De computer van A tot Z
Hoofdstuk 2:
Wat voor onderdelen zijn dit eigenlijk?
2-5 Het moederbord
Inleiding:
Het is een toepasselijke naam moederbord, want de “moeder” van elke pc is ze wel.
Waar de CPU het hart was, is het moederbord het lichaam van elke pc.
Hierop bevinden zich het hoofd en ledematen, maar dan in de vorm van uitbreidingskaarten en diverse aansluitingen voor de rand apparaten, zoals o.a. SATA 1, 2 of 3, USB 2.0, 3.0 of 4.0, geluid van stereo t/m 7.1 Home theater en je monitor, om er snel maar wat op te sommen.
Voor elke type CPU socket is er een moederbord, en je leest het goed want de socket bepaald het moederbord type en niet de CPU. Zo zal je ook altijd een passende CPU moeten zoeken voor het type socket of visa versa.
Met specifiek hun kenmerken voor dit type Socket waarbij je kunt denken aan het type DDR geheugen wat erop past of welke versie USB poorten zitten erop?
Welke PCIe versie is het en hoeveel slots en type slots zijn er aanwezig?
Zoals je in zie: “Hoofdstuk 2-1 de behuizing” hebt kunnen lezen zijn er voor elk type ATX kast verschillende bouwvormen beschikbaar waar de mini uitvoeringen ervan dan weer hun eigen behuizing vragen.
We bespreken de ATX versies maar ook nu weer geld dat mits het ook aanwezig op de andere types moederborden dit hetzelfde geld als voor de ATX versies.
Laat ik maar beginnen met een van mijn ATX moederborden en aan de hand daarvan uit te leggen wat er allemaal op en of aan zit, of kan gezet worden.
Ik neem als voorbeeld een van mijn 2 Chinese X79 F1 3.0 moederbord om het en en ander uit te leggen.
Afb. H2-5 Het Moederbord.png
- H2-5 Het Moederbord.png (712.25 KiB) 110 keer bekeken
We zien aan de linker zijde op de afbeelding hierboven de backplane of I/O panel aansluitingen zitten die bestaan uit: PS2 2x, 4 x USB 2.0, 2 x USB 3.0, Gigabit Ethernet en 5.1 Soundtrack.
Dit is dan ook de achterzijde van het moederbord waarvan de genoemde backplane of I/O panel, hoe kan het anders, in de juiste uitsparing van de achterzijde van de behuizing geplaatst dient te worden tijdens de montage, zo ver zijn we echter niet want we gaan eerst eens bekijken wat erop en eraan zit of kan geplaatst worden. De backplane heeft dus de eerste genoemde aansluitingen, verder zien we duidelijk de 4 slots voor het DDR3 geheugen zoals besproken in “Hoofdstuk 2-4 Het intern geheugen”. De LGA 2011 CPU socket voor de betreffende CPU’s met deze socket aansluiting zoals de Xeon E5 2600 serie of de I7 serie zoals bijvoorbeeld de 3970X extreem versie i7 CPU.
De 2 aansluitingen om het moederbord van stroom te voorzien in de vorm van een 8 en 24 pin molex stekker aansluiting.
Molex stekker: Is de benaming voor de veel voorkomende voedingsconnector die gebruikt wordt in pc's. Ze zijn bevestigd aan de uiteinden van de voedingskabels die uit de pc-voedingen komen en kunnen zo diverse componenten in een pc van voeding voorzien.
Afb. H2-5 De diverse PC stekkers.png
- H2-5 De diverse PC stekkers.png (355.6 KiB) 111 keer bekeken
Omdat dit een Micro ATX ( 244 x 244 mm ) bord is zijn de PCIe sloten beperkt 1 - 16 X slot en 1 - 4X slot meer past er niet op dit formaat type in deze configuratie zoals jullie in het hoofdstuk over de CPU zie: “Hoofdstuk 2-3 De CPU of Processor” ook al konden lezen kunnen er maximaal 4 PCIe sloten aanwezig zijn.
Gelukkig heeft dit moederbord wel een 3 x 4 M2 NVMe slot waar de de 3 staat voor de PCIe generatie kortweg Gen 3 genoemd en de 4 voor de snelheid. In het hoofdstuk zie: Hoofdstuk 2-6 De harde schijven in al haar vormen kom ik hier uitvoerig op terug. De chipset of Nortbridge bevind hier nog apart onder het koelblok ( tussen de M2 NVMe en de CMOS 2032 batterij ) maar zit bij modernere systemen in de CPU verwerkt.
Verder heeft dit bord 2 x SATA 3.0 en 2 X SATA 2.0 aansluitingen en en front audio, USB 3.0 + 2.0 panel aansluiting tezamen met de standaard frontpaneel aansluitingen voor de HDD LED ( harde schijf activiteit LED ), Power LED ( spanning LED ), Power Switch ( aan / uit knop ) en Reset Switch ( reset knop ).
De standaard CMOS 2032 batterij met de + zijde naar boven die ervoor dient dat bij een stroom uitval het moederbord toch haar gemaakte BIOS Instellingen kan vasthouden om zodoende de computer op te starten zodra de stroom weer aanwezig is. Een andere functie is het bij houden van de tijd.
Zie ook: “De Legacy BIOS van A tot Z” van mij in het hardware topic overzicht.
Laten we snel de genoemde onderdelen wat beter bekijken.
Moederbord versie of vormfactor: ( formaat )
De standaard versie moederborden kent de volgende formaten:
Afb. H2-1 Moederbord layout.png
- H2-1 Moederbord layout.png (83.01 KiB) 111 keer bekeken
Op bovenstaande afbeelding staan duidelijk omschreven de ATX , DTX en ITX vormfactors met hun formaten in mm.
Door de tekening krijg je een inzicht in de grootte van de betreffend standaard type moederborden.
Deze dient ter indicatie en kan afhankelijk van de fabrikant afwijken in opbouw en aansluitingen.
De bevestiging gaten en het formaat van de backplane of I/O panel aansluitingen zijn wel uniform en vast voor elk type waardoor deze ook altijd in de desbetreffende bijbehorende behuizing passen.
Het aantal getekende PCIe sloten hebben maar een voorbeeld functie en afhankelijk van de CPU socket en opbouw van het type moederbord met de plaatsing van de DDR ram modules kunnen ze net zoals mijn Chinees X79 F1 v3.0 Moederbord duidelijk afwijken hiervan.
Volgens tekening zijn er plaats voor 4 PCIe sloten op een Micro ATX terwijl ik er maar 2 heb ( 16X en 4X ). De bouwvorm wijkt nogal af van de standaard omdat het een server processor socket LGA 2011 is die groter zijn dan een desktop processor. Ook kan je voor dit type socket de andere formaten krijgen te weten ATX, E-ATX en zelfs Dual CPU E-ATX waardoor deze wel meer PCIe aansluitingen hebben.
En in het echt zien ze er zo uit, althans de X79 serie dan.
Afb. H2-5 X79 Moederborden overzicht.png
- H2-5 X79 Moederborden overzicht.png (1.73 MiB) 111 keer bekeken
We zien nu overduidelijk het verschil tussen de Micro en Full dan wel de E-ATX versie ze staan ongeveer in de juiste schaal zodat jij je er een goede voorstelling van kan maken. Vandaar dat ik ook bij alle typen ATX moederborden dezelfde LGA 2011 socket gebruik heb.
De Full ATX ( Midden in Groen ) heeft 5 PCIe sloten en de gelijk hoge E-ATX ( Rechts in Oranje ) er maar 4 heeft terwijl de Micro ATX ( Links Rood ) het met 2 moet doen.
Je ziet dan ook dat de opbouw en plaatsing van de geheugen sloten en processor sockets ( ze liggen 90 graden gedraaid tov de Micro ATX en Full ATX ) nogal afwijk bij de E-ATX om deze in lijn te krijgen. De E-ATX is dan ook een extra large versie van een normale E-ATX vanwege de 2 CPU’s.
CPU socket:
Afb. H2-3 LGA 2011 Socket.png
- H2-3 LGA 2011 Socket.png (2.43 MiB) 111 keer bekeken
Is in dit specifiek geval een LGA 2011 socket, je kan voor elk type CPU wel een geschikt moederbord vinden gebruikt, of zoals deze nieuw uit China. Ga je zelf wat in elkaar zetten heb jij vast en zeker al een bepaald type CPU op het oog en zal daar dan een voor jou geschikt moederbord voor moeten vinden.
Elk type Socket is uniek voor een bepaalde range processors gebouwd en ontworpen, soms passen er ook andere processors op zoals bij mij het geval is passen de E5 2600 serie en de i7 serie welke ontworpen zijn voor de LGA 2011 socket van de 1ste en 2de generatie op dit moederbord.
Zo heeft AMD bijvoorbeeld de AM3 en AM4 socket voor deze range en Intel momenteel de LGA 1700 en 1851 serie met de Z 790, 890 of B760 chipset.
LGA staat voor Land Grid Array en dit betekend de vorm van de CPU Socket contacten op het moederbord.
De Chipset:
Afb. H2-5 Chipset Northbridge.png
- H2-5 Chipset Northbridge.png (84.5 KiB) 111 keer bekeken
Hier geel omlijnd, vind je deze ook nog op de modernere moederborden maar bevatten niet meer de “Northbridge” zo als wij die kende, deze functies zijn nu gedeeltelijk ingebouwd in de CPU.
Op dit moederbord en haar BIOS configuratie wordt wel nog van een
North en South Bridge gesproken alles wat nieuwer is niet meer.
DDR socket:
Afb. H2-5 DDR3 socket.png
- H2-5 DDR3 socket.png (103.19 KiB) 111 keer bekeken
DDR staat voor Double Data Rate of Dubbele Data Snelheid.
DDR geheugen werkt dan ook op de ( plus + ) en in de neer gaande puls ( min - ) van de Hertz grafiek vandaar dubbele snelheid. DDR 5 werkt ook nog eens op de midden of nul lijn ( nul 0 ) van deze grafiek en heeft dus 3 pulsen per Hertz. Zie: “Hoofdstuk 2-4 Het intern geheugen”.
PS2 voor Toetsenbord en muis:
Afb. H2-5 De PS2 Aansluitbussen.png
- H2-5 De PS2 Aansluitbussen.png (29.13 KiB) 111 keer bekeken
Deze speciaal voor de muis ( Groen ) en het toetsenbord ( Paars ) ontwikkelde PS2 bus is volledig in het verval geraakt en vervangen door de USB bus vaak hebben de moederborden dan ook nog 1 half groen – paars gecombineerde PS2 bus of zijn ze compleet weggelaten.
USB v2.0 – v4.0:
Afb. H2-5 USB.png
- H2-5 USB.png (308.07 KiB) 111 keer bekeken
Universele Seriële Bus of te wel de USB bus geschikt om elk type randapparaat op je computer aan te sluiten van Muis en toetsenbord t/m beeld en / of geluid, data opslag uitbreiding in de vorm van een externe harde schijf of noem het maar op.
Ze evolueerde USB 1.0 van een langzame 12 Mbps naar USB 4.0 een super snelle verbinding met circa 40 Gbit/sec overdracht snelheid. En met USB 4.0 Versie 2.0 zelfs 80 Gbit/sec.
Gigabit Ethernet 100Gb – 10000Gb
Afb. H2-5 1 Gb Ethernetpoort RJ 45.png
- H2-5 1 Gb Ethernetpoort RJ 45.png (14.76 KiB) 111 keer bekeken
De ethernet poort van elke computer
“de ader” voor het WWW ( World Wide Web of Internet ) dan wel de verbinding voor je thuisnetwerk. Waar tegenwoordig ook al speciale PCIe kaarten verkrijgbaar zijn met zelfs een whopping 20 Gbit/sec aansluiting. Die natuurlijk alleen maar zin heeft als de rest van je netwerk apparatuur ook deze snelheid kan behalen. Wederom is de ketting maar zo sterk als de zwakste schakel maar internet op glas gaat met “de dag” sneller worden en een 8Gbit/sec aansluiting is nu al mogelijk.
Wat is Gb/sec eigenlijk?
Voor de gevorderde gebruiker:
Als we goed kijken zien we een hoofdletter G die staat voor Giga oftewel één miljard - 1.000.000.000 de kleine letter b staat voor bit. Staat er ook een hoofdletter B dan staat deze niet voor bit maar voor Byte.
8 bit zijn 1 byte
1024 byte zijn 1 Kilobyte
1024 KB zijn 1 MB ( Megabyte ) Miljoen
1024 MB zijn 1 GB ( Gigabyte ) Miljard
1024 GB zijn 1 TB ( Petabyte ) Triljoen
Enz...
Tegenwoordig tellen we in het metriek stelsel en ronden we de getallen af op 1000 Byte voor 1 Kbyte. Persoonlijk vind ik dit jammer omdat een computer nu eenmaal niet met metriek werkt maar met het binair of 2 talstelsel. Want, en daarom hebben ze het denk ik gedaan, wil je het begrijpen moet je al wiskunde knobbel hebben. We komen echter in de problemen hiermee want
de Byte is nu eenmaal 8 bit en geen 10 bit……
Laten we het daarom maar makkelijk houden met USB 4.0 Versie 2.0 die 80 Gbit/sec ( 80 Gigabit ) een maximale data transfer snelheid heeft.
Om te weten hoeveel byte dit zijn delen we het door 8, want 8 bit zijn tenslotte 1 Byte.
( over verwarring gesproken )
We krijgen dan 10 GB ( Gigabyte/sec ) om nu te weten hoeveel Megabyte dit is moeten we het delen door 1.000.000 ( Megabyte is tenslotte 1 miljoen ). wat dus neerkomt op 10.000MB of te wel razend snel dus.
Afb. H2-5 Het metriek stelsel.png
- H2-5 Het metriek stelsel.png (52.89 KiB) 111 keer bekeken
Geluid v5.1 – v7.1:
Afb. H2-5 Blik op IO panel.png
- H2-5 blik op IO panel.png (204.31 KiB) 111 keer bekeken
Op dit moederbord zitten de standaard geluid aansluitingen:
Blauw voor de input of ingang.
Groen voor de output of uitgang.
Rood voor de microfoon ingang.
Verder zit er soms nog het volgende op vooral bij 7.1 geluid.
Oranje voor de midden en bas speaker.
Zwart voor de achter of surround speakers.
OPT. voor de optische / digitale uitgang.
Deze geluid uit en ingangen kan je gebruiken om geluid te importeren om te bewerken of om ( zelf gecomponeerde ) muziek / geluid ten gehore te brengen.
PCIe sloten:
Afb. H2-5 PCIe en M2 NVMe.png
- H2-5 PCIe en M2 NVMe.png (246.69 KiB) 111 keer bekeken
Dit compacte moederbord bied slechts 1 PCIe 16x bus voor de grafische kaart.
En 1 PCIe 4x bus voor een uitbreiding kaart zoals bijvoorbeeld een USB of snelle netwerkkaart van de 3de generatie of kortweg Gen3 genoemd.
We kennen echter ook nog de 1x bus en 8 x bus wat op rij dus 1x, 4x, 8x, of 16x bus waardoor een moederbord deze kan hebben in elke willekeurige volgorde zoals de fabrikant het moederbord ontworpen heeft.
Het cijfer 1x, 4x, 8x of 16x staat voor de bus grootte en haar vermenigvuldigingsfactor de Gen1 t/m 6 staat voor generatie of versie van de PCIe bus en haar 1x snelheid, zie onderstaande afbeelding.
Afb. H2-5 PCIe-Snelheids-tabel.png
- H2-5 PCIe-Snelheids-tabel.png (89.46 KiB) 111 keer bekeken
GT/s staat voor Gigatransfer/sec de snelheid welke de bus kan halen per seconde.
Tevens staat duidelijk op Afb. H2-5 PCIe en M2 NVMe.png het:
M2 NVMe slot:
De razendsnelle opvolger van de SATA bus werd de M.2 NGFF bus en deze werd ook al snel weer vervangen door de M2 NVMe bus die ook op de PCIe bus met haar snelheid werkt afhankelijk van de generatie en haar vermenigvuldigingsfactor. Dit bord bied een PCIe 3x 4x of te wel Gen3 op 4X snelheid dus volgens bovenstaande tabel 8 GB/s Full duplex en 3.94 GB/s half duplex. Wat dus op 8000 MB/sec voor Full en / of 4000 MB/sec zou moeten uitkomen maximaal.
Zelf haal ik ruim 3500 MB/sec Lees en Schrijfsnelheid dus 2 x 3500 MB/sec = 7000 MB/sec in de praktijk met mijn PCIe4 x4 Lexar NQ710 M2 NVMe. Helemaal niet slecht dus voor een Gen3 PCIe interface.
Backward compatible?
Alweer zo een Engels begrip wat betekend dat het rugwaarts compatibel is.
Dit houd in dat als je dus net zoals ik gedaan heb een PCIe 4x NVMe op een 3x slot aansluit deze natuurlijk ook maar maximaal op de 3x snelheid kan werken. Het feit dat je hem nog kan gebruiken is wat er wordt bedoeld met rugwaarts compatibel.
SATA v1.0 – v3.0:
Afb. H2-5 SATA kabel en moederbord connectors.png
- H2-5 SATA kabel en moederbord connectors.png (525.72 KiB) 111 keer bekeken
SATA of Serial Advanced Technology Attachment
Ook dit voorbeeld heeft net zoals mijn moederbord 2 SATA 2.0 en 2 SATA 3.0 poorten en is de opvolger van de Paralel ATA die snelheden behaalde van 33 MB, 66MB of 100 MB maximaal voor IDE 33, IDE 66 of IDE 100 bus en SATA 1.0 natuurlijk welke 1,5 Gb snel was of maximaal 150 MB snelheid behaalde. SATA 2 was 300MB en SATA3 was 600MB of te wel 1,5 Gb, 3Gb en 6 Gb. Wat ook gelijk de maximale snelheid is voor deze bus. Hierdoor is het geëvolueerd van de M.2 NGFF interface naar de M2 NVMe interface.
CR 2032 Knoopcel batterij:
Afb. H2-5 CR 2032 batterij.png
- H2-5 CR 2032 batterij.png (39.8 KiB) 111 keer bekeken
Wat is het verschil tussen DL2032 en CR2032?
De CR2032 batterij kunt onder verschillende referentienummers tegenkomen. Dit kan verwarrend zijn, maar het gaat om precies dezelfde batterij. Zo noemt Duracell deze batterij de DL2032 en bij sommige merken staat er alleen 2032.Het is een standaard lithium knoopcel die er voor dient het BIOS ( Basic Input Output System ) op het moederbord van spanning te voorzien en haar interne klok als de computer van de stroom wordt ontkoppeld.
Frontpaneel ( voorkant v/d behuizing ) aansluitingen:
Afb. H2-5 Frontpanel aansluitingen.png
- H2-5 Frontpanel aansluitingen.png (627.74 KiB) 111 keer bekeken
Van links naar rechts zitten er de volgende aansluitingen op:
HD Audio:
Deze verbind de Audio aansluitingen van het voorpaneel met het moederbord.
Com poort:
Communicatie poort waarvoor geen pins gesoldeerd zijn op het moederbord.
USB 3.0 poort:
Deze verbind de USB 3.0 aansluitingen van het voorpaneel met het moederbord.
USB 2.0 poort:
Deze verbind de USB 2.0 aansluitingen van het voorpaneel met het moederbord.
Front Panel:
Dit zijn de pins op het moederbord voor het frontpaneel de betreffende aansluit stekkers van je behuizing.
Afb. H2-5 Frontpaneel aansluit stekkers.png
- H2-5 Frontpaneel aansluit stekkers.png (456.01 KiB) 111 keer bekeken
De + kabel voor de HDD LED en de PWR LED ( power led of spanning led ) zijn duidelijk gemerkt zoals de tekening aangeeft met een + je erop.
De aansluitingen voor de power en reset switch zijn niet gemerkt omdat deze door een knopdruk op de betreffende schakelaar verbonden worden om de computer te starten en / of te resetten als deze blijft “hangen” en vast gelopen is.
De power switch verbind de groene en naastliggende zwarte draad ( pin 14 en pin 15 ) in de 24 poligge molex voedingsstekker.
Waarbij we aan het eind zijn van “Hoofdstuk 2-5 Het moederbord”
https://zorin-os-forum.be/
- zorin-os-forum-be.png (22.62 KiB) 111 keer bekeken
Bijlage: Hoofdstuk 2-5 Het moederbord-v1.pdf
