Hirdetés

Így működik egy alaplap

|

Ízekre szedtük egy számítógép alaplapját, és megnéztük, hogy melyik komponens miért felelős, melyik csatlakozó mire szolgál, és hogy miként is működik ez a csodálatos szerkezet.

Hirdetés

Sokaknak térkép e táj, de aki tudja, mi hogyan néz ki egy alaplapon, az ránézésre megmondja, mennyi szolgáltatást nyújt egy-egy modell és milyen minőségben. Az elmúlt években még magasabb fokozatra kapcsolt az integrálási láz, így egyre több vezérlő és szolgáltatás kerül a központi egységekbe (processzor, SoC - System on a Chip), ennek ellenére az alaplap mind a mai napig kulcsfontosságú komponens. Alapvetően meghatározza a platformot, a kompatibilitást, a bővíthetőséget és az alapszolgáltatásokat. A különböző kártyahelyek, csatlakozók, portok is ezen a lapon kapnak helyet, továbbá azok az áramkörök, amelyek nélkül gépünk el sem indulna.

Hirdetés

Ha a gyártó spórol ezen, vagy valamit kifelejt, komoly gondjaink lehetnek. A spórolásnak rövid élettartam, megbízhatatlan működés lehet az eredménye, ha pedig fontos szolgáltatások maradnak ki, azokat lehet, hogy még kiegészítő kártyával sem tudjuk pótolni. Cikkünkben végigjárjuk egy fejlett alaplap minden négyzetcentiméterét, és bemutatjuk, hogy melyik alkatrész, illetve áramkör mire szolgál. Ebbe beletartoznak a kisegítő modulok, a vezérlők, a különböző alaplapi érintkezők és kártyahelyek, valamint a csatlakozók.

 

Szimplán bonyolult

Legyen az akár miniatűr, akár óriási torony-PC vagy éppen egy hibrid notebook, minden készülékben találunk egy alaplapot. A PC-k hajnalán még az óriási méret ellenére sem fért el ezen az alkatrészen minden, ez azonban mára sokat változott. Egyrészt a teljesítmény szempontjából kritikus komponenseket időközben integrálták a processzorba, másrészt az alaplapi chipkészletek is fejlődtek, így már tényleg csak néhány extra vezérlő maradt, amelyeknek helyet kell szorítani. Ennek ellenére egy alaplap nagyon bonyolult, sokszor hatrétegű nyáklapra épül, miután rengeteg jelet kell egyik pontból a másikba eljuttatni.

A processzorral a chipkészleten keresztül kommunikál az alaplap, ez gyűjti egybe a fontosabb komponensek jeleit, illetve ma már a videokártya - amit sokan a második legfontosabb végrehajtóegységnek neveznek - direktben kapcsolódik a CPU-hoz. A "chipkészlet" szó régről megmaradt elnevezés; ma már egyetlen chip is elegendő mindenhez, amelyet platformvezérlő központnak (Platform Controller Hub) neveznek. Ez PCIe-vonalakon kapcsolódik a CPU-hoz, és meghatározza az alaplap, továbbá a számítógép alapvető szolgáltatásait.

 

Stílusosan a felső polcról

Ahhoz, hogy minden fontos részegységet, csatlakozót és komponenst megmutathassunk, olyan alaplapot kerestünk, amelyre a létező összes modern funkciót rázsúfolta a gyártó. Hamar meg is találtuk az ideális modellt: az Asus Maximus VIII Extreme méregdrága lap, cserébe nem szenvedünk hiányt semmiből sem. Ezen az alaplapon minden vezérlőből a legjobb minőségűt kapjuk, a portok közül a legújabbat, az USB Type-C-t és az U.2-t is megtaláljuk, a hűtés abszolút túlméretezett, a tuningszekció is kellően erős, a dobozban pedig további hasznos és látványos kiegészítéseket találtunk, amelyek jól mutatják, hol tart 2016 elején az alaplapgyártás. A platform ezúttal Intel, amely a Z170-es chippel és LGA1151-es foglalattal a legmodernebb iterációnak számít.

 

Komponenssoroló

Minden alaplap egyedi, nincs két egyforma modell, ennek ellenére a főkomponensek, az alapvető integrált vezérlők platformtól, foglalattól, generációtól függetlenül mindegyiken megtalálhatók. A CPU-foglalattól kezdve végigjárjuk ezeket.

Processzorfoglalat: Az alaplapon kitüntetett helyen, az esetek 99 százalékában felül találjuk a processzorfoglalatot, illetve kisebb lapokon magát az integrált (nyákra forrasztott) processzort. Ez alapvetően meghatározza, hogy az alaplap mely platformhoz készült, és azt is, hogy milyen felhasználásra, illetve teljesítményre számíthatunk. Az Intel oldalán az LGA1150/1151 foglalatok számítanak általánosnak, melyek az egészen olcsó, belépőszintű CPU-któl kezdve egészen a kiváló teljesítményű Core i7-ig sokféle processzort fogadnak. AMD oldalon az APU-khoz (Accelerated Processing Unit) készült FM2+-t és az erősebb CPU-khoz tervezett AM3+-t érdemes megjegyezni (a mindent egyesítő AM4-re legalább év végéig várnunk kell). Nagyon fontos, hogy jól válasszunk foglalatot, mert ezek között nincs átjárás.

DIMM-foglalatok: A processzor helye mellett sorakoznak a DIMM-foglalatok, amelyek a rendszermemória-modulokat fogadják. Kevés kivételtől eltekintve mindig párosával kapjuk meg ezeket, miután a mai processzorokba integrált memóriavezérlők dupla- vagy négycsatornás kiépítésűek, és maximális teljesítményüket páros számú, azonos kapacitású RAM-modulok mellett képesek leadni. A DIMM-foglalatokból is többféle létezik, melyek közül a DDR3 az általánosan elterjedt, de az Intel LGA2011-v3/LGA1151-es processzorokhoz már DDR4-modulokat (is) használhatunk, melyek nagyobb sávszélességet nyújtanak kisebb fogyasztás mellett. E szabványok között sincs átjárás, vagyis a DDR3-RAM és a DDR4-RAM nem kompatibilisek a DIMM-foglalatokat tekintve (sem).

VRM-áramkör: Még mindig a CPU-foglalat környékén maradva találjuk az egyik legfontosabb szekciót, amelyen kritikusan fontos, hogy ne spóroljon a gyártó. Ez a feszültségszabályzó áramkör, ez a tápegységből érkező alapfeszültséget a processzor, a memória és az egyéb komponensek számára szükséges szintre alakítja át. A minőségi komponensek és a jó felépítés garantálják, hogy az előállított jelek stabilak és zajmentesek legyenek. A processzor működésében a legkisebb ingadozás vagy zaj hatására hibák lépnek fel, a tranzisztorok nem zárnak megfelelően, a gép pedig lefagy, adataink elvesznek. Persze a processzorokba megfelelő hibatűrést is beépítenek, a VRM-áramköröket pedig túlkalibrálják a gyártók, de a rossz minőségű komponenseket ezzel sem lehet kiszűrni.

Ma már szerencsére kevésbé kell aggódnunk azért, hogy a feszültségszabályzó esetleg rossz minőségű vagy megbízhatatlan. A gyártók szinte minden alaplapon áttértek a szilárdtest-kondenzátorokra, amelyek sokkal megbízhatóbbak, mint a régebben használt elektrolitkondenzátorok (bővebben lásd keretes írásunkat). A hűtésről is gondoskodni kell, mert amellett, hogy a processzor által termelt hő egy része is ide távozik, a VRM-áramkör is komoly hőt képes termelni. A megfelelően alacsony hőmérsékleten tartott VRM-áramkör évekkel tovább működik stabilan, mint a hűtés nélkül hagyott, alapszintű megoldás.

Chipkészlet: Az alaplap vezérlőchipje a processzorhoz kapcsolódik, és ezen keresztül továbbítja a perifériáktól beérkezett adatokat. Ma már egyetlen chip is elegendő erre a feladatra, de ez az egy meglehetősen bonyolult: a SATA-vezérlő (akár RAID-funkcióval) mellett kezeli a BIOS-t/UEFI-t, a hangkodeket és a LAN-vezérlőt, az USB-t és a PCIe-foglalatokba helyezett vezérlőkártyákat is. Látható, hogy ennek a chipnek a sebessége nagyon fontos, ugyanakkor működése hőtermeléssel jár, ezért az alaplapi vezérlőt minden esetben egy megfelelő méretű bordával hűtik.

Integrált vezérlők: Az alaplapi vezérlőchipbe és a processzorba nem minden vezérlő fér bele, így ezeket külön chipekkel oldják meg az alaplapgyártók. Ez lehetőséget ad a differenciálásra is, így az olcsó alaplapokra egyszerűbb, gyengébb minőségű vezérlők, a drágább lapokra pedig minőségi, nagyobb tudású változatok kerülhetnek. Tipikusan az audiokodeket és a LAN-vezérlőt oldják meg így, illetve néha a chipkészlet szolgáltatásait is ki kell bővíteni (általában egy másodlagos SATA-RAID vezérlővel, még több USB 3.0/3.1 porttal vagy a legújabb kontrollerrel, az Intel-féle Thunderbolt 3-mal). Rádiós egységet nem szívesen integrálnak alaplapra a gyártók - többek között a zajszűrés is jobban megoldható külön kártyán. A Wi-Fi- és Bluetooth-funkcionalitást minden esetben USB-n vagy PCIe-n kapcsolódó minikártyával kapjuk meg.

Az audiorésszel érdemes még foglalkozni. Ez a kodekchipen felül a megfelelő erősítő-áramköröket is tartalmazza, amelyek érzékenyek a zajra. Éppen ezért a drágább alaplapok nyáklapján elkülönítik őket a többi komponenstől, az erősítő-áramkörnél pedig jó minőségű végfok IC-ket és egyéb alkatrészeket használnak, külön fejhallgató-kimenetről gondoskodnak, és a kodekből is a drágább, nagyobb jel-zaj viszony értékű, komolyabb tudású változatokat építik be.

Kártyahelyek: Nem lehet minden felhasználó minden igényét maradéktalanul kielégíteni; értelemszerűen soha nem kapunk meg minden szolgáltatást, de így legalább nem kell fizetnünk olyasmiért, amit amúgy nem használnánk ki. A hiányzó szolgáltatásokat kiegészítő kártyákkal adhatjuk hozzá egy asztali számítógéphez. Ma már szinte minden vezérlőből létezik USB-s változat is, ám a gépbe szerelt megoldások minden esetben nagyobb sebességet kínálnak, nem foglalnak el értékes USB-portot, és a gépházon belül a portól, mechanikai sérülésektől is jobban védettek.

A plusz funkciókat kínáló kártyákat PCI-, illetve PCI Express-foglalatokba helyezhetjük. Előbbi ma már teljesen kikopott, elavult és szűk sávszélességet kínáló technológia, ezért csupán kompatibilitási okokból található meg egy-két alaplapon. Az egyeduralkodó a PCI Express, amely jelenleg a 3.0-s verziónál tart. Egy PCIe-foglalat maximálisan 16, egymással sorosan szervezett vonalat kínálhat, amelyen a maximálisan elérhető, elméleti sávszélesség vonalanként 1 GB/s. Ez bőségesen elegendő a mai videokártyáknak, különösen azért, mert egyenesen a CPU-ba integrált PCIe-vezérlőhöz kapcsolódnak, a többi periféria pedig ennél kevesebbel is beéri. A PCIe-n kapcsolódó SSD-k általában négy vonalat igényelnek, míg a hálózati kártyák, hangkártyák és egyéb vezérlők egy vonallal is beérik. Ezeket kisebb, PCIe ×1 foglalatba illeszthetjük, melyek nem egyenesen a processzorba, hanem az alaplapi vezérlőchipbe (PCH) kapcsolódnak.

A modern SSD-k fogadásához M.2-es foglalatot építettek az új alaplapokra. Ezen a nyáklappal párhuzamosan rögzíthetjük az SSD-t, amely általában 22×80 mm-es, de a nagyobb kapacitású modellek akár 110 mm-esek is lehetnek. Ez a foglalat egyaránt képes SATA6G-ben és PCIe-n NVMe-módban a rendszerhez kapcsolni az SSD-t.

Portok, csatlakozók, kapcsolók: Ahhoz, hogy az alaplapi szolgáltatásokat kihasználhassuk, portokra, csatlakozókra van szükségünk. Minden alaplapnak szabványos méretű hátlapi csatlakozósora van, ahol a legfontosabb portokat találjuk. Emellett az alaplapon számtalan egyéb csatlakozó- és tüskesor várja, hogy a megfelelő kapcsolót, lámpát, hődiódát, ventilátort vagy portátalakítót rákössük. Szokásosan az alaplap jobb alsó sarkában sorakoznak a SATA-csatlakozók, amelyekre az SSD-ket, HDD-ket és optikai meghajtókat köthetjük. A legtöbb SATA-port az alaplapi chipkészletbe kapcsolódik, de drága lapokon kiegészítő SATA-RAID vezérlőt is alkalmaznak. Újabban két extra csatlakozó jelent itt meg. A két SATA6G-t és egy kisebb csatlakozót egybefogó port a SATA Express, amely PCIe ×2 adatkapcsolatot is kínál az ezzel kompatibilis tárolóknak. Miután az M.2 kivitelezése olcsóbb, és a sávszélesség is nagyobb, a SATAe nem terjedt el a tárolók piacán. A másik csatlakozó még teljesen új: ez az Intel fejlesztette U.2, amely pontosan ugyanarra képes, mint az M.2, ám az alaplapi foglalat helyett normál méretű, 2,5 colos meghajtót kapcsolhatunk ide.

A drágább alaplapokon kapcsolókat is találunk, amelyek például a több BIOS chip közti váltásra, ki/bekapcsolásra vagy a BIOS információinak kitörlésére szolgálnak. Szintén gyakori a POST-kijelző, ami a Power On Self Test rövidítése. Ezen a kétszámjegyű, nyolcszegmenses kijelzőn hexadecimális kódok jelennek meg, amelyek megmutatják, hogy éppen mely részegységet inicializálja a BIOS vagy UEFI. Szintén tuning során hasznosak a kivezetett mérőpontok, amelyek kényelmes hozzáférést kínálnak a fontosabb feszültségszintek méréséhez.

Minden alaplapon találunk egy gombelemet is (általában CR2032-es szabványú), amely a BIOS/UEFI-beállítások tárolása miatt szükséges. Régi alaplapokon érdemes ezt lecserélni, mert pár év alatt lemerülhet.

Hűtés: Az alaplapon több olyan komponens is található, amely komoly hőmennyiséget képes termelni. A melegedés rossz hatással van a stabilitásra és az élettartamra is, ezért megfelelően hűteni kell ezeket az egységeket. Régebben még aktív, ventilátoros hűtésre volt szükség, ma már elegendő, ha megfelelően nagyméretű hűtőbordákat tesznek a melegedő komponensekre, és a házhűtésre bízzák a légáramlást. Tipikusan ilyen komponensek a VRM-áramkör és az alaplapi vezérlőchip (PCH). A prémium lapokon vízhűtőrendszerbe kapcsolható hűtőblokkokat és légterelő lapokat is találunk, mint például az Asus Sabertooth lapok Thermal Armorját vagy a hátlapi csatlakozókat és a hangrészt letakaró műanyag borítást.

 

Hátlapi izgalmak

Az alaplap felszereltségéről árulkodik a hátlapi panel: ha sok az üres rész, kevés a port, és azok sem túl színesek, egy olcsó, belépőszintű alaplap van a PC-ben. Ha azonban minden egyes négyzetcentiméteren találunk valamilyen színes csatlakozót, gombot vagy nyílást, biztosak lehetünk benne, hogy a PC-be szerelt alaplapra rengeteg vezérlőt integrált a gyártó. A boncasztalon heverő alaplap ez utóbbi csoportba tartozik: az automatikus BIOS-frissítő gomb mellett háromantennás Wi-Fi ac vezérlő is elfért az USB 3.0 és USB 3.1 portok mellett, nem maradt le az USB Type-C sem, és az aranyozott analóg jack hangkimenetekből sejthető, hogy a hangzásért felelős szekció is felső kategóriás. A nagyméretű és elavult D-Sub, valamint a még nagyobb DVI már nem fértek ide, ellenben a DisplayPort és a HDMI videokimenetek igen. Habár csak egy LAN-port áll rendelkezésünkre, fontos tudni, hogy attól, hogy két LAN-csatlakozót találunk egy alaplap hátsó kivezetésein, még nem biztos, hogy Teaming módra is képesek. Végül a régebbi billentyűzetek és egerek szabványos portjára, a PS/2-csatlakozóra csodálkozhatunk rá. A méregdrága alaplapon ez pusztán kompatibilitási okok miatt kapott helyet, ami kifejezetten az extrém tuningolók kívánsága.

Hirdetés
Ügyfélszolgálati változás!
Hirdetés

Úgy tűnik, AdBlockert használsz, amivel megakadályozod a reklámok megjelenítését. Amennyiben szeretnéd támogatni a munkánkat, kérjük add hozzá az oldalt a kivételek listájához, vagy támogass minket közvetlenül! További információért kattints!

Engedélyezi, hogy a https://pcworld.hu értesítéseket küldjön Önnek a kiemelt hírekről? Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.