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Motherboard

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Original article: w:Motherboard
For other uses, see Motherboard (disambiguation).
Motherboard for a desktop personal computer, showing the typical components and interfaces that are found on a motherboard. This model follows the microATX form factor, a common motherboard layout used in many desktop PCs.

마더보드 (역시 메인보드, 주 회로 보드, 시스템 보드, 베이스보드, 평면 보드, 로직 보드,[1] 및 mobo라고 함)는 일반적인-목적 컴퓨터 및 기타 확장-가능한 시스템에서 주요 인쇄된 회로 기판 (PCB)입니다. 그것은 중앙 처리 장치 (CPU)와 메모리와 같은 시스템의 많은 중요한 전자 부품 사이의 통신을 유지하고 허용하고, 다른 주변 장치에 대해 연결기를 제공합니다. 백플레인과 달리, 마더보드는 보통 중앙 처리기, 칩셋의 입/출력 및 메모리 제어기, 인터페이스 연결기 및 일반 사용에 대해 통합된 다른 부품과 같은 중요한 하위-시스템을 포함합니다.

마더보드는 특히 확장 기능을 갖는 PCB를 의미합니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 보드는 종종 주변 장치, 인터페이스 카드, 및 도터카드: 사운드 카드, 비디오 카드, 네트워크 카드, 하드 드라이브, 및 영구 저장소의 다른 형식; TV 튜너 카드, 여분의 USB 또는 FireWire 슬롯을 제공하는 카드; 및 기타 다양한 사용자 지정 부품를 종종 포함하는 그것에 연결된 모든 부품의 "마더"로 참조됩니다.

Dell Precision T3600 System Motherboard , used in professional CAD Workstations. Manufactured in 2012

비슷하게, 용어 메인보드는 레이저 프린터, TV 세트, 세탁기, 휴대폰, 및 제한된 확장 기능을 갖는 다른 임베디드 시스템에서 제어 보드와 같은 추가적인 확장 또는 기능이 없고 단일 보드를 갖는 장치를 나타냅니다.

용어 로직 보드는 브랜드 특유한, 1980년대 초 매킨토시 컴퓨터에서 마더보드에 대해 애플에 의해 만들어졌습니다.[2]

History

마이크로프로세서의 발명 이전에, 디지털 컴퓨터는 백플레인, 상호-연결된 소켓의 집합에 연결된 부품을 갖는 카드-케이지 케이스 안에 여러 개의 인쇄된 회로 기판으로 구성되었습니다. 매우 오래된 디자인에서, 구리선은 카드 커넥터 핀 사이의 개별 연결이었지만, 인쇄된 회로 기판은 곧 표준 관행이 되었습니다. 중앙 처리 장치 (CPU), 메모리, 및 주변 장치는 백플레인에 연결되어졌던 개별 인쇄된 회로 기판 위에 설치되었습니다. 1970년대의 유비쿼터스 S-100 버스는 이러한 유형의 백플레인 시스템의 한 예제입니다.

애플 II 및 IBM PC와 같이 1990년대의 가장 인기있는 컴퓨터는 신속한 리버스-엔지니어링 및 타사 대체 마더보드를 허용하는 회로도 및 기타 문서를 게시했습니다. 보통 예제와 호환되는 새로운 컴퓨터를 구축하기 위해 고안된, 많은 마더보드는 추가적인 성능 또는 기타 특색을 제공했었고 제조업체의 원래 장비를 업그레이드하기 위해 사용되었습니다.

1980년대 말과 1990년대 초 동안, 점점 더 많은 주변 장치 기능을 마더보드로 옮기는 것이 경제적으로 되었습니다. 1980년대 후반에서, 개인용 컴퓨터 마더보드는 일련의 저속 주변 장치: 키보드, 마우스, 플로피 디스크 드라이브, 직렬 포트 및 병렬 포트와 같은 지원할 수 있는 단일 IC (역시 수퍼 I/O 칩이라고 불림)를 포함하기 시작했습니다. 1970년대 후반까지, 많은 개인용 컴퓨터 마더보드는 임의의 확장 카드를 전혀 필요없는 소비자-용 임베디드 오디오, 비디오, 저장소 및 네트워킹 기능을 포함했습니다; 4D 게임 및 컴퓨터 그래픽에 대해 고급 시스템은 전형적으로 오직 그래픽 카드를 별도의 부품으로 유지했습니다. 영업 PC, 워크스테이션, 및 서버는 보다 강력한 기능을 위해 또는 더 빠른 속도를 위해 확장 카드를 더 많이 요구했습니다; 그들 시스템은 종종 더 적은 임베디드 부품을 가졌습니다.

1990년대에 개발되었던 랩탑 및 노트북 컴퓨터는 가장 공통적인 주변 장치를 통합했습니다. 이것은 심지어 업그레이드 가능한 부품을 갖지 않는 마더보드를 포함했으며, (태블릿 컴퓨터 및 넷북과 같은) 더 작은 시스템으로 이어지는 경향은 세기가 바뀐 후에 도입되었습니다. 메모리, 프로세서, 네트워크 컨트롤러, 전원부, 및 저장소는 일부 시스템에 통합됩니다.

Design

The Octek Jaguar V motherboard from 1993.[3] This board has few onboard peripherals, as evidenced by the 6 slots provided for ISA cards and the lack of other built-in external interface connectors. Note the large AT keyboard connector at the back right is its only peripheral interface.
The motherboard of a Samsung Galaxy SII; almost all functions of the device are integrated into a very small board

마더보드는 시스템의 다른 부품이 통신하는 전기적 연결을 제공합니다. 백플레인과 달리, 그것은 역시 중앙 처리 장치를 포함하고 다른 하위-시스템 및 장치를 호스트역을 맡습니다.

전형적인 데스크탑 컴퓨터는 마더보드에 연결된 마이크로프로세서, 주요 메모리, 및 다른 필수 부품을 가집니다. 외부 저장소, 비디오 디스플레이와 사운드에 대한 컨트롤러, 및 주변 장치와 같은 다른 부품은 플러그-인 카드 또는 케이블을 통해 마더보드에 장착될 수 있습니다; 현대 마이크로-컴퓨터에서 이들 주변 장치 중 일부를 마더보드 자체에 통합하는 것이 점점 더 보편화되고 있습니다.

마더보드의 중요한 부품은 CPU와 다양한 버스 및 외부 부품 사이의 지원하는 인터페이스를 제공하는 마이크로프로세서의 지원 칩셋입니다. 이 칩셋은 마더보드의 특색과 능력을, 연장하기 위해, 결정합니다.

현대 마더보드는 다음을 포함합니다:

  • 하나 이상의 마이크로프로세서를 설치할 수 있는 소켓 (또는 슬롯). VIA C3와 같은 볼 그리드 배열 패키지에서 CPU의 경우에서, CPU는 마더보드에 직접 납땜됩니다.[4]
  • 주요 메모리가 설치될 메모리 슬롯, 전형적으로 DRAM 칩을 포함하는 DIMM 모듈 형태에서 D3 또는 D4일 수 있습니다.
  • CPU의 전면 버스, 주요 메모리, 및 주변 버스 사이의 인터페이스를 형성하는 칩셋
  • 시스템의 펌웨어 또는 BIOS를 포함하는 비-휘발성 메모리 칩 (보통 현대 마더보드에서 플래시 ROM)
  • 다양한 부품을 동기화하기 위해 시스템 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성기
  • 확장 카드에 대해 슬롯 (칩셋에 의해 지원되는 버스를 통한 시스템에 대한 인터페이스)
  • 컴퓨터 전원 공급 장치에서 전기적 파워을 받고 그것을 CPU, 칩셋, 주요 메모리, 및 확장 카드에 분배하는 전원 커넥터. 2007년 이래로, 일부 그래픽 카드 (예를 들어, 지포스 8 및 레이디안 R600)는 마더보드가 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 필요로 하고, 따라서 전용 커넥터가 전원 공급 장치에 직접 연결하기 위해 도입되어 왔습니다.[5]
  • 하드 드라이브에 대해 커넥터, 전형적으로 SATA 전용.

추가적으로, 거의 모든 마더보드는 마우스 장치 및 키보드에 대해 USB와 같은 공통적으로 사용되는 입력 장치를 지원기 위한 로직 및 커넥터를 포함합니다. 애플 II 또는 IBM PC와 같은 초기 개인용 컴퓨터는 마더보드에 오직 이 최소한의 주변 장치 지원을 포함했습니다. 때때로 비디오 인터페이스 하드웨어는 역시 마더보드에 통합되었습니다; 예를 들어, 애플 II에서 통합되었고 IBM PC Jr와 같은 IBM-호환 컴퓨터는 거의 통합하지 않았습니다. 디스크 컨트롤러 및 직렬 포트와 같은 추가적인 주변 장치는 확장 카드로 제공되었습니다.

고속 컴퓨터 CPU 및 부품의 높은 열 설계 전력이 주어지면, 현대 마더보드는 과도한 열을 발산하기 위한 방열판과 팬에 대해 장착 지점을 거의 항상 포함합니다.

Form factor

Main article: Comparison of computer form factors

마더보드는 컴퓨터 형식 규격이라고 불리는 다양한 크기와 모양으로 생산되며, 그것의 일부는 개별 컴퓨터 제조업체에 특유한 것입니다. 어쨌든, IBM-호환 시스템에 사용되는 마더보드는 다양한 케이스 크기에 맞도록 설계되었습니다. 2005년 이래로, 대부분의 데스크탑 컴퓨터 마더보드는 ATX 표준 형식 규격을 사용합니다 – 심지어 그들은 일반 부품으로 제작되지 않은 매킨토시 및 선(Sun) 컴퓨터에서도 볼 수 있습니다. 케이스의 마더보드와 전원 공급 장치 (PSU) 형식 규격은 비록 같은 제품군의 일부 더 작은 형식 규격 마더보드가 더 큰 케이스에 적합할지라도, 모두 일치해야 합니다. 예를 들어, ATX 케이스는 보통 microATX 마더보드를 수용할 것입니다. 컴퓨터는 일반적으로 고도로 통합되고, 소형화되고 맞춤형 마더보드를 사용합니다. 이것은 랩톱 컴퓨터가 업그레이드하기 어렵고 수리하는 것에 많이 비용이 드는 이유 중 하나입니다. 종종 하나의 랩톱 부품의 결함은 전체 마더보드의 교체를 요구하며, 이것은 보통 데스크톱 마더보드보다 비용이 많이 듭니다.

CPU sockets

CPU 소켓 (중앙 처리 장치) 또는 슬롯은 인쇄된 회로 기판 (PCB)에 장착되고 CPU (역시 마이크로프로세서라고 불림)를 수용하도록 설계된 전기적 부품입니다. 그것은 매우 높은 핀 개수에 대해 설계된 특수 유형의 집적 회로 소켓입니다. CPU 소켓은 CPU를 지원하기 위한 물리적 구조, 방열판에 대한 지원, 교체를 용이하게-하는 (마찬가지로 비용을 절감하는), 및 가장 중요하게, CPU와 PCB 둘 다를 전기적 인터페이스를 형성함을 포함하여, 많은 기능을 제공합니다. 마더보드의 CPU 소켓은 대부분의 데스크탑 및 서버 컴퓨터 (랩탑은 전형적으로 표면 장착 CPU를 사용), 특히 인텔 x86 아키텍처를 기반으로-하는 컴퓨터에서 가장 자주 찾을 수 있습니다. CPU 소켓 유형 및 마더 보드 칩셋은 CPU 시리즈 및 속도를 지원해야합니다.

Integrated peripherals

Block diagram of a modern motherboard, which supports many on-board peripheral functions as well as several expansion slots

지속적으로 감소하는 비용과 집적 회로의 크기와 함께, 이제 마더보드에 많은 주변 장치에 대한 지원을 포함할 수 있습니다. 하나의 PCB에 많은 기능을 결합함으로써, 시스템의 물리적 크기와 전체 비용은 감소될 수 있습니다; 고도로 집적된 마더보드는 따라서 특히 소형 형식 규격 및 저가형 컴퓨터에서 널리 사용됩니다.

Peripheral card slots

전형적인 마더보드는 표준 및 형식 규격에 따라 연결의 다른 숫자를 가집니다.

표준, 현대 ATX 마더보드는 전형적으로 그래픽 카드에 대해 둘 또는 셋의 PCI-Express 16x 연결, 다양한 확장 카드에 대해 둘의 레거시 PCI 슬롯, 하나 또는 둘의 PCI-E 1x (PCI를 대체함)를 가집니다. 표준 EATX 마더보드는 그래픽 카드에 대해 둘에서 넷의 PCI-E 16x 연결, 및 다양한 숫자의 PCI 및 PCI-E 1x 슬롯을 가집니다. 그것은 때때로 PCI-E 4x 슬롯을 역시 가질 수 있습니다 (브랜드와 모델에 따라 다름).

일부 마더보드는 둘 이상의 PCI-E 16x 슬롯을 가지며, 특별한 하드웨어없이 둘 이상의 모니터를 허용하거나, (Nvidia에 대해) SLI 및 (AMD에 대해) Crossfire로 불리는 특수 그래픽 기술을 사용합니다. 이들은 둘에서 넷의 그래픽 카드를 함께 연결할 수 있으며, 게이밍, 비디오 편집, 등과 같은 집약적인 그래픽 컴퓨팅 작업에서 더 나은 성능을 얻을 수 있습니다.

Temperature and reliability

A motherboard of a Vaio E series laptop (right)
A microATX motherboard with some faulty capacitors
Main article: Computer cooling

마더보드는 일반적으로 현대 마더보드의 더 큰 칩에 장착된 방열판을 갖는 공냉식입니다.[6] 불충분하거나 부적절한 냉각은 컴퓨터의 내부 부품을 손상시키는 원인, 또는 파괴를 일으키는 원인이 될 수 있습니다. 수동 냉각, 또는 전원 공급 장치에 장착된 단일 팬은 1990년대 후반까지 많은 데스크탑 컴퓨터 CPU에 충분했습니다; 그 이후로, 클럭 속도와 전력 소비가 증가함에 따라 대부분은 그들의 방열판에 장착된 CPU 팬이 필요했습니다. 대부분의 마더보드는 추가적인 컴퓨터 팬에 대해 커넥터를 가지고 마더보드 및 CPU 온도를 감지하는 통합된 온도 센서를 가지고 BIOS 또는 운영 시스템이 팬 속도를 조절하기 위해 사용할 수 있는 제어-가능한 팬 커넥터를 가집니다.[7] 대안적으로, 컴퓨터는 많은 팬 대신 물 냉각 시스템을 사용할 수 있습니다.

조용하고 에너지 효율적인 작동을 위해 설계된 일부 소형 형식 규격 컴퓨터 및 집 극장 PC는 팬이-없는 설계를 가집니다. 이것은 전형적으로 저-전력 CPU를 사용해야 하며, 방열판을 배치할 수 있도록 마더보드 및 다른 부품을 신중하게 배치해야 합니다.

2003년 연구는 화면 이미지 왜곡에서 I/O 읽기/쓰기 오류에 이르는 일부 비논리적인 컴퓨터 파괴 및 일반적인 안정성 문제는 소프트웨어 또는 주변 장치 하드웨어에 원인이 있는 것이 아니라 PC 마더보드의 콘덴서 노후화 때문일 수 있습니다.[8] 궁극적으로, 이것은 결함이있는 전해 공식, 콘덴서 질환으로 이름-지은 문제의 결과인 것으로 나타났습니다.[9]

표준 마더보드는 보드에 분산된 DC 전력을 거르기 위해 전해 콘덴서를 사용합니다. 이들 콘덴서는 온도-의존적 율로 노화되는데, 왜냐하면 전해에 기반한 그들의 물이 천천히 증발하기 때문입니다. 이것은 정전 용량이 손실과 전압 불안정으로 인한 뒤따른 마더보드 오작동으로 이어질 수 있습니다. 대부분의 콘덴서는 105 °C (221 °F)에서 2000 시간 작동하도록 평가되어 있지만,[10] 이보다 낮은 매 10 °C (18 °F)마다 예상된 설계 수명이 약 두 배가 됩니다. 65 °C (149 °F)에서 3에서 4년의 수명이 예상될 수 있습니다. 어쨌든, 많은 제조업체가 기대 수명을 크게 단축시키는 표준 이하의 콘덴서를 제공합니다.[11] 부적절한 케이스 냉각과 CPU 소켓 주변의 온도 상승은 이 문제를 악화시킵니다. 상단 송풍기와 함께, 마더보드 부품은 95 °C (203 °F) 미만으로 유지하여, 마더보드 수명을 효과적으로 두 배로 늘릴 수 있습니다.

중급 및 고급 마더 보드는, 다른 한편으로, 독점적으로 고체 콘덴서를 사용합니다. 매 10°C 미만일 때마다, 그들의 평균 수명이 근사적으로 3배로 늘어나, 65 °C (149 °F)에서 기대 수명이 6 배 더 늘어납니다.[12] 이들 콘덴서는 105 °C (221 °F)에서 작동의 5000, 10000 또는 12000 시간을 정격화될 수 있으며, 표준 고체 콘덴서에 비해 예상 수명을 연장할 수 있습니다.

Bootstrapping using the Basic Input/Output System

마더보드는 시스템을 초기화하고 어떤 외부 주변 장치에서 일부 시작 소프트웨어, 보통 운영 시스템을 로드하기 위한 일부 비-휘발성 메모리를 포함하고 있습니다. 애플 II 및 IBM PC와 같은 마이크로컴퓨터는 마더보드 위에 소켓에 장착된 ROM 칩을 사용했습니다. 전원을 키면, 중앙 프로세서는 부팅 ROM의 주소를 갖는 프로그램 카운터를 로드하고 ROM에서 실행하는 명령을 시작합니다. 이들 명령은 시스템 하드웨어를 초기화하고 테스트하여 화면에 시스템 정보를 표시하고, RAM 검사를 수행하고, 그런-다음 주변 장치로부터 초기 프로그램을 로드했습니다. 만약 그것이 사용할 수 없으면, 컴퓨터는 그것의 모델과 설계 및 ROM 버전에 따라 다른 메모리 저장소에서 작업을 수행하거나 오류 메시지를 표시합니다. 예를 들어, 애플 II와 원래 IBM PC 둘 다는 ROM에 Microsoft Cassette BASIC을 가졌었고 만약 프로그램이 디스크에서 로드될 수 없으면 시작합니다.

대부분의 현대 마더보드 설계는 마더보드 위에 납땜되거나 소켓에 연결된 EEPROM 칩에 저장된 BIOS를 사용하여 운영 시스템을 부팅합니다. 비-운영 시스템 부팅 프로그램은 현대 IBM PC-종속 시스템에서 여전히 지원되지만, 현재는 부팅 프로그램이 마이크로소프트 윈도우 또는 리눅스와 같은 복잡한 운영 시스템이라고 가정합니다. 전원이 마더보드에 처음 공급될 때, BIOS 펌웨어가 메모리, 회로 및 주변 장치를 테스트하고 구성합니다. 이 시동 자체 검사 (POST)는 다음 사항 중 일부에 대한 테스트를 포함할 수 있습니다:

최근 마더보드에서, BIOS는 만약 그것이 설치된 CPU가 정오표가 게시된 것 중에 하나임을 감지하면 중앙 프로세서 마이크로코드를 역시 패치할 수 있습니다.

많은 마더보드는 현재 UEFI라고 불리는 BIOS의 후속 버전을 사용합니다. 그것은 마이크로스프트가 윈도우 8을 실행하도록 인증된 시스템을 요구하기 시작한 후 인기를 얻었습니다.[13][14]

See also

References

  1. ^ Miller, Paul (2006-07-08). "Apple sneaks new logic board into whining MacBook Pros". Engadget. Archived from the original on 2013-10-04. Retrieved 2013-10-02.
  2. ^ https://www.techwalla.com/articles/difference-in-logic-board-motherboard
  3. ^ "Golden Oldies: 1993 mainboards". Archived from the original on 2007-05-13. Retrieved 2007-06-27.
  4. ^ "CPU Socket Types Explained: From Socket 5 To BGA [MakeUseOf Explains]". 2013-01-25. Archived from the original on 2015-04-07. Retrieved 2015-04-12.
  5. ^ W1zzard (2005-04-06). "Pinout of the PCI-Express Power Connector". techPowerUp. Archived from the original on 2013-10-04. Retrieved 2013-10-02.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  6. ^ Karbo, Michael. "The CPU and the motherboard". Karbos Guide. Archived from the original on 27 April 2015. Retrieved 21 June 2015.
  7. ^ "Temperatures". Intel® Visual BIOS Wiki. Google. Archived from the original on 21 June 2015. Retrieved 21 June 2015.
  8. ^ c't Magazine, vol. 21, pp. 216-221. 2003.
  9. ^ Chiu, Yu-Tzu; Moore, Samuel K. (2003-01-31). "Faults & Failures: Leaking Capacitors Muck up Motherboards". IEEE Spectrum. Archived from the original on 2003-02-19. Retrieved 2013-10-02.
  10. ^ "Capacitor lifetime formula". Low-esr.com. Archived from the original on 2013-09-15. Retrieved 2013-10-02.
  11. ^ Carey Holzman The healthy PC: preventive care and home remedies for your computer McGraw-Hill Professional, 2003 ISBN 0-07-222923-3 page 174
  12. ^ "-- GIGABYTE, --Geeks Column of the Week - All Solid Capacitor". www.gigabyte.com. Archived from the original on 2017-03-27. Retrieved 2017-05-06.
  13. ^ "Windows Hardware Certification Requirements for Client and Server Systems". Microsoft. January 2013. System.Fundamentals.Firmware.CS.UEFISecureBoot.ConnectedStandby ... Platforms shall be UEFI Class Three (see UEFI Industry Group, Evaluating UEFI using Commercially Available Platforms and Solutions, version 0.3, for a definition) with no Compatibility Support Module installed or installable. BIOS emulation and legacy PC/AT boot must be disabled.
  14. ^ "Microsoft: All You Need to Know About Windows 8 on ARM". PC Magazine. Retrieved 30 September 2013.

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