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SCHEDA MADRE

Se vi state affacciando ora all’affascinante mondo dell’hardware starete sicuramente cercando informazioni su ogni singolo componente, chi magari per concludere il miglior affare possibile per il suo computer da gaming, chi per capire meglio questo magnifico mondo. Ebbene, questa piccola guida nasce in particolare per voi cari neofiti del cacciavite, ma potrebbe essere utile anche a persone con “qualche case di esperienza” sulle spalle. Proveremo a spiegarvi in modo conciso le cose più importanti da sapere riguardo uno dei componenti più importanti del computer: la scheda madre (motherboard o MOBO per gli amici).


IL SOCKET

Il socket per quanto riguarda le schede madre più comuni può essere in due varianti: LGA e PGA. La distinzione tra queste due tipologie è piuttosto semplice: nel primo i pin di contatto sono posti sulla scheda madre mentre la CPU è dotata di pad d’oro in corrispondenza di essi, mentre nel secondo i pin sono posti direttamente sulla CPU e la scheda madre presenta dei fori in cui inserire il processore. Vale la pena precisare che Intel ha smesso di adottare il socket PGA dal 2004 con la nascita del celebre 775 per passare al socket LGA, mentre AMD (eccetto per una breve parentesi sul Socket L1) non ha mai smesso di usare socket di tipo PGA.

CHIPSET

Il chipset è la "spina dorsale" in silicio, integrata nella scheda madre, che funziona con specifiche generazioni di CPU. Trasmette le comunicazioni tra la CPU e i numerosi dispositivi di storage e di espansione collegati. Mentre la CPU si collega direttamente alla RAM (tramite il controller di memoria integrato) e a un numero limitato di linee PCIe* (slot di espansione), il chipset funge da hub che controlla gli altri bus della scheda madre: linee PCIe aggiuntive, dispositivi di storage, porte esterne come slot USB e molte periferiche. I chipset di fascia alta possono includere più slot PCIe e porte USB rispetto ai modelli standard, oltre a configurazioni hardware più recenti e allocazioni diverse di slot PCIe (con più collegamenti diretti alla CPU).

SLOT DI ESPANSIONE

Il PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) è un bus di espansione seriale ad alta velocità integrato nella CPU, nel chipset della scheda madre o in entrambi. Ciò consente l'installazione di dispositivi quali schede grafiche, unità a stato solido, schede di rete, schede controller RAID, schede di acquisizione e molte altre schede di espansione negli slot PCIe di una scheda madre. Anche le periferiche integrate presenti su molte schede madri si collegano tramite PCIe. Ogni collegamento PCIe contiene un numero specifico di linee dati, elencate come ×1, ×4, ×8 o ×16 (spesso pronunciate "per uno", "per quattro", e così via). Ogni linea è costituita da due coppie di fili: uno trasmette i dati e l'altro riceve i dati. Con le implementazioni PCIe di ultima generazione, un collegamento PCIe ×1 ha una sola linea dati con una velocità di trasferimento dati di un bit per ciclo. Una linea PCIe×16, in genere lo slot più lungo della scheda madre (e anche quello utilizzato più di frequente per la scheda grafica), dispone di 16 linee dati in grado di trasferire fino a 16 bit per ciclo. Tuttavia, le iterazioni future di PCIe consentiranno di raddoppiare la velocità di trasmissione dati per ciclo di clock. Ogni revisione di PCIe ha all'incirca raddoppiato la larghezza di banda della generazione precedente, il che significa prestazioni migliori per i dispositivi PCIe. Un collegamento PCIe 2.0 ×16 ha una larghezza di banda di picco bidirezionale teorica di 16 GB/s; un collegamento PCIe 3.0 ×16 ha un picco di 32 GB/s. Quando si confrontano le linee PCIe 3.0, il collegamento ×4 comunemente utilizzato da molte unità a stato solido ha una larghezza di banda teorica di picco di 8 GB/s, mentre il collegamento ×16 che le GPU utilizzano offre il quadruplo. Un'altra caratteristica di PCIe è la possibilità di utilizzare slot con più linee in sostituzione degli slot con meno linee. Ad esempio, una scheda di espansione ×4 può essere inserita in uno slot ×16 e funzionare normalmente. Tuttavia, la velocità effettiva sarà la stessa di quella ottenuta in uno slot ×4: le 12 linee aggiuntive semplicemente non verranno utilizzate. Alcune schede madri dispongono di slot M.2 e PCIe che potrebbero utilizzare più linee PCIe di quelle effettivamente disponibili sulla piattaforma. Ad esempio, alcune schede madri possono avere sette slot PCIe x16, che potrebbero in teoria utilizzare 112 linee, ma il processore e il chipset possono usare solo 48 linee. Se tutte le linee sono in uso, gli slot PCIe passano spesso a una configurazione con larghezza di banda inferiore. Ad esempio, se una coppia di GPU è installata in due slot PCIe ×16, i collegamenti possono essere eseguiti come ×8 anziché come ×16 (è improbabile che le GPU moderne siano bloccate da una connessione PCIe 3.0 ×8). Alcune schede madri premium possono utilizzare switch PCIe che dividono le linee fisiche, tuttavia, in modo che le configurazioni delle linee degli slot possano rimanere invariate.

SATA

SATA (Serial ATA) è un vecchio bus di computer meno comunemente utilizzato oggi per il collegamento a dischi rigidi da 2,5" o 3,5", unità a stato solido e unità ottiche che riproducono DVD e Blu-ray. Sebbene più lenta di PCIe, l'interfaccia SATA 3.0 comune supporta velocità di trasferimento dati fino a 6 Gbit/s. Il nuovo formato SATA Express (o SATAe) utilizza due linee PCIe per raggiungere velocità fino a 16 Gbit/s. Questo formato non deve essere confuso con External SATA (eSATA), una porta esterna che consente di collegare facilmente dischi rigidi portatili (compatibili).

FATTORE DI FORMA

Il fattore di forma della scheda madre determina le dimensioni del case necessario, il numero di slot di espansione che sarà possibile utilizzare e molti aspetti del layout e del raffreddamento della scheda madre. In generale, fattori di forma più grandi offrono possibilità di utilizzo di un numero superiore di moduli DIMM, PCIe full-size e slot M.2. Per semplificare le cose sia per i consumatori che per i produttori, le dimensioni delle schede madri per sistemi desktop sono altamente standardizzate. I fattori di forma delle schede madri per PC portatili, invece, variano spesso in base al produttore a causa delle limitazioni delle specifiche dimensioni. Ciò può essere vero anche per i desktop pre-assemblati altamente specializzati. Fattori di forma comuni per le schede madri per sistemi desktop sono:

  1. Extended ATX o eATX:Una variante di dimensioni maggiori del fattore di forma ATX progettata per gli esperti e i professionisti. Queste schede madri offrono spazio aggiuntivo per configurazioni hardware più flessibili.
  2. ATX: Lo standard corrente per le schede madri full-size. Una scheda madre ATX standard per consumer è in genere dotata di sette slot di espansione, distanziati di 0,7" e di quattro slot per moduli DIMM (memoria).
  3. Micro ATX: Una variante di ATX più compatta, con due slot di espansione full-size (×16) e quattro slot per moduli DIMM. Adatta ai PC mini-tower, è comunque compatibile con i fori di montaggio nei case ATX più grandi.
  4. Mini ITX:Fattore di forma ridotto progettato per l'uso in computer compatti senza raffreddamento a ventola. Fornisce uno slot PCIe full-size e in genere due slot per moduli DIMM. I fori di montaggio sono anche in questo caso compatibili con i case ATX.

CONNETTORI INTERNI

Per alimentare ogni parte della scheda madre, i cavi dell'alimentatore e del case devono essere collegati a connettori e header (gruppi di pin esposti) sulla scheda madre. Consultare il riferimento visivo nel manuale, nonché il testo di piccole dimensioni serigrafato sulla scheda madre stessa (ad esempio CPU_FAN), per associare ogni cavo al connettore corretto.

Connettori di alimentazione e dati

  1. Connettore di alimentazione a 24 pin
  2. Connettore di alimentazione CPU 12 V a 8 o 4 pin
  3. Connettore di alimentazione PCIe
  4. Connettori SATA Express/SATA 3
  5. Connettori M.2

Header

Header sul pannello anteriore: un gruppo di singoli pin per il pulsante di accensione,
il pulsante di ripristino, il LED del disco rigido, il LED di alimentazione,
l'altoparlante interno e le caratteristiche del case.

  1. Header audio sul pannello anteriore: alimenta le porte delle cuffie e degli altoparlanti
  2. Header ventola e pompa: per CPU, sistema e raffreddamento ad acqua
  3. Header USB 2.0, 3.0 e 3.1
  4. Header audio digitale S/PDIF
  5. Header strisce RGB

PORTE ESTERNE

La scheda madre è l'hub a cui si collegano i dispositivi esterni che vengono gestiti dal suo controller di I/O. Le schede madri consumer forniscono porte che collegano la grafica integrata di una CPU al monitor (utile se non si dispone di una scheda grafica non integrata o si devono risolvere problemi di visualizzazione), periferiche come tastiera e mouse, dispositivi audio, cavi Ethernet e altro ancora. Revisioni diverse di queste porte, come USB 3.1 Gen 2, possono consentire velocità maggiori. Le schede madri raggruppano le porte esterne sul pannello posteriore, coperto da uno "I/O shield" rimovibile o integrato che è collegato a massa mediante contatto con un case spesso metallico. Questo è a volte collegato alla scheda madre o viene fornito separatamente per essere installato quando si assembla il sistema.


Periferiche e trasferimento dati: Porta USB: una porta universale utilizzata per collegare mouse, tastiere, cuffie, smartphone, fotocamere e altre periferiche. Fornisce sia alimentazione che dati (a velocità fino a 20 Gbit/s tramite USB 3.2). Le schede madri attuali possono includere sia il connettore USB Type-A classico che il connettore Type-C più sottile e reversibile. Porta Thunderbolt™ 310: una porta ad alta velocità che utilizza un connettore USB-C. La tecnologia Thunderbolt™ 3 trasferisce i dati a velocità fino a 40 GB/s e supporta anche gli standard DisplayPort 1.2 e USB 3.1. Il supporto di DisplayPort consente un collegamento daisy-chain di più monitor compatibili e la relativa gestione dallo stesso PC. Porta PS/2: una porta legacy, questa connessione a sei pin con codifica a colori si collega a una tastiera o a un mouse.


Display: Queste porte del display si collegano alla soluzione grafica integrata della scheda madre; una scheda grafica installata in uno degli slot di espansione fornirà le proprie opzioni alla porta del display. HDMI (High-Definition Multimedia Interface): questo collegamento digitale universale supporta risoluzioni fino a 8K a 30 Hz a partire dalla revisione HDMI 2.1. DisplayPort: questo standard di visualizzazione supporta risoluzioni fino a 8K a 60 Hz a partire da DisplayPort 1.4. Sebbene sia più comune sulle schede grafiche che sulle schede madri, molte schede madri sono dotate del supporto DisplayPort tramite la porta Thunderbolt™ 3. DVI (Digital Video Interface): una porta legacy che risale al 1999, questa connessione digitale a 29 pin può essere single-link o DVI dual-link a larghezza di banda superiore. Le versioni dual-link supportano risoluzioni fino a 2560 × 1600 a 60 Hz. Si collega facilmente a VGA con una scheda. VGA (Video Graphics Array): una connessione analogica a 15 pin con supporto per risoluzioni fino a 2048 × 1536 con una frequenza di aggiornamento di 85 Hz. Questa porta legacy è ancora presente a volte sulle schede madri. Spesso subisce un degrado del segnale con risoluzioni più elevate o cavi più corti.


Audio: La parte anteriore del case del PC è spesso dotata di due porte audio analogiche da 3,5 mm etichettate per le cuffie (uscita cuffie) e un microfono (ingresso microfono). Il pannello posteriore della scheda madre è in genere dotato di un banco di sei porte audio analogiche con codifica a colori ed etichette da 3,5 mm per il collegamento a sistemi di altoparlanti multicanale.

Video montaggio Scheda Madre