этих линий между имеющимися устройствами. Вполне реальна ситуация, когда линий может не хватить.
Если возвращаться к нашему чипсету, то B650 обеспечивает нас 36 линиями PCI-E.
На картинке ниже показано, как распределяются линии на плате.
PCI разъемы
В большинстве ПК используется как минимум одна дискретная видеокарта, т. к. встроенное видеоядро не всегда удовлетворяет. Материнская плата практически всегда имеет разъем для дополнительного графического адаптера и обеспечиает его функционирование. Иногда видеокарт может быть 2 и даже больше.
В зависимости от типа устройств, используются разные по физическому размеру разъемы PCI-E. Всего существует 3 типоразмера таких разъемов.
Возможность использования нескольких плат расширения зависит от количества линий интерфейса PCI-E и возможности их перераспределения между устройствами.
Для видеокарт и прочих устройств, которым требуется 4 (и более) линии PCI-E применяется самый большой разъем, чаще всего его обозначают как PCI-E x16. В данном случае «x16» показывает количество линий интерфейса.
Это максимальное их количество, но не обязательное, и это надо помнить.
Допустим на плате есть три разъема PCI-E x16. Значит ли это, что все они имеют по 16 линий? Теоретически, они могут иметь столько линий, но не всегда.
Чтобы это узнать, нужно обратиться к спецификациям на плату. Там мы возможно увидим, что первый разъем действительно имеет 16 линий PCI-E, которыми ее обеспечивает процессор. Второй разъем при тех же физических размерах может использовать только 8 интерфейсных линий, а третий – 4. Причем, линии, например, к первым двум разъемам PCI-E x16 поступают от процессора, а к остальным – от чипсета.
В таком случае, если установлена только одна видеокарта в первый PCI-E разъем, то 16 интерфейсных линий подаются на нее напрямую от CPU. Если же установить во второй разъем еще одну видеокарту, то 16 процессорных линий поделятся пополам между разъемами. Эту диспетчеризацию выполняет чипсет.
Кстати, то же самое произойдет, если во второй разъем будет установлена любая другая карта расширения. Видеокарта в первом разъеме будет переведена в режим x8. Еще 8 процессорных линий чипсет отдаст второму разъему. Будет ли использовать все предоставленные ресурсы установленная в него плата расширения или нет – не важно, разделение линий пополам все равно произойдет.
Распределение интерфейса может варьироваться в зависимости от модели чипсета и даже поколения процессора, что в большей степени актуально для CPU AMD.
Сам чипсет также имеет некотороеколичество собственных линий PCI-E, (в нашем случае 4) и распоряжается он ими сам. Обычно все «маленькие» PCIe x1 (по одной линии PCI-E каждый) подключены к чипсету.
Разъемы M.2
Практически все современные материнские платы имеют как минимум один разъем M.2 для установки SSD накопителей соответствующего форм-фактора.
Располагаться разъемы M.2 могут в разных частях, это зависит только от фантазии производителя. Бывает даже, что один из разъемов размещается на обратной стороне платы. У некоторых моделей материнок ASUS такой разъем расположен вертикально.
О том, какой/какие интерфейсы поддерживаются каждым из разъемов, надо смотреть в спецификациях на материнскую плату. Разъемы могут быть универсальными, т.е. позволяют установить как SATA, так и PCIe накопители. Либо может использоваться только один интерфейс.
Также в описании на конкретную модель материнской платы указано, твердотельники какого размера получится установить.
Важный момент – охлаждение накопителей в этих разъемах. Большинство материнских плат среднего и более высокого уровня уже имеют штатные радиаторы, и часто их вполне достаточно. Но в некоторых случаях лучше использовать более мощные радиаторы, которые часто идут в комплекте с топовыми дисками М2.
Разъем M.2 используется не только для накопителей. Многие материнские платы ставят еще один M.2, который имеет ключ E и предназначен только для поддержки модуля беспроводной связи.
Разъемы для накопителей
Речь про традиционные SATA и гораздо менее известные U.2. Для подключения таких накопителей нужен используемый уже не одно десятилетие интерфейс SATA и соответствующий разъем. В настоящее время этот интерфейс имеет 3-ю версию, и служит для подключения как традиционных HDD, так и SSD форм-фактора 2.5 дюйма.
Скорость их работы будет ограничена пропускной способностью интерфейса. Иногда для хранения всякой всячины SATA устройства подходят более чем.
В подавляющем большинстве случаев материнские платы имеют как минимум 4, а чаще всего 6, и даже более таких разъемов.
Взаимозависимости разъемов
Нужно разобраться, как распределяются SATA интерфейсы на конкретной материнской плате. Если чипсет позволяет подключить до 6 устройств SATA, но у нас есть еще возможность установки двух SSD M.2 с таким интерфейсом, то это вовсе не означает, что мы в итоге получим 8 накопителей SATA.
Может вполне оказаться, что если в первый разъем M.2 установить SSD SATA, то чипсет отключит порт SATA3-2. Если же SSD M.2 SATA будет установлен во второй разъем, от отключатся порты SATA3-4 и SATA3-5. То есть в любом случае можно использовать максимум 6 SATA устройств.
Некоторые материнские платы имеют разъем U.2. Подробнее про него прочитайте в интернете.
Вспомогательные чипы на материнской плате
Контроллер Ethernet
В ряде моделей, особенно серверных, может использоваться несколько сетевых интерфейсов, в том числе с пропускной способностью до 10 Гб/с. Для каждого из них имеется свой собственный контроллер.
Контроллер SATA
Если возможностей чипсета по поддержанию нужного количества портов SATA не хватает, на помощь приходят микросхемы сторонних производителей. Иногда такое решение принимается для того, чтобы частично разгрузить чипсет, т. к. ему и так есть чем заняться.
Аудиоконтроллер
Наверное, сейчас нет ни одной материнской платы (за исключением, возможно, серверных), не оснащенной встроенной звуковой картой.
Мультиплексоры шины PCI-E
Выше мы говорили про деление 16 процессорных линий PCI-E поровну между двумя разъемами в случае использования двух видеокарт. Упоминали, что управляет этим действием чипсет. А собственно «перебросом» линий с одного разъема на другой занимаются микросхемы-мультиплексоры.
Мониторинг и управление вентиляторами
На плате есть специальный чип, который выполняет контроль за состоянием материнки, мониторит температурный режим и задает скорость вращения подключенных вентиляторов.
Управление подсветкой
BIOS
В настоящее время многое компании применяют функцию DualBIOS. Она заключается в использовании двух микросхем емкостью по 128 Мб для хранения текущей конфигурации и резервной. Обычно эти два чипа находятся в нижнем правом углу.
USB
Иногда применяются сторонние контроллеры, концентраторы, которые могут обеспечить работу дополнительных портов.
HDMI
Поддержку протокола HDMI обычно осуществляет микросхема обработки графики. На разных платах могут стоять разные чипы.
Разъемы для вентиляторов/помп СЖО
Практически в любом ПК есть как минимум один вентилятор – процессорный. Как правило, есть еще несколько коннекторов для подключения корпусных вентиляторов.
На более серьезных платах возле процессорного сокета находятся два разъема. Один - для вентилятора обычного воздушного кулера CPU. Второй – для помпы водяной системы охлаждения.
Иногда отдельно ставятсяразъемы, позволяющие подключить системы водяного охлаждения с высокой нагрузкой (ток до 2 А).
О количестве и возможности подключения того или иного вентилятора следует заранее узнавать из мануала.
Разъемы для светодиодных RGB-лент
USB
На задней панели есть не все разъемы USB. На плате располагается еще несколько коннекторов.
Другие разъемы
Кроме того, на плате бывают также разъемы для подключения термодатчиков, аудиокабеля, колодка для кнопок и индикаторов передней панели корпуса.
Дополнительные разъемы и коннекторы
Не только слоты памяти и процессора, чипсет, разъемамы PCI-E и M.2 есть на материнской плате. Она может иметь ряд других разъемов. Количество и номенклатура этих разъемов довольно широко варьируется у разных моделей материнок.
Помимо прочего, на дорогих моделях, особенно ориентированных на оверклокеров, могут иметься:
- переключатели режимов настройки системы,
- кнопки включения,
- кнопки перезагрузки,
- кнопки сброса настроек BIOS к заводским,
- индикатор POST-кодов
и т. п.
И вот практический совет по выбору материнки.
Определяемся с приблизительный бюджетом.
Смотрим, какой процессор мы можем себе позволить за наш бюджет. Обычно стоимость процессора в нормальной сборке — 20% - 25%.
Берем лист бумаги и наносим на него функциональную схему нашего будущего ПК с указанием (и даже физическим расположением) всей нашей будущей периферии.
Продумываем и отмечаем на листе что, куда и как будет подключаться.
Затем считаем сколько и каких разъемов нам нужно на материнской плате. И какие скорости должны иметь эти разъемы.
После этого смотрим, справляется ли выбранный нами процессор с таким количеством и «качеством» соединений. Если нет, то решаем, что и в какую сторону мы можем поменять.
Определяемся с процессором.
И, уже после этого, выбираем материнскую плату, исходя из требуемых характеристик по питанию, линиям и портам. А также исходя из бюджета и, возможно, каких-то субъективных желаний.
Приятного пользования вашим персональным компьютером!