[#3] Corso di Informatica HW - La scheda madre

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9 Novembre 2012
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Guida: Nr 3
Piattaforma: Pc Desktop
Guide Correlate:
1) Il Processore
2) La Memoria Ram
3) La scheda madre
4) La scheda video
5) L’alimentatore
6) Il Case
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Guida utile per capire cos’è una scheda madre, com’è composta e a cosa servono le varie componentistiche.

  • Che cos’è una scheda madre?
mdb_.jpg
La scheda Madre è una scheda elettronica fatta principalmente in fibra di vetro che ha il compito di raccogliere a sé tutte le periferiche/componentistiche interne di un Computer.
Come una Madre tiene uniti i propri figli, la scheda madre tiene uniti tutti i componenti di un PC facendoli comunicare fra di essi.
Di fatti è designata appositamente per poter permettere l’assemblaggio dei componenti nello spazio interno di un case.
Oltre a permettere il raccoglimento dei componenti, è dotata di numerose ramificazioni di circuiti che permettono la comunicazione fra una zona e l’altra della stessa, è appunto grazie ad essa se Memorie Ram e Processore possono comunicare fra loro, proprio come fra scheda video e processore, o HDD e processore e così via, Di fatto è dotata di numerosi bus di comunicazione ad altissime frequenze che permettono la sincronia di molteplici segnali differenti fra il cervello (processore) e tutte le altre periferiche (memorie ram, scheda video, hard disk, scheda audio, chiavette USB, schede di rete ecc…)
La scheda madre è anche chiamata scheda di sistema o motherboard (abbreviata in MB).
Vediamo in genere da cosa è composta una scheda madre e partiamo con la descrizione:

Immagine Piccola
MB_spec2.jpg
Immagine Grossa
MB_spec.jpg
  • Zoccolo del Processore (Cos’è il socket?)
MB_socket.jpg
Lo zoccolo (socket) è la dimensione del corpo di un processore ed indica l’alloggio del processore nella scheda madre.
I processori hanno dimensioni e formati differenti da famiglia a famiglia identificati appunto dal numero di socket. Lo zoccolo di una scheda madre per supportare un determinato processore deve essere quindi delle stesse identiche dimensioni, deve avere quindi lo stesso identico socket. Una scheda madre non è designata per tutti o qualsiasi processore, appunto per questo bisogna far attenzione e cercare nelle specifiche del prodotto se la scheda madre ha lo stesso socket del processore che vogliamo installare.
Un piccolo esempio: un processore Intel della famiglia i5 può avere il socket 1150 installabile solo su schede madri con socket 1150. Un processore AMD può avere un socket con identificativo “AM3” installabile solo sulle schede madri con socket AM3.
  • Cosa sono i Power Phase? (Fasi di Potenza/fasi di alimentazione)
MB_powerphase.jpg
Alcune schede madri dedicate alle alte prestazioni, sono dotate di fasi di alimentazione/ fasi di potenza (Power phase) che sono dei componenti elettronici molto piccoli (simili a semplici condensatori) adibiti a raccogliere la tensione dell’Alimentatore e trasformarlo adeguatamente per il processore in base alle sue richieste ed esigenze. Sono tipicamente usate per sperimentare gli Overclock sui processori e sono formati (generalmente) da un condensatore interno per stabilizzare la tensione, da un avvolgimento di rame su di un blocchetto di ferrite per stabilizzare la corrente in uscita e da un modulo che regola il voltaggio. (sunto del sunto)
Ci sono diverse configurazioni di fasi di alimentazione, questa scelta va fatta in base alle nostre esigenze. Se vogliamo una configurazione prestante e di gran resa energetica possiamo cercare configurazioni a più fasi di alimentazione, possiamo trovare schede madri con 4, 6, 8 fasi.
Non è detto però che la scheda madre con 6 fasi sia più prestante di quella con 4. Bisogna sempre leggere le specifiche nel dettaglio.
  • Slot DIMM, Slot per le memorie RAM
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DIMM è un format standard assegnato alle memorie a stato solido, nel nostro caso parliamo di memorie RAM.
Gli slot DIMM delle schede madri vengono designati in base alle tipologie di memorie ram esistenti (DDR. DDR2, DDR3, DDR4 ecc ecc stesse dimensioni ma configurazione dei pin differenti) Quindi se ci troviamo con una scheda madre con slot DIMM del tipo DDR3 sappiamo che non potremo installarci dei banchi di memoria DDR2, poiché banco e slot hanno un design differente l’uno dall’altro e quindi non c’è compatibilità fisica. Le schede madri forniscono diverse configurazioni implementando la tecnologia adeguata come il controllo della frequenza, (Oltre al design dei pin, bisogna sempre verificare che la frequenza operativa della memoria sia compatibile con la frequenza operativa della scheda madre in servizio alla CPU) spesso le schede madri sono adibite alla gestione di maggiori configurazioni di frequenze che variano in base al design del Processore supportato in modo da poter permettere l’installazione di più tipologie di memorie ram.
Se la scheda madre dispone della tecnologia Dual/Triple/Quad channel, Gli slot DIMM vengono colorati per distinguere i canali di memoria.
Se inseriamo 2 banchi di memoria gemelli negli slot ROSSI (figura in spoiler qui sopra) avremo la possibilità di sfruttare tale tecnologia quindi invece di trasferire dati da 2 canali da 64bit ognuno in modo sequenziale e quindi creando traffico l’uno con l’altro, trasferiremo con un’ampiezza di banda di 128bit senza accavallamenti, quindi al doppio della velocità.
  • Che cos’è il Chipset
MB_chipset.jpg
Il Chipset è un raggruppamento di chip impegnati nell’indirizzare i trasferimenti di dati fra le periferiche della scheda madre e la CPU, (esempio: dalla RAM, PCI, PCI-e, USB, HDD, sATA, IDE, Bios, ecc ecc) le periferiche comunicano col processore passando attraverso il chipset.
I Chipset vengono prodotti in compatibilità alle CPU quindi Se volessimo acquistare un processore Intel, sarà necessario che la nostra scheda madre fosse dotata di un chipset intel. Se in vece volessimo acquistare un processore AMD, sarà necessario che la nostra scheda madre avesse un chipset AMD facendo riferimento all’architettura e non solo al nome del produttore, I Produttori di Chipset non sono solo AMD e Intel, un esempio potrebbe essere SiS, Via, nVidia.
Nel passato era più incisiva la suddivisione interna del chipset in 2 parti, il NorthBridge e la SouthBridge.
Il NorthBridge gestiva attraverso il bus di sistema, le comunicazioni fra RAM/AGP e Processore, mentre la SouthBridge gestiva il traffico dati di derivante o destinante a tutte le periferiche. Ora come ora i controller per la memoria sono integrati nel processore stesso, quindi il northbridge non risulta nella maggior parte dei chipset prodotti.
Molte cose sono state evolute come ad esempio il controller della memoria, non più presente nel northbridge ma integrato nei processori stessi per ridurre i tempi di risposta e quindi aumentare la velocità di comunicazione.
Il Chipset quindi essendo come un centro di smistamento dati, determina in buona parte le prestazioni di un sistema in base alla qualità dei suoi componenti e della sua architettura.
  • Cosa sono gli Slot PCI e PCI Express (Abbreviato PCIe)
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Questo è un lato molto importante per gli sviluppatori, gli slot PCI permettono di creare una PC custom scegliendo ed installando periferiche in base alle proprie esigenze come (schede Audio, schede di rete, schede con porte USB, schede Video, ecc ecc).
Come per le memorie RAM, gli slot PCI sono stati evoluti nel tempo con queste diverse generazioni di moduli: PCI, PCIe, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0.
I primi Slot PCIe (2004) avevano una banda bassante di 250 Megabyte al secondo/ 2.5 GT/s
Lo slot PCIe 2.0 (2007) ricevette un miglioramento incisivo con il doppio delle prestazioni 5 GT/s.
Lo slot PCIe 3.0 (2010) che è quello più diffuso attualmente nelle schede madri, arriva ad un rapporto di 8 GT/s.
Esistono diversi formati di Slot PCI, oltre la forma variano anche le prestazioni e la capacità di trasferimento dati al secondo.
l'identificativo 4x, 8x, 16x indica la tipologia di slot, con più o meno pin, quindi visivamente più grande o più piccolo.
Se dobbiamo acquistare una determinata scheda esterna, PCIe 4x 2.0 è meglio quindi verificare se la nostra scheda madre è dotata di tale slot.
Alcune schede madri dotate di doppio/triplo o quadruplo slot 16x sono dotate di tecnologia SLI o Crossfire che è la tecnologia di parallelismo fra schede video, usata nel supercomputing, nel Gaming e nel rendering Photo/Video.
  • Cos’è il Chipset Audio
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Il chipset audio è un processore di elaborazione audio a singolo o multi core. Le schede madre di ultima generazione dispongono di ottimi processori audio affiancati da un mini amplificatori per gestire e diffondere il suono.
Le periferiche di output Audio possono essere sia Analogiche che digitali, va detto che se siamo dei professionisti o amanti dell’audio pulito e di qualità è sempre meglio affidarci all’audio digitale e portarlo in un amplificatore esterno.
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Non tutte le schede madri sono dotate di tale tecnologia, quella in foto come vedete propone sia le uscite analogiche per un sistema audio 7.1 destinate agli speaker Posteriori/Anteriori e Medi, che un uscita ottica per la fibra che come soluzione audio è la migliore poiché porta l’audio digitale ad una sorgente esterna che lo amplifica a dovere e lo distribuisce.
  • Connettori sAta
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I connettori sata sono un’evoluzione dei vecchi IDE (Serial Advanced Technology Attachment) in grado di trasferire a 1.5/3 e 6 Gbit al secondo.
E’ essenziale sapere di quanti connettori sAta dispone una scheda madre prima di acquistarla. Tipicamente ad essi colleghiamo gli Hard Disk, le unità ottiche (DVD/BD/CD), ecc ecc.
Le schede madri differenziano i principali connettori sAta (6Gb/s) dai secondari (3Gb/s), spesso da un colore o nel nostro caso con evidenti sigle sulla PCB della scheda madre. I connettori primari sono preferibilmente destinati alle unità principali come ad esempio il disco che contiene il sistema operativo quindi teniamo sempre un occhio a queste specifiche.
  • Connettori Pannello frontale
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Le schede madri sono fornite di connettori per periferiche che possono essere installate nel pannello frontale dello Chassi del pc, come ad esempio un lettore di schede, un modulo di porte USB 3.0 ecc ecc.
Dalla periferica installata sullo chassi basta tirare il giusto cavo fino al connettore corrispondente sulla propria scheda madre.
Questi connettori sono spesso situati nella parte bassa della scheda madre e sono raggruppati fra loro.
Come vedete in spoiler da sinistra possiamo notare il connettore Delle porte USB 3.0 frontali con la quale poter utilizzare questo cavo:
MB_3.0.jpg
Alla sua destra, 2 connettori per 2 porte USB2.0 ognuno:
MB_usb.jpg
Successivamente possiamo notare un connettore utile per collegare ad esempio una delle ventole di raffreddamento dello Chassi,
ed in fine il connettore per il pannello frontale che racchiude il pulsante Power, reset e i led di stato dell’alimentazione e dell’attività del disco di sistema.
Per connettere il cablaggio del pannello d’accensione a questo gruppo di pin è buona cosa prima conoscerne il significato:
MB_front.jpg
  • Formati ATX, dimensioni delle schede madri
Le schede madri sono prodotte in "formati" differenti, da mini a maxi, piccole e grandi. il formato della scheda madre viene incluso nel nome standard "ATX" (Advanced Technology Extended) che viene utilizzato per indicare anche le dimensioni del Case/Chassis e dell'alimentatore. Quindi possiamo dire che ci sono diversi formati ATX per le nostre schede madri.
Le principali usate in ambito Home sono le microATX, Mini ATX, ATX, EATX.

Ecco un esempio delle più comuni:
mobo_formati.jpg
Ecco un esempio più esteso di formati di Schede madri:
Tutti%20ATX.jpg
Ovviamente quando si sceglie la giusta scheda madre, bisogna assicurarsi che il Case/Chassis supporti quel formato ATX e che quindi sia anche esso dello stesso formato o compatibile.
  • Come scegliere la scheda madre?
Quindi detto in grosso modo il succo di una scheda madre, vediamo come sceglierne una:

  • Prima di tutto serve conoscere il socket della CPU che vogliamo installare, in base a questo numero cercheremo una scheda madre con il socket compatibile.
  • Conoscere a che frequenze la CPU opera con la RAM, a che frequenze quindi opererà la RAM che vogliamo installare e il numero di banchi (1, 2, 4, 6, ecc ecc), in questo modo cercheremo una scheda madre con chipset adeguato alla giusta comunicazione fra CPU e RAM mediante frequenze operative compatibili e la cercheremo con il numero desiderato di SLOT DIMM per poter accogliere uno o più banchi di memoria. (se vogliamo usufruire del Dual channel dovremo cercare una scheda madre con almeno 2 slot DIMM e che dichiari di aver tale tecnologia)
  • Sapere quante porte USB 2.0 e 3.0 si desidera avere. (ogni scheda madre ha una fornitura differente)
  • Sapere con quale uscita audio si vuol diffondere il suono (Analogica o digitale? Stereo 2 canali o theatre 7.1?) ogni scheda madre fornisce uscite audio per questo tipo di esigenze, alcune offrono anche l’uscita a fibra ottica.
  • Sapere Quante schede video si desidera installare? Per ogni scheda video è necessario uno Slot PCI-e 16x libero. (se non si vuol fare configurazioni a doppia GPU va bene una scheda madre con singolo slot 16x)
  • Sapere se si necessita di slot PCI-e liberi per sperimentare con installazioni di altre schede dispositivo (scheda Wifi, Scheda audio dedicata, moltiplicatore porte USB, scheda TV, ecc ecc)
  • Sapere se nel pannello anteriore si vuole avere porte USB 2.0/3.0 e quante. Non tutte le schede madri dispongono di connettori per le USB frontali.
  • Sapere se si vuole sperimentare con Overclock o meno. In caso si volesse Overclockare CPU e RAM ci sono schede madri adatte al caso prodotte con materiale più resistente e con il supporto di fasi di alimentazione (power phase) distribuite fra CPU e RAM.
  • Sapere il numero di ventole che si vuole alimentare, le schede madri vengono spesso con un solo connettore per ventole esterne (oltre a quello riservato per la ventola del processore).
Come installare una scheda madre? (video)
Disclaimer:
La procedura appena descritta deve intendersi al solo scopo didattico e dimostrativo. Seguendo questa guida vi assumete interamente ogni responsabilità nel caso potessero incorrere malfunzionamenti o guasti di qualsiasi tipo, siano essi causati alla console o a qualsiasi altro dispositivo impiegato per seguire quanto scritto. Moddingstudio è contro la pirateria e la diffusione dei backup di giochi violano la legge sul copyright.
 
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