الفصل الثالث
اللوحة الأم
Motherboard
3/1 تعريف اللوحة الأم ومناطقها الوظيفية
اللوحة الأم هي أهم مكونات الحاسب الشخصي وهى عبارة عن دائرة مطبوعة Printed Circuit من الفيبر جلاس المقوى بالبلاستيك ، مركب / مثبت عليها الدوائر الإلكترونية المكونة للجهاز مثل المعالج والدوائر المدعمة له فى عمله . ويتم تثبيتها بواسطة مجموعة من الفواصل البلاستيكية في الشاسيه الموجود داخل الصندوق فى مجموعة من الفتحات ذات الأبعاد القياسية Standard التي تناسب جميع أنواع اللوحات الام ويلتزم بها المصنعون ، وتستخدم هذه الفواصل بحيث تكون اللوحة الام بعيدة بمسافة كافية عن الشاسيه المعدني وغير متلامسة معه في أي موضع .
وتتنوع اللوحة الأم حسب طراز الحاسب تنوعا كبيرا بين الأجهزة القديمة والأجهزة الحديثة ، ولا يمكن بحال من الأحوال حصر كافة الأنواع خاصة بعد الإنتاج المتعدد لشركات الإنتاج المختلفة . ولمعرفة نوع وإمكانيات الجهاز عن طريق اللوحة الأم يجب تحديد نوع المعالج ونوع فتحات التوسعة .
ويمكن تقسيم شكل اللوحة الأم على الطبيعة الى ست مناطق وظيفية بغض النظر عن نوعيتها نوجزها فى الآتي :-
المنطقة الأولى : منطقة بها المعالج وجميع الدوائر المساعدة لوظائفه .
المنطقة الثانية : منطقة تحتوى على ذاكرة ROM وقد تحتوى على ذاكرة قراءة تحتوى على مفسر لغة البيسك وذاكرة CMOS .
المنطقة الثالثة : تحتوى على ذاكرة RAM وهى على شكل بنوك ذاكرة .
المنطقة الرابعة : منطقة توصيلات مجمعة مثل لوحة المفاتيح وتوصيلات التغذية الكهربية والفأرة والطابعة .
المنطقة الخامسة : منطقة مخبأ الذاكرة Cache .
المنطقة السادسة : منطقة فتحات التوسعة التى تسمح بتركيب بطاقات / كروت موائمة فيها عليها الدوائر الإلكترونية لتوصيل ملحقات لجهاز الحاسب لزيادة قدراته وإمكانياته مثل الطابعة والشاشة والقـرص الصلب ومشغلات الأقراص المرنة . ويطلق على الأجهزة - فى هذه الحالة - اسم أجهزة ( Back Plane )
3/2 أنواع أجهزه Back Plane System
تنقسم الى نوعين رئيسيين هما :-
النوع الأول :يسمى لوحة Active Back Plane
ويحتوى على جميع مكونات اللوحة الأم بما فيها ناقل التحكم ماعدا المعالج والدوائر الملحقة به مما يسهل عملية تطوير الحاسب وذلك بتغير لوحة واحدة فقط وتستخدم معظم الأجهزة الحديثة هذا النوع .
النوع الثاني : يسمى لوحة Passive Back Plane
ويحتوى على ناقل التحكم وبعض دوائر المشغلات والـ Buffer اما باقي الدوائر فموجودة على اللوحة الأم العادية وتسمى فى هذه الحالة بالـ Mother Card وهذا النوع نادرا ما يستخدم لارتفاع تكاليفه عند الرغبة فى ترقية وتطوير الحاسب إذ يتم تغيير اللوحة الأم نفسها فى هذه الحالة .
3/3 مكونات اللوحة الأم
بتدقيق النظر فى اللوحة الأم نستخلص الآتي :-
1- تحتوى اللوحة الأم على المعالج والدوائر الملحقة به ذاكرات ROM , RAM وشريحة CMOS وفتحات التوسعة .
2- تحتوى على مفاتيح أوضاع صغيرة (DIP Switches ) وملامسات ( قناطر تخطى Jumpers ) لتحديد بعض الخيارات مثل نوع المعالج أو الشاشة أو حجم الذاكرة .
3- مكان توصيل لوحة المفاتيح / أماكن توصيل لمبات البيان .
4- تحـتوى عـلى أمـاكن خالية لتثبيت شرائح متتالية إضافية ( مثل مخبأ الذاكرة/معالج
إضافي) .
5- تضاف إليها بطاقات / كروت فى فتحات التوسعة لتشغيل المكونات الملحقة بالحاسب .
6- تتصل بزر Reset وزر Turbo والسماعة الداخلية / النتيجة .
7- مروحة التبريد مركبة على المعالج فوق مبادل حراري .
8- تتصل بمشغلات الأقراص الصلبة / المدمجة بكـامل شريطي 40 طـرف وبمشغلات
الأقـراص المرنة بكامل شريطي 34 طرف .
9- توجد مجموعتين ( مشطين ) لكابلات التغذية الخارجة من وحدة التغذية لتغذية اللـوحة
الأم وعدد أطراف كل وحدة (6) أسلاك .
10- تتصل بالشاشة من خلال بطاقة / كارت الشاشة (بها 15 فتحة مرتبة فى 3 صفوف) .
11- تتصل بالطابعة عن طـريق فتحات توصيل توازى (25فتحة ) وبالفارة عن طـريق
فتحات توصيل توالى (9/25) إبرة .
12- تحتوى اللوحة الأم الحديثة على دوائر تشغيل كل من الشاشة والقرص الصلب القرص
المدمج ومشغلات الأقراص المدمجة وغيرها وهذه الدوائر عبارة عن كروت / بطاقات
تركيب فى فتحات التوسعة باللوحة الأم القديمة .
وتثبت اللوحة الأم على شاسية جسم الصندوق المعدني بقواعد من البلاستيك . والملاحظ
أن اللوحة الحديثة تدعم وجود ذاكرة RAM من ( 32 –256 ) ميجا بايت مع وجود مــن (6-8) فتحة تـوسعة كمـا تـدعم استخدام اكـثر من بطاقة / موائم لمشغلات الأقــراص
Disk Drive Adapter مثل ( IDE و SCASI) بالاضافة إلى دعمها لأكثر من نوعية مسـار بيانات مثل (ISA , EISA , PCI)
3/4 اتصال مكونات الحاسب ببعضها
تشبه عملية الاتصال بين مكونات الحاسب بعملية الاتصال التى تتم فى شبكة الاتصالات التليفونية التى تتكون من سنترال (المعالج) ومجموعة نقاط الاتصال (باقي مكونات الحاسب).
ولكي تتم عملية الاتصال كاملة فانه يلزم :-
- رقم لكل مكون / جزء ( مسار طلب المقاطعة Interrupt Request )
- خطوط نقل البيانات ( ناقل البيانات Data Bus )
وهى متوافرة على اللوحة الأم لاتصال المكونات الموجودة سواء الشرائح/ الكروت/البطاقات المثبتة فى فتحات التوسعة .
ويقوم المعالج بالتحكم فى اتصال أي نقطة بباقي الشبكة أو بالسنترال نفسه ، فعندما يريد المعالج الاتصال بأي مكون / جزء لأداء أي مهمة ، يتم ذلك من خلال طلب الرقم (إرسال إشارة على مسار طلب المقاطعة ) وكذلك عندما يريد أي مكون إجراء اتصال بجزء آخر لابد وأن يكون المعالج هو حلقة الاتصال بينها . والمعالج يعمل بشكل تتابعي Sequential بمعنى انه يتم تنفيذ مهمة معينة واحدة فى الوقت الواحد وبعد الانتهاء يبدأ مهمة أخرى وهكذا .
3/5 المعاير القياسية لاختيار اللوحة الأم
1- سرعة المعالج
إذ كلما زادت سرعة المعالج كلما كان ذلك أفضل
2- أسلوب تثبيت شريحة المعالج في مكان التركيب
- لحام مباشر
- بدون لحام
- باستخدام ذراع متحركة من المعدن لتثبيت المعالج فى مكانه وتسمى هذه الطريقة
( Zero Insertion Force ( ZIF
3- سرعة اللوحة الأم
كلما زادت سرعة اللوحة الأم كلما كان ذلك أفضل (يفضل سرعه أكبر من 100 ميجاهرتز)
4- الذاكرة المخفاة Cashe
لزيادة سرعة المعالجة ، وتحتوى أجهزة البنتيوم الحديثة على ذاكرة Cashe مقدارها 512KB))
5-نوع ذاكرة الـ RAM
- ذاكرة ديمDIMM
- ذاكرة سيم SIMM
- ذاكرة سيب SIP
وكلما قل زمن الحصول على البيانات من الذاكرة كلما كانت الذاكرة أفضل (يكون الزمن فى حدود 70 نانو ثانية) .
6- نوع ناقل البيانات
اللوحة الأم البنتيوم تحتوى على :
- ناقل بيانات ISA/ EISA
- ناقل/ أكثر من ناقل من نوع PCI
ويعتبر ناقل البيانات المكون الأساسي الذي يحدد كيفية عمل اللوحة الأم وهويه الحاسب
وسرعة العمليات فيه .
7- نوع الـ BIOS
يجـب أن تـحتوى اللـوحة الأم عـلى أحد أنواع أل BIOS المنتجة من شـركات
( AWRAD - PHONIX - AMI )
8- الملاقيات / الموائمات المبنية على اللوحة الأم Built – in Interface
أنسب لوحه أم هي التي تحتوى على ملاقيات / متحكمات / موائمات مبنية على الكارت بدلا من وجودها فى صورة منفردة
9- وثائق اللوحة الأم
ويجب أن تحتوى وثائق اللوحة الأم على معلومات عن :
- كل مفاتيح الأوضاع الصغيرة ( DIP Switches ) و الملامسات (قناطر التخطي Jumpers ) الموجودة على اللوحة .
- كل الجهود والارشادات الموجودة على جميع اطراف الملامسات ورؤوس الكــوابل .
- مواصفات شرائح CASHE RAM .
- وثائق الـ BIOS .
واللوحة الأم التي تستطيع أن تجمع كل المعلومات السابقة فى وثائق خاصة بها تصبح اللوحة الأم المناسبة الأفضل فى استخدامها لأطول فترة ممكنة .
3/6- أشكال اللوحة الأم الخارجية FORM FACTOR
تتخذ اللوحة الأم أحد الاشكال الثلاثه التالية :
Full-size AT Baby-size AT LPX / Mini LPX
تطابق تصميم اللوحة الأم الأصلية المركبة في :
حاسب IBM AT حاسب IBM XT أوسع انتشار وشهرة
من النوعين السابقين
أبعاده :
(12x13,8) بوصة أبعاده :
(x 8,57 13.4) بوصة أبعاده:
-(9x13) بوصة - LPX
-(8.2X10.4) بوصة -mini LPX
يستخدم في
أجهزة Towerو AT فقط يستخدم مع
باقي الأجهزة ماعدا Slimline
صغيرة الحجم يستخدم مع
أجهزة Slimline
أو low Profile
وتركب الكروت فيه أفقياً
3/7 اتجاهات التطوير في صناعة الشرائح CHIPS
تتمثل هذه التطورات في انتاج :-
- شرائح جديدة بوظائف جديدة0
- شرائح جديدة تناسب السرعات العالية في وحدات CPU الجديدة 0
- شرائح BIOS قابلة للتعديل باستخدام برامج S/W تسمى Flash RAM 0
- وظائف جـديدة تضاف لشرائح BIOS لـدعـم تقنية PnP و التعامل مع
السعات الضخمة من HD الجديدة0
- شرائح جديدة صغيرة الحجم 0
ورغم التطور في اللوحات الأم والتحسينات التي مرت علي تصميمها ووظيفتها بداية من حاسب IBM الأول حتى احدث الموديلات إلا إنها في النهاية تؤدى نفس الدور الرئيسي وهو معالجة البيانات واستخلاص النتائج وان كانت اليوم تؤديه بسرعه وبإمكانيات أعلى من ذي قبل ، كما لم يحدث جديد في احتمالات الأعطال الناتجة عنها و التي تتركز في نقط معينة مثل :-
- الأزرار العميقة Dip Switches 0
- وصلات التخطي Jumpers 0
- تضبيطات الـ BIOS 0
- تغييرات بطاقات الإضافة Add- in Card 0
وإذا أخذنا في الاعتبار أن معظم مكونات اللوحة الأم تكون مثبتة فيها باللحام ماعدا الذاكرةRAM أوCache فانه بصفة عامة لا يفضل محاولات إصلاح أعطال أجزاء مثبتة ولكن بدلا من ذلك يظل استبدال اللوحة بالكامل بأخرى بديلة افضل بكثير لانه :-
- يتيح الترقية إلى نظام افضل 0
- غالبا ما تقترب تكلفة الإصلاح من تكلفة شراء لوحة جديدة 0
الثلاثاء سبتمبر 08, 2009 7:20 pm
