P.O. Informatica ‘Het moederboard’ Hans Gijzel & Ronald Wisse.

Presentatie over: "P.O. Informatica ‘Het moederboard’ Hans Gijzel & Ronald Wisse."— Transcript van de presentatie:

1 P.O. Informatica ‘Het moederboard’ Hans Gijzel & Ronald Wisse

2 Inleiding Van buiten ziet de computer er uit als een simpele witte kast. Trek je dat witte (of vergeelde) scherm er af, dan zie je ineens een enorme wirwar van draadjes, chips, kaarten en andere componenten. Wij willen hier een van de belangrijkste componenten van de computer behandelen, hetgeen waarop alles in de computer is aangesloten, het moederboard.

3 Het moederboard is de belangrijkste printplaat in je computer. Alle circuits en componenten die nodig zijn om een PC te laten functioneren zijn of geïntegreerd in het moederboard of erop aangesloten. Het moederboard bevat in elk geval de systeem bus, de processor en coprocessor sockets, geheugen sockets, seriële en parallelle poorten, uitbreidingssloten (ISA, PCI, AGP en CNR) en apparaatcontrollers. Het moederboard wordt ook wel mainboard of systeemboard genoemd, maar hoe je het ook wilt noemen, je moederboard zorgt ervoor dat de andere componenten in je computer kunnen functioneren en met elkaar kunnen samenwerken. Het moederboard wordt van stroom voorzien door de voeding. Oudere computers zoals die met Intel Celeron processoren en de Pentium processoren werden vaak van stroom voorzien door een 235W voeding, nieuwere computers (Athlons, Pentium IV) hebben door de hogere snelheden 300 of zelfs 350W nodig.

4 3.PCI sloten: wordt gebruikt door bijvoorbeeld modems, netwerkkaarten en geluidskaarten 4.AGP slot: Accelerated Graphics Port, wordt gebruikt om hogere snelheden met de videokaart te halen 5.CPU slot: hierin wordt de processor geplaatst 6.Chipset (northbridge): stuurt je moederboard aan 7.Stroomaansluiting: hier sluit je de voedingskabel op aan Het plaatje hiernaast laat een moederboard zien. Een kleine legenda: 1.De poorten: USB, serieel, LPT, PS2 2.ISA slot: wordt in nieuwere computers vaak niet meer geleverd

5 8.Geheugenbanken: hierin plaats je het geheugen 9.IDE connectors: hier sluit je de kabels van je hdd’s en je cd- romspelers op aan 10.Batterij: voor het onthouden van de tijd en datum 11.Chipset (southbridge): ook deze chipset stuurt een deel van het moederboard aan 12.BIOS chip: hierin worden de instellingen van je BIOS opgeslagen In deze volgorde zullen wij de onderdelen van het moederboard nader toelichten, omdat wij dan van een van de makkelijkste onderwerpen naar wat ingewikkeldere onderwerpen toegaan. De grootte van het moederboard, de layout en de plaatsing van de componenten noemen we de form factor. Het plaatje laat een ATX- board zien, wat de meest gebruikelijke form factor is, maar er zijn verschillende andere form factors mogelijk.

6 De poorten van een computer Aan de achterzijde van de computer vinden we een aantal verschillende aansluitingen, poorten genoemd. Op moderne computers vinden we USB, seriële, PS/2 en LPT poorten. We zullen ze in dit hoofdstuk kort bespreken. USB is een relatief nieuwe aansluitmethode, USB staat voor Universal Serial Bus. Deze aansluitmethode biedt enorm veel voordelen, zo kunnen er in theorie 127 apparaten op een USB- poort worden aangesloten. Dit is in de praktijk echter niet haalbaar omdat elk apparaat een bepaalde bandbreedte eist. Er zijn echter wel losse USB kaarten te koop die een aantal extra aansluitingen bevatten. Nog een voordeel van USB is dat je een apparaat zo op de computer kunt aansluiten terwijl Windows gewoon draait, Windows ziet gelijk dat er een nieuw apparaat wordt aangesloten en je kunt er vrijwel gelijk mee aan de slag. Voorbeelden van producten die gebruik van maken USB zijn muizen, toetsenborden, stuurtjes, scanners en externe modems.

7 Vervolgens zijn er seriële poorten (op het plaatje middenonder), dit zijn wat grotere aansluitingen die je vastmaakt m.b.v. 2 schroefjes. Deze aansluitmethode word al heel lang gebruikt maar het aantal apparaten met een seriële aansluiting neemt langzamerhand af. Het meeste zie je seriële aansluitingen bij muizen, tevens is het mogelijk om tussen de seriële poorten van 2 computers een kabel aan te sluiten waarmee er dataverkeer mogelijk wordt tussen die 2 computers. Een PS/2 aansluiting is een relatief simpele aansluiting die vooral gebruikt word voor toetsenborden en muizen. Dit is samen met USB hiervoor de meest gangbare aansluiting. Het aansluiten ervan is echter wat minder makkelijk dan bij USB, de computer moet uitstaan want het aansluiten van apparaten terwijl de computer aanstaat kan tot schade aan de poorten leiden. Tenslotte hebben we LPT poorten (op het plaatje rechtsboven), ook wel printerpoorten genoemd. Deze aansluiting is vrij groot en word net als een seriële aansluiting met 2 schroefjes vastgemaakt. Dit protocol wordt al heel lang gebruikt en dat gebruik gaat onverminderd door.

8 ISA Sloten Een van de grootste slots die op het moederboard zit is het ISA (Industry Standard Architecture) slot. Het ISA slot is zwart en langer dan de andere slots die op het moederboard zitten. In een moderne computer zul je geen ISA slots meer tegenkomen. Ongeveer 2 jaar geleden is men gestopt met het leveren van ISA slots op een moederboard. Waarom? Dat heeft meerdere redenen: ISA insteekkaarten waren lang niet allemaal PnP (plug & play) geschikt  ISA insteekkaarten waren vaak trager dan de PCI concurrenten  ISA slots zijn zo groot dat moederboarden soms omwille van de ISA slots grotere afmetingen kregen

9 In tijden waar bijna iedereen Windows 98SE, Windows Millenium Edition, of Windows 2000 en een enkeling het al ietwat ouderwetse Windows 95 gebruikt, is iedereen bekend geraakt met PnP. Plug & Play houdt niets meer in dan: je steekt de kaart er in, installeert de drivers (programma’s die de computer nodig heeft om de kaart aan te sturen), en het werkt. Omdat iedereen zo gewend was geraakt aan PnP, kreeg men eigenlijk steeds meer problemen met ISA kaarten omdat veel gebruikers niet wisten hoe ze deze kaarten moesten installeren. Men moest nu zelf aan de slag, terwijl de computer normaal gesproken de hele installatie voor zijn rekening zou nemen. PCI kaarten hebben kleinere slots nodig, maar zijn vooral stukken sneller. En omdat een nieuwe computer nu eenmaal sneller moet zijn dan de vorige generatie, was het snel gebeurd met het ISA slot. Men wilde de snelle PCI slots in plaats van die trage ISA slots.

10 Omdat de grootte van het moederboard eigenlijk de grootte van de systeemkast bepaalt, is een zo klein mogelijk moederboard gewenst. Aangezien de lange ISA slots veel ruimte innamen, werden deze vaak weggelaten. Wat kon je nu eigenlijk aansluiten op een ISA slot? Eigenlijk vooral modems en netwerkkaarten. Netwerkkaarten steekt men tegenwoordig vaak in een PCI slot omdat er dan een snelheid van 100 Mbit gehaald kan worden, terwijl een ISA slot niet meer dan 10 Mbit kon halen. Modems werden juist vaker in een ISA slot gestoken, omdat sommige modems dan toch net wel eens iets sneller wilden werken. Er zijn weinig mensen die nu nog gebruik maken van een telefoonmodem (de meeste mensen gebruiken kabel of ADSL), maar de mensen die daar nog wel gebruik van maken zullen weten dat de meeste modems tegenwoordig zogenaamde 56K modems zijn. In de praktijk komen deze modems vrijwel nooit boven de 52K uit, en vaak blijven ze al op 50,6K steken. PCI modems gingen soms juist nog trager, en gingen niet sneller dan 44K. Vandaar dat men modems vaak in een ISA slot stak, omdat PCI modems soms niet altijd even snel wilden draaien als een ISA modem.

11 Tegenwoordig zijn die problemen opgelost en gaat een PCI modem ook gewoon op 50,6K. Verder werden ISA slots niet veel gebruikt, videokaarten en geluidskaarten en dergelijke werden vaak in een PCI slot gestoken.

12 PCI Sloten Het PCI (Peripheral Component Interconnect) slot is in feite een soort ietwat modernere broer van het ISA slot. Het PCI slot is te herkennen aan een witte gleuf, die wat korter is dan het lange zwarte ISA slot. Een PCI slot is iets sneller dan een ISA slot, dat hebben we al beschreven bij de ISA sloten. Dat komt omdat een PCI slot 64-bits is, terwijl een ISA slot slechts 32 bits is, en in hele oude computers zelfs 16- of 8-bits. Maar wat kun je nu eigenlijk allemaal met een PCI slot? Eigenlijk alles. Alle kaarten die er voor de computer te verkrijgen zijn zowat allemaal wel in een PCI versie te krijgen. Modems, netwerkkaarten, geluidskaarten, videokaarten, etc. Overigens worden videokaarten tegenwoordig vaak in het AGP slot geduwd, maar daarover later meer. Voordat het AGP slot er was werd bijna elke kaart in het PCI slot geduwd.

13 PCI is ook volledig PnP compatible, dat wil zeggen: steek de kaart erin, installeer de drivers en het geheel werkt. Verder werkt een PCI slot op dezelfde manier als een ISA slot, dus hoeven we daar niet veel over uit te leggen.

14 AGP Sloten Het AGP (Accelerated Graphics Port) slot is te herkennen aan een redelijk korte bruine gleuf. De naam van het slot zegt het eigenlijk al: het slot is bedoeld voor graphics, met andere woorden: dit slot is bedoeld om je videokaart in te steken. AGP is ongeveer 3 jaar terug ontwikkeld. Natuurlijk kun je je videokaart ook in een PCI slot steken (mits je videokaart een PCI-versie is), maar een AGP-videokaart presteert veel beter. Met andere woorden: als je een AGP slot hebt, gebruik het! Verder valt er over een AGP slot niet zo veel te vertellen, het is een eind hetzelfde als een PCI slot.

15 CPU Sloten Het CPU-slot op een moederboard is in principe niet zo moeilijk te beschrijven, ware het niet dat het CPU-slot in de loop van de tijd tientallen keren van vorm is veranderd. Het heeft geen zin om hier al die vormen te bespreken, dat is veel te ingewikkeld en bovendien ontzettend langdradig. We zullen het dus een beetje beknopt houden. Het CPU-slot op het moederboard is de plaats waar je de processor op het moederboard vastplugt. Bij de oude 486 was dit een soort holle vierkant met 168 gaatjes in, waar je de processor op vastzette. Bij latere computers werd het echt een slot: een gleuf. De processor zat dan op een kaart, en die kaart plugde je in het slot. Dit had als voordeel dat men de koeler op de processor makkelijker kwijt kon.

16 Bij de wat nieuwere computers is het CPU-slot weer een soort platte vierkant op het moederboard, omdat men de zogenaamde heatsink van de koeler dan weer makkelijker kwijt kan, omdat die anders voor belangrijke delen van het moederboard in de weg zou zitten. Over het CPU-slot zijn allerlei technische details te spuwen, maar dat laten we hier achterwege, omdat er zo ontzettend veel verschillende soorten CPU-slots zijn. We laten nog wel een foto zien van een CPU- slot, zodat je je er tenminste iets bij voor kunt stellen. Deze is geschikt voor Celeron processoren:

17 De chipset Het moederboard is zonder twijfel het belangrijkste component van de computer. Zonder dit onderdeel zal de computer niet werken. De chipset bestaat uit een hele serie chips die zijn geïntegreerd op het moederboard. Dit onderdeel is zo belangrijk omdat het de hele werking van je moederboard bepaalt, elk belangrijk component in je computer is afhankelijk van de chipset en de snelheid daarvan is dan ook heel belangrijk. Je kunt wel een snelle computer hebben met een beest van een processor en een enorme hoeveelheid geheugen, maar als de chipset niet goed met dit alles samenwerkt zal de computer zo traag als dikke stront door een theezeefje zijn. In tegenstelling tot bijvoorbeeld de processor kun je een chipset niet vervangen door een andere evt. snellere chipset. Daarom is het bij aankoop van een moederboard erg belangrijk om te kijken welke chipset erop zit want hier zul je het hele computerleven van afhankelijk zijn.

18 De chipset werkt erg nauw samen met de processor, het is zo dat er eerst een nieuwe processor wordt ontworpen en vervolgens pas een bijpassende chipset. Zo kunnen ze optimaal samenwerken. Deze samenwerking moet perfect verlopen anders zal de computer slecht presteren. Een chipset is als het ware het knooppunt op het moederboard waar alle informatiestromen binnenkomen en van waaruit ze weer verdeeld worden. Enkele bekende chipsetfabrikanten zijn: Intel, OPTi en VIA. In de moderne AMD computers vinden we meestal de VIA KT133 serie chipset en in Pentium 4 computers de Intel 850 serie chipset.

19 De stroomaansluiting De voeding van je computer voorziet je computer van stroom. Ook je moederboard heeft stroom nodig. Sterker nog, alle insteekkaarten verkrijgen hun stroom via het moederboard. Andere apparaten zoals bijvoorbeeld een cd-rom speler verkrijgen hun stroom rechtstreeks vanaf de voeding. Omdat je moederboard alle insteekkaarten van stroom voorziet en bovendien zelf ook stroom nodig heeft, is het logisch dat het moederboard een aansluiting heeft, waarop de draden uit de voeding worden aangesloten.

20 De stroomaansluiting is meestal een grote rechthoekige grijze stekker ergens bovenaan op het moederboard. De draden die aan die stekker vastzitten lijken misschien kriskras uit de voeding te komen en de stekker in te gaan, maar alle draden hebben hun eigen functie en een eigen kleur. De meeste voedingen zijn volgens een algemene standaardregel voor draadkleur in elkaar gezet, zodat men onafhankelijk van het merk van de voeding weet welke draad waarvoor dient. Oudere computers gebruikten vaak slechts 235 W, en nog oudere pc’s 180 W of zelfs maar 150 W. Omdat de nieuwere computers veel sneller zijn, en die snelheid deels bereikt wordt door een hoger voltage, zijn nieuwe computers uitgerust met een veel zwaardere voeding. De meeste nieuwe voedingen zijn 300 W, en sommige zelfs 350 W.

21 Verder zijn er verschillende klassen van voeding, vaak ingedeeld naar geluidsproductiviteit. De stilste (en dus ook de duurste ) voedingen zijn de zogenaamde HQ voedingen. Misschien zul je je afvragen waarom er zo op de geluidsproductiviteit wordt gelet. Dat heeft als reden dat nieuwere computers vaak een aantal fans (koelers, ofwel kleine ventilatortjes) bevatten, om het hele spul een beetje koel te blazen. Door de hogere snelheden en voltages worden nieuwere computers namelijk veel warmer dan de wat oudere computers. Wanneer je al deze fans bij elkaar op gaat tellen, wordt het best wel een kabaal. Dus als elke ventilator een beetje stil kan zijn, is dat meegenomen. En het is je vast zelf ook al wel opgevallen dat er in de voeding een fan zit. Sommige voedingen hebben een uitgang aan de buitenkant van de computer waar je het netsnoer van de monitor in kunt duwen. Zodoende is de monitor ook meteen uit als je de computer uitzet.

22 De geheugenbanken Het geheugen in moderne computers bestaat uit een of meerdere langwerpige reepjes met daarop verschillende chips. De sloten waarin deze geplaatst moeten worden bevinden zich op het moederboard en noemen we geheugenbanken. De meeste moderne moederboarden hebben 3 van deze geheugenbanken. Als je een nieuwe computer koopt is meestal slechts een van deze geheugenbanken gebruikt en heb je er dus nog 2 over om extra geheugen bij te plaatsen. Geheugen is er in verschillende soorten, je hebt oudere SIMM- modules maar tegenwoordig zijn vrijwel alle computers voorzien van DIMM-geheugen en dus de op het moederboard bijbehorende geheugenbanken.

23 Het geheugen van je computer draait op dezelfde snelheid als het moederboard, als je dus een moederboard hebt dat op 100 MHz draait en je koopt geheugen met een snelheid van 133 MHz zal dit maar op 100 MHz kunnen draaien. De geheugenbanken zijn aan elke kant voorzien van een klikmechanisme waarmee je het geheugenreepje veilig kunt vastzetten.

24 IDE Connectors De zogenaamde IDE (Integrated Device Electronics) connectors op je monitor dienen voor de IDE kabels. Die duw je met het ene uiteinde (waar maar 1 stekker aan zit) in de IDE connector. Het andere uiteinde van de kabel (waar vaak 2 stekkers aan zitten) duw je in bijvoorbeeld de cd-romspeler of de harde schijf. Niet in de floppydrive, omdat die gebruik maakt van een zogenaamde FDD kabel. Deze werkt feitelijk hetzelfde als een IDE kabel, alleen is deze iets smaller. De IDE connector kan blauw zijn, maar ook wit. Meestal is de IDE connector echter gewoon zwart.

25 Een IDE kabel dient voor het doorgeven van de data tussen de verschillende apparaten. De gegevens die je computer bijvoorbeeld van een cd-rom haalt, moeten eerst door de IDE kabel voordat ze je moederboard bereiken. Wanneer je een apparaat aansluit op een IDE kabel, moet je wel eerst kijken naar de zogenaamde master/slave instelling van het apparaat wat je wil aansluiten. De master/slave instelling houdt niets meer in dan een instelling die aangeeft welk apparaat als eerste op die kabel wordt gedetecteerd en welke als tweede. De eerste is master en de tweede is slave. Deze instelling kun je instellen op de achterkant van het apparaat. Daar zit een hokje met een aantal pinnetjes, die je afhankelijk van de gewenste instelling met behulp van een jumpertje (soort plaatje wat je over de pinnetjes heen schuift zodat ze contact maken) met elkaar kunt verbinden. Meestal zit bovenop het apparaat wel een stickertje hoe het jumpertje moet staan.

26 De meeste IDE kabels bestaan uit 40 draden. De allernieuwste IDE kabels bestaan uit 80 draden. Deze kabels zijn geschikt voor zogenaamde ATA 66 harde schijven. ATA 66 heeft te maken met de toegangstijden van de harde schijf en het tempo waarmee de harde schijf gegevens doorgeeft door de IDE-kabel, aan de computer dus. Oudere harde schijven zijn vaak ATA 33, deze sluit je aan met een gewone 40-draden IDE kabel. De allernieuwste harde schijven zijn zelfs al ATA 100.

27 De batterij De batterij op je moederboard is een gewone horlogebatterij. Deze batterij dient voor het onthouden van de tijd en de datum en de BIOS-chip-instellingen. Zodoende hoef je niet iedere keer dat je je computer opstart de tijd en de datum in te stellen en onthoudt je computer jouw eventueel aangepaste instellingen in het bios. Wanneer de batterij leeg is of defect, wordt het hele bios gereset en komen alle standaardinstellingen weer terug. Wanneer de computer draait is de batterij buiten gebruik, de stroom wordt dan gewoon van de voeding getrokken om de tijd, datum en BIOS-chip-instellingen te onthouden, anders zou de batterij veel te snel leeg zijn. Als je computer dus een hele poos heeft uitgestaan, een aantal maanden bijvoorbeeld, heb je veel kans dat dit batterijtje leeg is. Ook oudere computers hebben na een jaar of 6 wel eens een nieuw batterijtje nodig. Dit batterijtje is zeer simpel te vervangen.

28 De BIOS chip Het stukje software dat nodig is om het moederboard aan te sturen heet het BIOS (Basic Input/Output System). Hierin worden alle instellingen van het moederboard opgeslagen. Omdat het moederboard niet werkt zonder het BIOS staat dit niet gewoon op de harde schijf, immers, als je die dan zou formatteren zou je computer niet meer functioneren. Het BIOS staat geprogrammeerd op de BIOS chip, dit is een klein chipje op het moederboard. Deze chip word automatisch geactiveerd wanneer de computer aangezet wordt zodat het moederboard zijn instellingen kan vinden en de gebruiker het BIOS in kan. De gemiddelde computergebruiker zal niet zo vaak in het BIOS komen. Dit is ook niet aan te bevelen want als je niet weet waar je mee bezig bent kun je ervoor zorgen dat je moederboard en dus je hele computer niet goed, of helemaal niet meer werkt. In dit laatste geval zul je een nieuwe BIOS chip moeten installeren op het moederboard of de BIOS chip moeten laten herprogrammeren en dit is vaak een kostbare en langdurige zaak omdat het moederboard daarvoor terug zal moeten naar de fabrikant.