Что такое шим контроллер на материнской плате

Здравствуйте, любители покопаться в компьютерном железе. В этой статье мы расскажем, что располагается на материнской плате. Иными словами, перечислим все компоненты и их назначение. И речь пойдет не только о разъемах, хотя и о них мы также писали, но и таких элементах как цепи питания, контроллеры и микросхемы.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Возможно, данная информация пригодится вам в дальнейшем для сборки, для ремонта, или собственного образования. Здесь мы хотим кратко пройтись по компонентам, чтобы ваше представление о характеристиках компьютера было более обширным.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Что находится на материнской плате ПК

Представьте себе среднестатистическую МП в форм‐факторе ATX (про другие вы можете почитать в этой статье). Ее компоновка выглядит таким образом:

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Сокет – разъем, в который вставляется центральный процессор. Разъем зачастую имеет квадратную, либо прямоугольную форму. С одной стороны от него располагается прижимной рычаг. Сразу скажем, что сокеты Intel и AMD кардинально отличаются друг от друга, так что перепутать материнку будет сложно.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Северный мост – один из ключевых компонентов такого понятия как чипсет. Данный компонент серьезно влияет на возможности и характеристики МП, а также подключаемых к ней комплектующих (разгон и его стабильность, количество одновременно работающих плат расширения и аппаратных элементов, число портов расширения).

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Свое «географическое» прозвище получил из‐за расположения на плате (под процессором). Северный мост связывает воедино процессор, видеокарты и прочие комплектующие, работающие через шину PCI‐E, а также ОЗУ.

p, blockquote 7,0,1,0,0 —>

Южный мост – вторая часть чипсета, распаянная на нижней части МП. Ответственный за стабильную работу «медленных» портов и слотов расширения (USB), а также звуковой и сетевой карты. На его совести работоспособность всех гнезд задней панели, SATA и PCI.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Слоты для ОЗУ – порты, в которые устанавливается оперативная память. На данный момент самый распространенный стандарт – DDR4.Слоты PCI‐E – используются для высокоскоростных устройств (видеокарты, SSD NVMe, Intel Optane). Существуют порты PCI‐E x16/x8/x4/x1. Последние, напоминают собой сильно урезанные разъемы, хотя их функционал полностью идентичен полноформатным. Для работы используются, как ни странно, линии PCI‐Express, количество которых определяется процессором.Слот PCI – стандартное гнездо для установки сетевых карт и контроллеров, плат расширения, звуковых карт, кард‐ридеров, дополнительных USB‐портов, ТВ‐тюнеров и карт захвата. Курируется южным мостом.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

Разъем питания – порт, к которому подключается блок питания, подающий напряжение на всю систему. Зачастую схема подключения имеет формулу 24+4 или 24+8 pin (материнская плата + процессор/видеокарты). Некоторые современные МП обладают усиленной схемой с формулой 24+4+4 либо 24+4+6 pin. Платы для майнинга могут иметь еще более серьезную подсистему питания, ввиду наличия большого числа разъемов PCI‐E.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Разъемы вывода на переднюю панель корпуса – к ним подключаются кнопки включения и перезагрузки и LED‐индикаторы состояния системы.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Порт SATA – порт подключения жестких дисков и скоростных SSD‐накопителей. Также с его помощью коннектится оптический привод, который сейчас практически не востребован.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Цифровые и аналоговые аудиоразъемы/контроллеры – служат для подключения наушников, гарнитуры с микрофоном, акустических систем и рекордеров. Функционал разъемов и качество воспроизведения музыки контролируется отдельным звуковым чипом, распаянным возле выходов.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

USB (внешние и внутренние) – гнезда для подключения практически любой современной периферии и внешних устройств. Практика показывает, что лишних USB в принципе не бывает.

p, blockquote 14,1,0,0,0 —>

Это, что касалось разъемов. Если думаете, что на ней (на плате само собой) больше ничего нет, то ошибаетесь. Теперь перейдем к функциональным элементам.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Сетевой контроллер – микросхема, отвечающая за стабильную работу интернета и локальной сети. Контроллер используется с Ethernet‐розеткой, распаянной на МП. Если он выгорает, что может случиться из‐за грозы или отсутствия заземления, спасет только внешняя сетевая карта.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Стабилизатор – микросхема, обеспечивающая стабильные 12В от блока питания, выравнивающая напряжение от скачков и перепадов. Также схема преобразует ток, подавая его на ЦП.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

BIOS (UEFI) – ключевая схема компьютера, имеющая собственное предустановленное ПО, которое отвечает за стабильную работу абсолютно всех комплектующих на ПК. С помощью этой микросхемы можно разогнать железо, протестировать комплектующие на стабильность, выставить время, изменить приоритет загрузки носителей, задать скорость вращения вентиляторов (с ШИМ‐контроллером), выставить ограничения на работу и не только. Питается от отдельной батарейки CR2032.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Транзисторы цепей питания (мосфеты) – используются для создания, усиления или преобразования электрических сигналов.

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

Конденсаторы – используются для выравнивания напряжения, которое подается на материнскую плату с помощью БП. Также они блокируют постоянный ток в цепи. Принцип действия схож с аккумуляторами, но «бочонки» отдают весь свой заряд мгновенно.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

LED‐индикаторы состояния – показывают статус устройства (подключено или нет). Довольно распространенная фишка в новых или дорогих материнских платах.

p, blockquote 21,0,0,1,0 —>

Генераторы тактовой частоты (клокеры) – устройство, формирующее частоту процессора.ШИМ‐контроллер – главная микросхема, которая управляет напряжением на всей материнской плате и распределяет нагрузку по компонентам системы.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Мультиконтроллер – третья после мостов микросхема, по значимости, однако на данный момент считается устаревшей. Отвечает за работу портов LPT, COM (RS‐232, PS/2) и выполняет часть прошивки BIOS. Из дополнительных возможностей стоит отметить:

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

• встроенный Hardware Monitoring;
• управление скоростью вращения кулеров;
• интерфейс подключения CompactFlash‐карт.

А вы думали, что компьютером магия управляет? Сразу хочу сказать, что все тонкости работы знать не обязательно, хотя иногда полезно для саморазвития. Если желаете заполучить отличное современное устройство для создания ПК, на базе того же Intel Core i5‐8400 или любого другого представителя семейства Coffee Lake, то присмотритесь к следующим платам:

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

• ASUS ROG Strix B360‐G Gaming;
• ASUS TUF B360‐Plus Gaming;
• ASUS Prime H310M‐K;
• Gigabyte B360M DS3H.

Нет, я не фанат ASUS, хотя платы у них действительно достойные, но большинство пользователей проголосовало рублем именно за них.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Надееюсь, теперь вы стали понимать свой ПК немного лучше. Читайте, делитесь с друзьями и не забывайте подписываться на обновления. Пока.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

p, blockquote 27,0,0,0,0 —> p, blockquote 28,0,0,0,1 —>

Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.

Транзисторы

Или мосфет. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора — изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Резисторы

Резистор — это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры, предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.

Другие конденсаторы

Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др. Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.

Диоды

Диоды позволяют электричеству течь в одном направлении и обычно используются в качестве защиты и выпрямителей тока.

Светодиоды

Светодиод (LED). В основном LED — крошечные лампочки.

Индуктор

Индуктор (дроссель) — обмотка провода, катушка, используется для смягчения скачка тока при запуске. Зачастую стоят перед процессором.

Генератор тактовых частот

Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.

Кварц

Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.

SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, "мультик")

Третья по значимости и размеру микросхема на материнской плате – после мостов. Отвечает за порты ввода-вывода (COM, LPT, GamePort, инфракрасный порт, PS/2 для клавиатуры и мыши и др.). Является микроконтроллером (выполняет часть прошивки биос), выродился из контроллера клавиатуры, но в современных платах выполняет множество важных функций. Он например мониторит сигналы с Шим и когда убедится что всё ОК с питанием — даёт южному мосту команду "нажали на вкл, запускайся", ещё он управляет режимами S0-S5. На текущий момент это его основной функционал, а функции ввода — вывода — отмирающий придаток. Зачастую обладает дополнительным функционалом:

встроенный Hardware Monitoring

контроллер управления скоростью вентиляторов

интерфейс для подключения CompactFlash-карт.

ШИМ-контроллер

ШИМ-контроллер (от Широтно-Импульсная Модуляция) — главная микросхема, управляющая напряжением на материнской плате.

Мосты

"Мосты" главные электронные компоненты материнских плат. Подробнее здесь.

Микропроцессор (ЦП)

Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.

BIOS

BIOS (Basic Input-Output System) микросхемы основной системы ввода/вывода.

Dual Bios

Технология Dual Bios на материнских платах производства Gigabyte. В случае сбоя основного bios его можно восстановить из резервной микросхемы.

Батарейка CMOS.

Батарейка CMOS. Служит для хранения настроек BIOS и для поддержания системного времени в актуальном состоянии.

Аудиокодек

Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.

Сетевой контроллер (Onboard LAN)

Сетевой контроллер (Onboard LAN) представляет собой отдельную микросхему. Как и в случае с аудио кодеком при выходе из строя может сильно греться. Ремонтируется так же заменой или демонтажем.

Схема питания процессора на материнской плате

Производя ремонт компьютеров мне довольно часто приходится диагностировать неисправность материнской платы. Некоторые пользователи в таких случаях задают вполне резонный вопрос: лучше купить новую или отремонтировать старую материнскую плату? Могу сказать, что ремонт материнских плат не всегда рентабелен, но в случае выхода из строя схемы питания процессора, например — вполне выполним.

Материнская плата — сложный узел компьютера считающийся неремонтопригодным. Однако, вооружившись мультиметром, диагностической POST-картой, паяльником и имея голову на плечах, выполнить несложный ремонт материнки — задача посильная любому инженеру-электронщику.

Признаки неисправности материнской платы

С чего начать ремонт материнской платы? С диагностики и визуального осмотра в первую очередь!

Самый явный признак неисправности материнской платы — когда компьютер не стартует (т.е. блок питания подает все напряжения, а инициализации железа с соответствующими надписями на экране монитора нет). Еще довольно распространенное явление — старт-стоп, когда после включения блок питания «уходит в защиту» по причине КЗ по линиям питания процессора (если же вынуть 4-х пиновый коннектор из материнской платы, блок питания запустится, но старта системы конечно же не будет).
Начинать диагностику материнской платы следует с визуального осмотра последней.

Выявление выгоревших компонентов на материнской плате позволяют облегчить ее диагностику

Выстреливший мосфет в цепи питания материнской платы

Вздутые конденсаторы в цепи питания процессора

Прогар (в следствии пробоя) в микросхеме контроллера

Случается, что при визуальном осмотре неисправной материнской платы почти сразу находится элемент содержащий следы трещин, прогара или вздутия. Диагностика материнки на этом считается законченной и дальнейший ремонт состоит в замене неисправных компонентов новыми.

Принцип диагностики материнской платы на примере Biostar A785-GE

Ниже представлена диагностика материнской платы Biostar A785-GE при помощи мультиметра. Заявленная неисправность: при наличии модуля ОЗУ в любом из слотов — отсутствие старта материнской платы, при отсутствии ОЗУ — повторяющиеся короткие сигналы POST BIOS.

Принцип диагностики материнской платы гласит: после визуального осмотра обязательная проверка питающих напряжений ремонтируемого устройства и его узлов.

То, что материнская плата пытается стартовать при отсутствующей планке оперативной памяти и даже проходит какие-то этапы самотестирования означает, что на процессор приходят все питающие напряжения, клокер работает и сигнал Reset снят, а отсутствие старта при вставленном в слот модуле ОЗУ свидетельствует о проблемах с питающими напряжениями оперативной памяти.

Давайте попробуем разобраться какие напряжения необходимы для работы оперативной памяти DDR-II

Список необходимых напряжений для модулей памяти

Распиновка слота ОЗУ DDR-II

Основные напряжения питания ОЗУ на материнской плате следующие:

• VDD — Напряжение питания модулей ОЗУ (для DDR-II — 1.8В).
• VDDSPD — Напряжение питания микросхемы SPD (маленькая восьминожечная, в ней зашиты параметры модуля).
• VREF — Опорное напряжение (1/2 от питающего).
• VTT — напряжение терминации (половина питающего, т.е. 1/2 VDD). Для модулей DDR-I и DDR-II оно подводится из-вне, с резисторных сборок распаянных на материнке. Для DDR-III цепи терминации VTT распаяны уже на самой плате модуля ОЗУ.

Диагностика неисправной материнской платы с помощью мультиметра показала наличие всех питающих напряжений кроме терминирующих (VTT) . Напряжение терминации призвано устранить т.н. «звон» — ненужные отражения полезного сигнала.Напряжение терминации подается на модуль ОЗУ через резисторные сборки распаянные непосредственно на материнской плате и соответственно замерять его удобно именно на этих сборках.

За напряжения терминации отвечает микросхема-регулятор (LDO) — FP6137C. Она состоит из операционного усилителя и пары n-канальных полевых транзисторов включенных по двухтактной схеме. Для правильной работы FP6137C ей требуются:

• Напряжение питания транзисторов — VIN и VCNTL — питание операционного усилителя.
• REFEN — разрешающее напряжение «включающее» микросхему (пачки импульсов).
• VOUT — выход регулятора, имеет форму прямоугольных импульсов частотой 1KHz. На этом выводе и формируется напряжение VTT 0.9/1.25В По сути выходное напряжение = 1/2 питающего напряжения оконечного транзисторного каскада VIN.

Согласно даташиту на микросхеме LDO FP6137C присутствовали все необходимые для ее работы напряжения, однако на выходе оставался по прежнему низкий уровень. Данная микросхема была признана неисправной и заменена аналогичной RT9199 от Richtek.

Замена неисправной микросхемы-регулятора напряжения терминации

После ее замены материнская плата Biostar A785-GE успешно стартовала.

Полное видео ремонта материнской платы Biostar A785-GE

Общий принцип схемы питания процессора на материнской плате

Перед началом ремонта питающих узлов материнской платы, неплохо было бы разобраться в общем принципе функционирования преобразователей напряжения. Современные процессоры могут потреблять пиковый ток до 100А (Откуда такой ток? Напряжение питания процессоров около 1В при мощности до 100Вт, преобразовав формулу w=u*i => i=w/u получаем 100А). Величина такой, казалось бы, огромной силы тока, обусловлена применением в микросхемах ЭВМ МДП транзисторов. Такие транзисторы, ввиду их конструкции при переключении потребляют потребляют весьма высокие токи. А учитывая их количество в процессоре помноженное на частоту переключений, образуется весьма большой общий потребляемый ток процессора. Кстати, чем меньше размер МДП транзистора, тем меньше его потребляемый ток. Вот почему производители микросхем стремятся переводить производство на более тонкие тех-процессы.

Схема питания материнской платы организована в виде Шим-контроллера, микросхем-драйверов и MOSFET (МДП/МОП транзисторов). ШИМ-контроллер, через микросхемы-драйверы управляет транзисторами (мосфетами).

Мосфет, он же МОП/МДП транзистор.

Схематическое представление мосфетов.

Чтобы снизить нагрузку по току, цепи питания материнской платы распаралеливают делая их многофазными. Ниже приведена трехфазная схема питания процессора Intel (478 Socket) выполненная на ШИМ-контроллере ADP3180, пар мосфетов включенных полумостом и управляемых драйверами-микросхемами ADP3418. Работая поочередно, транзисторы преобразуют входное напряжение +12В от БП в пониженное импульсное подключая цепочку LC поочередно к +12В и к земле. В зависимости от тока нагрузки микросхема может изменять скважность импульсов тем самым стабилизируя Uвых. Выходное напряжение дополнительно сглаживается выпрямительными конденсаторами стоящими далее по цепи питания материнской платы.

Схема конвертера питания материнской платы.

На рисунке выше представлена схема питания материнской платы, точнее один ее канал (фаза питания).

Обычно, таких каналов питания процессора на материнской плате используется три. Причем, работают они синхронно со сдвигом относительно друг друга (т.н. смещение фаз), что обеспечивает более сглаженное выходное напряжение.

Некоторыми производителями (MSI) используется схема питания материнской платы основанная на дискретных регуляторах напряжениях DrMOS. Дискретный регулятор напряжения исполнен на одной микросхеме, в которую интегрированы основные узлы преобразователя: MOSFET-транзисторы, драйверы управления MOSFET и ШИМ-контроллер.

Схема питания материнской платы на DrMOS

Регулятор напряжения питания материнской платы на микросхеме DrMOS

Пример реализации схемы питания материнской платы на базе логики i865. ШИМ-контроллер исполнен на микросхеме ADP3180, драйверы управления MOSFET включенных полумостом исполнены на микросхемах ADP3418. Контроль тока каналов осуществляется через резисторы R589, R591, R592 соединяющие выход каждого полумоста и вход SW ШИМ-контроллера материнской платы.

Схема питания CPU материнской платы на чипсете i865

Напряжения питания процессоров Intel согласно оф. спецификации

Как и любой микросхеме процессору необходимо напряжение питания и не одно, а целый набор. Все напряжения питания процессора формируются на материнской плате при помощи преобразователей и подаются на соответствующие ножки процессорного сокета. В процессе диагностики материнской платы необходимо убедиться в наличии основных напряжений на процессоре. Их перечень согласно спецификациям компании Intel приведен ниже.

Типы питающих напряжений процессоров Intel 6-gen

Vcc — напряжения ядра процессора

Vcc GT — напряжение на встроенном графическом ядре

Vcc SA — напряжение питания интегрированного северного моста System Agent (System Agent, включает в себя контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU), контроллеры PCI-Express 2.0, DMI)

Vcc PLL — напряжение на интегрированный генератор тактовой частоты

Vcc IO — аналог QPI/VTT на платформе s1366, или VTT (FSB termination voltage) на платформе s775, питающее напряжение для внешних сигнальных шин процессора (ОЗУ)

VDDQ — напряжение контроллера памяти

Подробные спецификации сигнальных линий и питания процессоров Intel

На официальном сайте в разделе технической документации можно скачать подробные спецификации процессоров Intel 5…8-го поколений.

Здравствуйте. У меня проблема. Когда ноутбук переходит в спящий режим я двигаю мишкой и он не включается. Приходиться перерзапускать с помощью кнопки. Как можно устранить эту проблему?

1. admin Post author 09.01.2015 at 2:23 дп

Обновите драйвера с официального сайта. Также обновите ATK ACPI Utility.

Здравствует… Такая ситуация- переустановил винду с XP на WIn7 макс-ная, пропал звук, но инденторы звука шевелятся. Драйвера установлены, колонки рабочие гнёзда для штекеров целы. Ломаю голову чем поможете?
Звуковой адаптер Analog Devices AD1986A @ VIA VT8237A High Definition Audio Controller

Системная плата Asus P5VD2-MX (2 PCI, 1 PCI-E x1, 1 PCI-E x16, 2 DDR2 DIMM, Audio, Video, LAN)

Тип ЦП Intel Pentium 4 540J, 3200 MHz (16 x 200)

Здравствуйте. Я хотел бы спросить: вот я случайно засунул во вход под динамики на задней панели маленький болтик. Теперь не могу его вытащить и вставить штекер динамиков. Хотел включить динамики в переднюю панель, но она почему-то не работает, я её подключил и драйвер установил, а она всё-равно не работает. Что нужно сделать чтобы заработала передняя панель(как переключиться с задней панели на переднюю)?

Comments are closed.

Вызов мастера по ремонту компьютеров на Троещине

✅ Дипломированный инженер ✅ Гарантия и сопровождение ✅ Опыт в сфере ИТ — более 10 лет

Ваши данные в надежных руках

Удаленная помощь
Некогда ждать мастера? Попробуйте удаленную скорую помощь компьютеру через Интернет прямо сейчас!