Das Industrie Mainboard ist die zentrale Hardwarekomponente eines Industrie-PCs und hält alles zusammen. Es handelt sich bei einem Industrie Mainboard um eine zentrale Leiterplatte mit Komponenten und Anschlüssen, die es allen Teilen Ihres Computers ermöglichen, Strom zu erhalten und miteinander zu kommunizieren. Das Industrie Mainboard wird häufig auch als Haupt- oder Basisplatine bezeichnet. Hauptplatinen verfügen in der Regel über eine Vielzahl integrierter Funktionen und sind von entscheidender Bedeutung für die Funktionsvielfalt und Leistungsfähigkeit eines Computers.
Industrie Mainboards sind keine neue Erfindung. Schon vor der großen Verbreitung von Personalcomputern wurden Industrie Mainboards in Großrechner verbaut. Die ersten Industrie Mainboards enthielten nur sehr wenige Komponenten. Das erste Industrie Mainboard von IBM hatte nur einen Prozessor und Steckplätze für Karten. Anwender steckten Komponenten wie Diskettenlaufwerk-Controller oder Speicher in die Steckplätze. Compaq war das erste Unternehmen, das ein Industrie Mainboard verwendete, das nicht von einem IBM-Design abgeleitet war. Dieses neue Design verwendete einen Prozessor von Intel. Viele andere Unternehmen zogen mit der Zeit nach.
In den 1990er Jahren kontrollierte Intel rund 40% des Marktes für Industrie Mainboards. Heute sind die größten Anbieter Gigabyte Technology, Asus oder MSI. Asus, der größte Motherboard-Hersteller der Welt, kontrolliert etwa 13% des Marktes. Intel ist immer noch unter den Top-10 der Mainboard-Hersteller zu finden.
In dem folgenden Artikel werden wir uns zunächst die Komponenten eines Industrie Mainboards etwas genauer ansehen und einige davon stärker fokussieren.
Die Hauptaufgabe eines Industrie Mainboards besteht darin, den Mikroprozessorchip des Computers aufzunehmen und andere Teile des Computers mit diesem zu verbinden. Alles, was den Computer betreibt oder seine Leistung steigert, ist entweder Teil der Hauptplatine oder wird über einen Steckplatz oder Anschluss mit diesem verbunden.
Die Form und das Layout eines Industrie Mainboards wird als Formfaktor bezeichnet. Der Formfaktor wirkt sich darauf aus, wo die einzelnen Komponenten untergebracht werden und welche Form das Gehäuse des Computers hat. Es existieren mehrere spezifische Formfaktoren, die die meisten Industrie Mainboards verwenden, damit diese alle in Standardgehäuse passen.
Der Formfaktor ist nur eine der vielen Normen, die für Industrie Mainboards gelten. Neben dem Formfaktor bestimmt der Sockel für den Mikroprozessor, welche Art von CPU das Industrie Mainboard verwenden kann. Der Chipsatz ist Teil des Logiksystems der Hauptplatine und besteht in der Regel aus zwei Teilen – der Northbridge und der Southbridge. Diese beiden Brücken verbinden die CPU mit anderen Teilen des Computers. Das Basic Input/Output-System (BIOS) steuert die grundlegenden Funktionen des Computers und führt bei jedem Einschalten einen Selbststest durch. Einige Systeme verfügen über ein duales BIOS, das als Backup dient, falls ein BIOS ausfällt oder bei der Aktualisierung ein Fehler auftritt. Der Echtzeituhr-Chip ist ein batteriebetriebener Chip, der die Grundeinstellungen und die Systemzeit verwaltet.
Ein Industrie Mainboard verfügt über mehrere Anschlüsse wie Peripheral Component Interconnect (PCI) – (Anschlüsse für Video-, Sound- und Videoaufnahme- sowie Netzwerkkarten), Accelerated Graphic Ports (AGP) (spezieller Anschluss für Grafikkarten), Integrated Drive Electronics (IDE) (Schnittstellen für Festplattenlaufwerke) sowie Speicher-Steckplätze.
Einige Industrie Mainboards sind mit neueren Komponenten wie RAID-Controller oder PCI Express ausgestattet. Bei PCI Express handelt es sich um ein neueres Protokoll, das sich eher wie ein Netzwerk als ein Bus verhält (Schaltkreis, der einen Teil des Motherboards mit einem anderen verbindet). Es kann den Bedarf an anderen Anschlüssen, einschließlich des AGP-Anschlusses, eliminieren. Anstatt sich auf Steckkarten zu verlassen, verfügen einige Industrie Mainboards über integrierte Sound-, Netzwerk-, Video-, oder andere Peripherieunterstützung.
Viele Menschen halten die CPU für eines der wichtigsten Teile eines Computers. Im Folgenden werden wir uns etwas näher ansehen, wie sie den Rest des Computers beeinflusst.
Die CPU ist das erste, woran viele Menschen denken, wenn sie an die Geschwindigkeit und Leistung eines Computers denken. Je schneller der Prozessor, desto schneller kann der Computer arbeiten. Die Hersteller verwenden für die Verbindung zwischen der CPU und der Hauptplatine standardisierte Pens sogenannte Pin Grid Array (PGA). Die verschiedenen Pin- und Sockel-Layouts sind das Ergebnis von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und wurden entwickelt, um die Fähigkeiten eines Prozessors optimal zu nutzen.
Die CPU-Hersteller haben eine Vielzahl von PGAs verwendet. Die Anordnung der Industrie Mainboard-Sockel wird häufig nach der Anzahl der Pens im PGA benannt. Die Architekturen ändern sich recht häufig. Als erster Sockel wurde Socket 7 in den 90er Jahren entwickelt. Neuere und schnellere AMD-Athlon-Prozessoren werden heute als Socket 939 bezeichnet.
Neue Intel-CPUs verwenden ein LGA, was für Land Grid Array steht. Ein LGA unterscheidet sich von einem PGA dadurch, dass die Stifte Teil des Sockels sind, nicht der CPU. LGAs existieren auch in bestimmten Konfigurationen wie LGA 1200 oder LGA 775.
Wer einen PC mit einem bestimmten CPU haben möchte, sollte ein Industrie Mainboard wählen, das auf diese CPU abgestimmt ist. Wenn Sie zum Beispiel einen der neuesten Multi-Core-Chips von Intel oder AMD verwenden möchten, müssen Sie ein Industrie Mainboard mit dem richtigen Sockel für diese Chips wählen.
Die CPU kommuniziert mit anderen Elementen der Hauptplatine über einen Chipsatz. Im Folgenden werden wir uns Chipsätze etwas genauer ansehen.
Der Chipsatz ist die Komponente, welcher den Mikroprozessor mit dem Rest der Hauptplatine und damit mit dem Rest des Computers verbindet. Bei älteren PCs besteht dieser aus zwei grundlegenden Teilen – der Northbridge und der Southbridge. Alle verschiedenen Komponenten des Computers kommunizieren über den Chipsatz mit der CPU.
Die Northbridge ist über den Front Side Bus (FSB) direkt mit dem Prozessor verbunden. Ein Speichercontroller, der sich auf der Northbridge befindet, ermöglicht der CPU einen schnellen Zugriff auf den Speicher. Die Northbridge stellt auch eine Verbindung zum AGP- oder PCI-Express-Bus und zum Speicher selbst her.
Die Southbridge ist langsamer als die Northbridge und Informationen von der CPU müssen die Northbridge durchlaufen, bevor diese die Southbridge erreichen. Andere Busse verbinden die Southbridge mit dem PCI-Bus, den USB-Anschlüssen und den DIE- oder SATA-Festplattenanschlüssen.
In den frühen 2000er-Jahren begannen Intel-Prozessoren mit der Intel Hub Architecture (IHA). Diese kann auch als Accelerated Hub Architecture (AHA) bezeichnet werden. Die neuere Architektur verwendet ihre eigenen Busse und verzichtet dabei vollständig auf PCI. IHA-Chips haben weder eine Northbridge noch eine Southbridge. Stattdessen verfügen diese über einen Grafik- und AGP-Speicher-Controller-Hub (GMCH) und einen I/O-(Input/Output) Controller-Hub (ICH).
Der GMCH hat eine ähnliche Funktion wie die Northbridge und arbeitet mit dem Speicher und der Grafikkarte. Der ICH übernimmt die Aufgaben der Southbridge.
Chipsatzauswahl und CPU-Auswahl gehen Hand in Hand, da die Hersteller die Chipsätze für die Arbeit mit bestimmten CPUs optimieren. Der Chipsatz ist ein integraler Bestandteil der Hauptplatine, so dass dieser nicht entfernt oder aufgerüstet werden kann. Das bedeutet, dass nicht nur der Sockel des Industrie Mainboards zur CPU passen muss, sondern auch der Chipsatz des Motherboards optimal mit der CPU zusammenarbeiten muss.
Im Folgenden sehen wir uns die Busse etwas genauer an:
Ein Bus ist eine Schaltung, die einen Teil der Hauptplatine mit einem anderen verbindet. Je mehr Daten dieser gleichzeitig verarbeiten kann, desto schneller kann dieser Informationen transportieren. Die Geschwindigkeit des Busses bezieht sich darauf, wie viele Daten gleichzeitig über den Bus übertragen werden können.
Bei neueren Industrie Mainboards, die PCIe verwenden, wird die Bandbreite in Form der Anzahl der Lanes beschrieben, die wie Fahrspuren auf einer Straße funktionieren. Jede Spur hat zwei Leitungspaare, eines für den Empfang von Informationen und das andere für die Übertragung. Im Gegensatz zu den Straßen befinden sich die Lanes jedoch innerhalb des Busses. Jedes Gerät benötigt ausreichend Fahrspuren, um den erforderlichen Drucksatz zu bewältigen. Wenn Sie einen Highend-Gaming-Computer mit einer leistungsstarken Grafikkarte bauen, benötigen Sie mehr Spuren, aber für einen einfachen Arbeitscomputer benötigen Sie wahrscheinlich nicht so viele.
Die Busgeschwindigkeit bezieht sich normalerweise auf die Geschwindigkeit des Front Side Bus (FSB), der die CPU mit der Northbridge verbindet. FSB—Geschwindigkeiten können von 66 MHz bis über 800 MHz reichen. Da die CPU den Speichercontroller über die Northbridge erreicht, kann die FSB-Geschwindigkeit die Leistung eines Computers erheblich beeinflussen.
Weitere Busse, die sich auf einer Hauptplatine finden lassen, sind der Back Side Bus, der Memory Bus, der DIE- oder ATA-Bus oder der AGP-Bus.
Der PCI-Bus verbindet die PCI-Steckplätze mit der Southbridge. Bei den meisten Systemen beträgt die Geschwindigkeit des PCI-Busses 33 MHz. Ebenfalls kompatibel mit PCI ist PCI Express, das viel schneller ist als PCI, aber immer noch mit aktueller Software und Betriebssystemen kompatibel ist. PCI Express wird wahrscheinlich sowohl den PCI- als auch den AGP-Bus ersetzen.
Je schneller die Busgeschwindigkeit eines Computers ist, desto schneller arbeitet dieser – bis zu einem gewissen Grad. Eine schnelle Busgeschwindigkeit kann einen langsamen Prozessor oder Chipsatz nicht ausgleichen.
Als letztes betrachten wir noch den Speicher und seine Auswirkungen auf die Geschwindigkeit der Hauptplatine.
Wir haben festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Prozessors selbst bestimmt, wie schnell ein Computer arbeitet. Die Geschwindigkeit des Chipsatzes und der Busse bestimmt, wie schnell dieser mit anderen Teilen des Computers kommunizieren kann. Die Geschwindigkeit der RAM-Verbindung steuert direkt, wie schnell dieser Computer auf Befehle und Daten zugreifen kann, und hat daher große Auswirkungen auf die Systemleistung. Ein schneller Prozessor mit langsamen RAM bringt nicht so viel.
Die Menge des verfügbaren Arbeitsspeichers bestimmt auch, wie viele Daten dem Computer zur Verfügung stehen. Der Arbeitsspeicher macht den größten Teil des Speichers eines Computers aus. Als Faustregel gilt: Je mehr RAM der Computer hat, desto besser.
Viele der heute erhältlichen Speicher sind DDR-Speicher (Dual Data Rate). Das bedeutet, dass der Speicher Daten zweimal pro Zyklus statt einmal übertragen kann, was den Speicher schneller macht. Zudem haben die meisten Hauptplatinen Platz für mehrere Speicherchips, und auf neueren Hauptplatinen sind diese häufig über einen Dual-Bus statt über einen einzelnen Bus mit der Northbridge verbunden. Dadurch wird die Zeit, die der Prozessor benötigt, um Informationen aus dem Speicher zu erhalten, weiter verkürzt.
In den Anfängen der Industrie Mainboards befand sich praktisch alles außer dem Prozessor auf einer Karte, die in das Board eingesteckt wurde. Heute verfügen Industrie Mainboards über eine Vielzahl von integriertem Zubehör wie z.B. LAN, Video oder RAID-Controller.
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