Guida Galattica per PC Gamer: la scheda madre

Oggi, in questo speciale di Guida Galattica per PC Gamer, parleremo di questo componente hardware fondamentale per la realizzazione del nostro PC: la Scheda Madre.Spesso capita che utenti non esperti in materia informatica tendano a considerare il prezzo dell’hardware e non tanto le prestazioni e le specifiche tecniche di un singolo componente. Per questo motivo, circa un paio di mesi fa, mi sono trovato a spiegare a un mio cliente che una scheda madre con socket AM3+ non è assolutamente compatibile con un I7 di Intel! Anche se, sostanzialmente, tutte le schede madri fanno le stesse identiche cose, con questo speciale approfondiremo la nostra conoscenza sulle schede madri per acquisire, in linea generale, le nozioni fondamentali da prendere in considerazione prima dell’acquisto di un questo prodotto.

Premessa

In questo articolo ho voluto omettere volutamente tutti i form factor e tecnicismi estremi limitandomi a descrivere, nel modo più semplice possibile, le principali caratteristiche delle schede madri odierne, nel tentativo di non confondere il lettore alle prime armi che desidera assemblare il suo primo personal computer.

Questioni di dimensioni

La prima distinzione da fare è quella fisica. La prima suddivisione delle schede madri è il form factor ovvero le dimensioni fisiche del prodotto; infatti, in base alle dimensioni delle schede madri, esse vengono suddivise in ATX, Micro-ATX , Extended ATX, XL ATX, Mini-ITX, Nano-ITX e Pico-ITX. Si potrebbe andare avanti all’infinito con questi acronimi, visto che il form factor delle schede madri è cambiato molte volte in circa 30 anni di produzione, e inoltre esistono anche form factor dedicati a soluzioni Enterprise e non Consumer, ma non è il caso di approfondire questo aspetto. Ciò che balza subito all’occhio del lettore attento, è che tutti gli acronimi che ho elencato hanno in comune il termine ATX, che significa Advanced Technology Extended, mentre ITX è l’acronimo per Information Technology Extended,  ma ciò che ci interessa conoscere è che sostanzialmente la differenza sta nelle dimensioni della scheda madre. In base alle dimensioni della scheda madre che desideriamo acquistare,  infatti, possiamo già capire le dimensioni del nostro case, che ospiterà la motherboard e la quantità di componenti che potremo connettere ad essa.Motherboards form factors.svg

Socket a chi?

Un’altra fondamentale distinzione è il socket installato sulla piastra madre. In base alla tipologia di aggancio e la base di plastica chiamata bracket, possiamo installare solo alcune tipologie di Processori. Una scheda madre con Socket AM3+ o AM4 può ospitare solo processori FX (per am3+) e i nuovi Ryzen (AM4), mentre i socket  FCLGA2066 possono ospitare processori Intel come per esempio il nuovo Intel Core i9 della serie 7900x. Le schede madri non solo si differenziano per il tipo di socket supportato ma, come detto prima, anche dal Bracket che permette il posizionamento del dissipatore. ovviamente esistono in commercio dissipatori che sono compatibili con le CPU Intel e AMD, a patto di installare correttamente il dissipatore (ne parleremo in uno speciale dedicato alle CPU).

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RAM

I moduli di memoria ad accesso casuale, più conosciuti come moduli RAM, sono un componente fondamentale per il funzionamento del nostro PC. Quando carichiamo un programma, altro non facciamo che copiare una certa quantità di dati su questo tipo di memoria. Come il processore, i moduli RAM hanno un socket specifico, che permette di inserire solo un determinato tipo di ram in un’unica direzione. In un ulteriore approfondimento della rubrica Guida Galattica per PC Gamer, tratteremo le varie tipologie di RAM (DDR3, DDR4, SODIMM ecc), come distinguere questi componenti, il funzionamento del dual e quad channel e che tipo di memoria acquistare. In questo articolo, che tratta in modo generale i componenti del PC, diamo fondamentale importanza alla consultazione del sito del produttore, per conoscere la tipologia di RAM da installare, quantitativo massimo di memoria installabile e le frequenze con cui esse possono lavorare. Sarebbe un grande spreco acquistare 128 GB di RAM e non poterli utilizzare poiché la scheda madre non supporta tale quantitativo; stesso discorso vale se acquistiamo moduli RAM decisamente prestanti ma che non sono supportate pienamente dalla scheda madre, e per questo motivo operano a frequenze più basse.

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PCI-Express e AGP

Le Accelerated Graphics Port (AGP) sono delle vecchie interfacce di collegamento risalenti al 1996, che permettevano l’inserimento della scheda grafica sulla scheda madre. A causa dei limiti di funzionamento di questa tecnologia, essa divenne presto obsoleta e in seguito sostituita dai connettori che prendono il nome di Peripheral Component Interconnect Express, meglio conosciute come PCI-E. Queste interfacce a BUS seriale vengono considerate come delle “porte USB”, poiché su di esse è possibile installare molti componenti hardware come: schede audio, SSD, schede grafiche e porte di espansione. Esistono varie versioni delle PCI-E e nel 2018 verrà mostrata la nuova versione 4.0 che porterà importantissime novità per il mondo del gaming e per le future schede grafiche, visto che la banda di BUS supererà di gran lunga gli attuali 15,754 GB/s della 3.0.

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Il northbridge e il southbridge

No, non sono nomi di ponti da costruire sul famoso “stretto”, ma dei componenti molti importanti della scheda madre. Il northbridge, spesso chiamato anche Host Bridge, è un componente hardware della scheda madre presente nelle zone limitrofe al processore. Il suo compito, come è facilmente intuibile dalla sua posizione, è quello di occuparsi della comunicazione tra processore e principali componenti collegati alla scheda madre (CPU, RAM, slot PCI-E, ecc). Dal momento che le differenti tipologie di RAM e i vari modelli di processore (CPU) utilizzano segnali comunicativi differenti, il northbridge fa da “interprete” per le comunicazioni tra questi elementi, “comprendendo” e ”traducendo” i vari linguaggi. Alcuni northbridge, infine, possiedono anche il controller del chipset grafico (conosciuto anche come Graphics and Memory Controller Hub nei sistemi Intel) che si occupa della comunicazione diretta tra il processore e la scheda grafica. Ovviamente maggiore è la prestazione del Northbrige minore sarà l’effetto “collo di bottiglia” causato dalla scheda madre.

Organizzazione logica del chipset

Il southbridge si occupa dei componenti “secondari” del nostro PC, infatti esso si occupa di tutte le periferiche che devono svolgere i vari componenti di Input e Output del nostro PC, come per esempio le porte USB, l’Audio, i Dischi di Archiviazione, Gestione della alimentazione dei componenti, la porta LAN e tutto ciò che è per l’appunto di “secondaria importanza” ma fondamentale per il funzionamento ottimale del PC.

BIOS e UEFI

Quante volte avete sentito questo termine? Questo acronimo significa Basic Input-Output System ed è un insieme di routine software installato su una memoria chiamata ROM (Read Only Memory) dove è possibile modificare una serie di impostazioni del proprio computer, le quali permettono di migliorare le performance hardware della nostra macchina (o peggiorarle se non si sa quello che si tocca). Normalmente per accedere al BIOS, occorre premere dei tasti predefiniti, che variano in base al produttore, ma essenzialmente la stragrande maggioranza prevede la pressione del tasto CANC, F2, F11 o F12. 

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Le schede madri più recenti utilizzano una versione “più evoluta” del BIOS che prende il nome di UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Anche se si parlava di EFI (senza U) già verso la metà degli anni ’90, questo sistema è stato utilizzato a partire dal 2005 grazie all’unione di Intel, AMD, American Megatrends, Apple, Dell, HP, IBM, Insyde Software, Lenovo, Microsoft e Phoenix Technologies. Tralasciando la parte storica, rispetto al classico BIOS, UEFI propone un’interfaccia grafica decisamente più accattivante ed elaborata rispetto alla rappresentazione scarna e altamente vintage del BIOS. Ovviamente, il cambiamento non si limita all’aspetto estetico: infatti, le UEFI, oltre ad avere il supporto del mouse, abbattono i principali limiti del BIOS che poteva gestire esclusivamente processi a 16 bit con la possibilità di indirizzare solo 1 MB di memoria. L’interfaccia UEFI non soffre di questa limitazione, e può operare in modalità a 32 o 64 bit con la possibilità di indirizzare un maggior quantitativo di memoria RAM, in modo tale da assolvere a compiti nettamente più complessi. La Unified Extensible Firmware Interface è supportata dai sistemi operativi più recenti (a partire da Windows 8.1).Risultati immagini per UEFI

IDE, SATA e SSD NVM3 M.2

In passato abbiamo già trattato questo argomento con un altro speciale che vi invitiamo a leggere . Riassumendo velocemente, gli Hard Disk venduti fino al 2010 usavano un’interfaccia chiamata IDE-ATA, formata da un connettore molto voluminoso composto da ben 40 cavi (per la precisione 39) più un connettore Molex a 4 Pin.

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Le vecchie schede madri possedevano due connettori di questo genere (in alcuni casi di dimensioni diverse) per collegare gli Hard Disk e i lettori ottici come Lettori DVD e masterizzatori CD. I connettori più piccoli venivano utilizzati per collegare le unità Floppy Disk. Questo vecchio tipo di connettore prevedeva una piccola sezione presente sui dischi rigidi e masterizzatori, dove veniva inserito un jumper per definire se quella periferica avrebbe dovuto essere avviata per prima. Tale classificazione era indicata con Master per la principale Slave per la secondaria.Risultati immagini per jumper hdd

Questa tecnologia è stata sostituita con l’attuale standard conosciuto con il nome Serial-ATA o più comunemente SATA. Questa tipologia di connettore è decisamente più piccola della IDE e non prevede la suddivisione delle periferiche in Master e Slave (viene gestito tutto tramite BIOS o UEFI). Un’altra caratteristica è l’elevata velocità di trasferimento dati, se la IDE permetteva un trasferimento di soli 133MB/s il connettore SATA 3 permette di raggiungere la velocità di 600MB al secondo.

Risultati immagini per motherboard sata

Le ultimissime schede madri da gaming utilizzano i nuovissimi SSD con connettore M.2 che sfruttano il connettore Mini PCI-E, che permette di eliminare definitivamente l’alimentazione tramite PSU, nascondere l’SSD sotto una placchetta della scheda madre e avere una velocità di ben 2GB/s in lettura. Questo genere di SSD risultavano essere decisamente più costosi dei classici SSD con connettore SATA, ma già da oggi è possibile acquistare questi SSD con connettore NVMe a cifre decisamente più accettabili.SSD M.2 PCIe NVMe, guida ai nuovi termini

System Pannel Connector e connettori vari

Le schede madri, oltre a possedere i connettori necessari per installare vari componenti, richiede anche un certo quantitativo di energia per poter funzionare. Sulla scheda madre troviamo un grosso connettore composto da 20 o 24 pin (dipende dal modello), che serve sostanzialmente per l’alimentazione della scheda madre, un 4 o 8 Pin per l’alimentazione del processore e infine il sistema di connettori con il case. Quest’ultimo spesso è il cruccio di tutti i neofiti, poiché non risulta essere chiaro come tali connettori debbano essere installati – un’errata connessione potrebbe causare danni irreparabili e danneggiare anche i vari componenti del PC.

Risultati immagini per system panel connector

Ogni case possiede una serie di connettori che spesso sono presenti vicino alla parte frontale del case. Tali connettori possiedono quasi sempre delle etichette che indicano a quale componente corrisponde quel connettore. Molti produttori di schede madri stampano direttamente sulla scheda di silicio dove deve essere collocato il corrispettivo connettore e la polarità da rispettare.  Altri produttori, consapevoli del cruccio dei poveri utenti inesperti, hanno realizzato un componente chiamato Q-Connector che semplifica enormemente l’installazione dei connettori nella posizione corretta.

Conclusioni

E qui si conclude lo speciale dedicato al mondo dei computer Guida Galattica per PC Gamer! Spero che questa rubrica sia di vostro gradimento, e comprensibile anche a tutti coloro che desiderano occuparsi dell’assemblaggio del proprio PC da gaming. Per ulteriori informazioni e domande, non esitate a lasciare un commento qui sotto!

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Nato a Maratea nel lontano 1989, il nostro caro Dexios ha intrapreso la carriera da Pc Gamer da quando aveva soli 4 anni davanti al 386 del padre con un gioco veramente tranquillo: DooM. Da allora non ha mai smesso di giocare e di coltivare la sua passione per i videogiochi e l'informatica (pensate, è diventato anche Analista dei miei c...oglioni programmatore). Scrivere per una rivista di videogiochi è sempre stato il suo sogno nel cassetto e ora finalmente il suo sogno è divenuto realtà... come la scimmia a tre teste... giusto?

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