Đọc xong bài này các bạn sẽ hiểu được chức năng và tên gọi các thành phần trên bo mạch chủ. Các bạn hiểu biết các chipset, hệ thống Bus, các chuẩn giao tiếp trên Mainboard. Hiểu biết các công nghệ mới trên Mainboard. Nhận biết được các thành phần của mainboard, chẩn đoán và xử lý lỗi mainboard.

Tổng quan về bo mạch chủ

Bo mạch chủ (mainboard hay motherboard) hoặc bo mạch hệ thống (System board) là bản mạch lớn nhất trong máy tính. Mainboard có chức năng liên kết và điều khiển các thành phần được cắm vào nó. Đây là cầu nối trung gian cho phép quá trình giao tiếp của các thiết bị cắm vào mainboard.
Trên bộ mạch chủ thường trang bị các khe cắm RAM, các khe cắm các loại cáp (cáp ổ cứng, ổ mềm, cáp nguồn…), khe cắm (hoặc chân cắm) CPU, các chân cắm jumper, các loại dây công tắc,… Và các cổng nối thiết bị nhập, xuất. Có các loại cổng nối nhập xuất chính đó là: COM, LPT, P/S 2, và USB. Bên cạnh đó còn có phần mềm BIOS, pin CMOS…

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 19
Hình dạng mainboard

Khi có một thiết bị yêu cầu được xử lý thì nó gửi tín hiệu qua mainboard, ngược lại, khi CPU cần đáp ứng lại cho thiết bị nó cũng phải thông qua mainboard. Hệ thống làm công việc vận chuyển trong mainboard gọi là bus, được thiết kế theo nhiều chuẩn khác nhau.

Các kiểu mainboard chính

Bo mạch không tích hợp (Mainboard không onboard): là kiểu thiết kế chỉ có những thành phần cơ bản. Các thành phần khác sẽ được bổ sung thông qua các khe cắm mở rộng. Được dùng cho những người có nhu cầu sử dụng máy tính đòi hỏi tốc độ nhanh mà những thiết bị tích hợp trên bo mạch chính thường không đáp ứng được.
Bo mạch tích hợp (Mainboard onboard): được tích hợp thêm một số thiết bị khác để giảm chi phí sản xuất và giảm giá thành. Thường được tích hợp các thiết bị như Sound Card, VGA Card, LAN Card…

Các chuẩn mainboard

Chuẩn AT: Chuẩn mainboard đời cũ có kích thước nhỏ, thường được dùng cho CPU 486 và thế hệ Pentium II.
Chuẩn ATX: Cho phép gắn các bo mạch mở rộng một cách dễ dàng và thuận tiện hơn. Bộ nguồn sử dụng cho các bo mạch chuẩn ATX là nguồn ATX.
Chuẩn BTX: Chuẩn mới trên thị trường, thường dùng cho các hệ thống máy tính cá nhân cao cấp. Điểm đặc biệt của chuẩn BTX là sự sắp xếp lại vị trí của các thiết bị trên mainboard nhằm tạo ra sự lưu thông không khí tối ưu.

Các thành phần trên mainboard

Một mainboard thường được cấu tạo và tích hợp bởi nhiều thành phần linh kiện điện tử khác nhau. Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bo mạch chủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó, thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫn liên kết. Mỗi nhà sản xuất có những đặc điểm riêng cho mainboard loại. Nhưng nhìn chung chúng có các thành phần và đặc điểm giống nhau.

Có thể chia làm các nhóm: khe mở rộng, I/O port, các chip điện tử, khe cắm bộ nhớ, các connectors, jumpers và đế cắm vi xử lý.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 20
Các thành phần trên mainboard

Bộ Chipset

Bộ chipset là bộ chip quan trọng làm cầu nối chính cho tất cả các thành phần trên mainboard.
Mainboard sử dụng CPU của hãng Intel: Bộ chipset gồm hai chip chính là chip cầu bắc và chip cầu nam.
Chip cầu bắc (Northbridge): kết nối với CPU và giúp CPU kết nối đến bộ nhớ chính, card màn hình và kênh truyền đến chip cầu Nam. Một vài loại còn chứa chương trình điều khiển video tích hợp, hay còn gọi là Graphics and Memory Controller Hub (GMCH) hay VGA onboard. Thường được gắn thêm 1 miếng tản nhiệt, nằm gần CPU và RAM.

Chip cầu nam (Southbridge) có nhiệm vụ truyền dẫn truyền tín hiệu từ các thiết bị còn lại đến chip cầu Bắc và ngược lại. Khác với chip cầu bắc, chip cầu nam không được kết nối trực tiếp với CPU. Chip cầu nam được đặt xa CPU hơn, là chíp lớn thứ nhì trên mainboard (chỉ thua Chip cầu Bắc).

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 21
Mô hình kết nối của 2 chipset cầu Bắc và cầu Nam

– Đối với các dòng mainboard chạy hệ thống Intel, từ phiên bản Core i trở về sau thì toàn bộ chức năng của chipset cầu Bắc được tích hợp trực tiếp vào CPU nên không còn nhận thấy sự hiện diện của chipset cầu Bắc trên mainboard.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 22
Chip cầu bắc và chíp cầu nam

Mainboard sử dụng CPU của hãng AMD

Về cơ bản, cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng AMD giống như cấu trúc của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel. Tuy nhiên một số cấu trúc bo mạch chủ cho bộ xử lý AMD có thể cho phép CPU giao tiếp trực tiếp với RAM, chipset chỉ làm nhiệm vụ liên kết đến các bộ phận khác nên có thể chỉ gồm một hoặc hai chip.

Loại hai chip: tương tự như bộ chipset dành cho CPU Intel.

Loại một chip: Chipset loại này thực hiện tất cả các chức năng tương tự của chip nam và chip bắc dùng cho CPU Intel.
Ngoài hai nhà sản xuất chipset nổi tiếng là Intel và AMD còn có một số nhà sản xuất Chipset khác như ULi, ATI, NVIDIA, SiS, VIA.

Hệ thống Bus

Bus là đường dẫn thông tin trong mainboard giúp trao đổi dữ liệu giữa vi xử lý và các thiết bị khác trong máy tính.

Tốc độ bus xác định tốc độ truyền thông tin qua bus, mỗi mainboard sẽ có một tốc độ bus chuẩn cho toàn bộ hệ thống (gọi là xung nhịp chuẩn, xung clock) thường là 100MHz, 133MHz và 200MHz.

Bus trong máy tính gồm các bus như: System Bus, FSB (Front Side Bus), BSB (Back Side Bus), Expansion Bus… Chia làm 4 nhóm bus: địa chỉ, dữ liệu, điều khiển và mở rộng.

Bus hệ thống (System Bus): Là kênh truyền dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ được thiết kế trên mainboard. System Bus phụ thuộc vào số lượng các đường truyền dữ liệu (32, 64 bit…) và tốc độ xung nhịp của hệ thống (100Mhz, 133MHz…).

Bus tuyến trước (Front Side Bus): Tiếp nhận các thông tin và truyền dữ liệu từ chip cầu bắc đến vi xử lý và ngược lại.

Back Side Bus: hoạt động trong phạm vi giữa cache L2 và vi xử lý. Hay nói cách khác là đường truyền dữ liệu giữa cache L2 và vi xử lý.

Expansion Bus: cho phép các thiết bị ngoại vi, các card mở rộng truy cập vào bộ nhớ một cách độc lập không cần thông qua vi xử lý, trong khi vi xử lý đang thực hiện các tác vụ khác.

Giao tiếp với CPU

CPU giao tiếp với mainboard thông qua đế cắm (Socket) hoặc khe cắm (Slot). Hệ thống kết nối này thường được gọi là Front Side Bus.

Slot: Là khe cắm dài như một thanh để cắm CPU thuộc thế hệ cũ. Có 3 loại slot : Slot 1(Intel Pentium II, III), Slot 2 (Intel Server) và Slot A (AMD).

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 23
Slot cắm CPU

Socket: là loại đế hình vuông (hoặc chữ nhật) có xăm lỗ tương ứng với các điểm tiếp xúc (chân) của CPU.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 24
Các Socket cắm CPU

Khe cắm RAM

Kết nối mainboard với RAM. Kích thước, hình dạng phụ thuộc vào loại RAM được sử dụng. Các loại module khe cắm:

– Chuẩn SIMM (Single Inline Memory Modules) là dạng khe cắm RAM dùng cho mainboard đời cũ, hiện nay không còn sử dụng. Có 2 loại khe cắm: 30 chân và 72 chân.

– Chuẩn RIMM (Rambus Inline Memory Module): là dạng khe cắm hai hàng chân dùng riêng cho RDRAM. Có 2 loại khe cắm: 184 pin và 232 pin.

– Chuẩn DIMM (Dual Inline Memory Module): Khe cắm hai hàng chân sử dụng phổ biến cho các loại RAM hiện nay (SDR-SDRAM, DDR-SDRAM, DDR2- SDRAM, DDR3-SDRAM).

– SoDIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module): Khe cắm RAM dành cho các dòng máy Laptop. Được chia làm 2 loại: 72 chân và 144 chân.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 25
Khe cắm RAM chuẩn DIMM

Khe cắm mở rộng

Khe cắm mở rộng (expansion slot) dùng để cắm các card mở rộng. Có nhiểu loại chuẩn khe cắm khác nhau. Sau đây là một số chuẩn khe cắm.

Khe cắm ISA

Khe cắm ISA (Industry Standard Architecture): Dùng để cắm các loại card mở rộng như card mạng, card âm thanh… Đây là chuẩn cũ có tốc độ truyền dữ liệu chậm, chiếm không gian trong mainboard nên hầu hết các mainboard hiện nay không sử dụng khe ISA.

Khe cắm PCI

Khe cắm PCI (Peripheral Component Interconnect) chuẩn kết nối phổ biến dùng cho các card mở rộng như: card màn hình, card mạng, card âm thanh… Hoạt động ở tần số 32MHz, 66Mhz, 133Mhz với các đường truyền dữ liệu có băng thông 32bit/ 64bit.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 26
Khe cắm PCI

Khe cắm AGP

Khe cắm AGP (Accelerated Graphics Port) là khe cắm card mở rộng chỉ dùng cho card màn hình. Chuẩn AGP đầu tiên là AGP 1X tốc độ truyền 266MBps và được phát triển lên AGP 2X, 4X, 8X

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 27
Khe cắm PCI

Khe cắm PCI Express

Khe cắm PCI Express (PCIe) là chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao theo dạng điểm đến điểm thay thế cho chuẩn PCI, PCI-X, AGP. Đối với PCIe X1 thì băng thông là 2.5Gbps (X1=250MBps) mỗi chiều, còn đồng bộ thì tới 5.0Gbps (X1
= 500MBps).

Ngoài ra còn một số loại khe cắm cũ khác như: AMR (Audio Modem Riser), CNR (Communications and Networking Riser)…

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 28
Khe cắm PCIe

Kết nối nguồn

Kết nối nguồn (Power Connector) thành phần quan trọng dùng để cấp năng lượng cho mainboard và các thành phần khác kết nối đến mainboard. Gồm nhiều loại như: nguồn chính, nguồn phụ, nguồn PCIe, nguồn quạt CPU (FAN CPU), nguồn quạt mainboard…

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 29
Các đầu nối nguồn

Cổng kết nối thiết bị lưu trữ

– Giao tiếp IDE (Intergrated Drive Electronics): Giao tiếp IDE/ATA là chuẩn kết nối
CD/DVD, HDD với mạch điều khiển IDE trên mainboard, gồm 40 chân đầu cắm. Tốc độ truyền dữ liệu cao nhất là 133MBps

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 30
Đầu nối IDE

Giao tiếp FDD (Floppy Disk Drive): Là chuẩn kết nối ổ đĩa mềm (FDD, Floppy) trên mainboard. Đầu cắm FDD thường nằm gần IDE trên main và có tiết diện nhỏ hơn IDE có 35 chân cắm.

Giao tiếp SATA (Serial ATA): Là đầu cắm 7 chân trên mainboard để cắm các loại ổ cứng, CD/DVD. Có thế mạnh về tốc độ, dung lượng, truyền tín hiệu xa hơn, an toàn hơn giúp SATA nhanh chóng thay thế giao diện Parallel ATA. Hiện nay có 3 loại tốc độ truyền dữ liệu là 150MB/s 300MB/s và 600MB/s tương ứng với SATA I; SATA II; SATA III. Một sợi cáp SATA chỉ kết nối một thiết bị.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 31
Đầu nối Sata

Kết nối SCSI (Small Computer System Interface): Là chuẩn cao cấp chuyên dùng cho Server, có tốc độ rất cao từ 10,000 vòng/phút, số chân 50 hoặc 68. Tốc độ truyền dữ liệu 320MBps, 640MBps

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 32
Đầu nối SCSI

ROM BIOS và Pin CMOS

ROM BIOS là bộ nhớ của máy tính, chứa hệ thống lệnh nhập xuất cơ bản (BIOS – Basic Input Output System) để kiểm tra phần cứng, nạp hệ điều hành.
CMOS Battery (Pin CMOS): dùng để duy trì các thông số đã thiết lập trong BIOS/CMOS Setup Utility (như ngày giờ hệ thống, mật khẩu bảo vệ …). Pin CMOS có mã là CR 2032, điện áp là 3.0 volt, thời gian sử dụng khoảng từ 3 đến 5 năm

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 33
ROM BIOS và Pin CMOS

Jumper

Jumper là một miếng Plastic nhỏ trong có chất dẫn điện dùng để cắm vào những mạch hở tạo thành mạch kín trên mainboard để thực hiện một nhiệm vụ nào đó như lưu mật khẩu CMOS.
Jumper là một thành phần không thể thiếu để thiết lập ổ chính, ổ phụ khi gắn 2 ổ cứng chuẩn ATA, 2 ổ CD, hoặc ổ cứng và ổ CD trên một dây cáp IDE.

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 34
Các Jumper

Bảng kết nối

Là nơi để kết nối các dây tín hiệu và điểu khiển của thùng máy (phía trước) với mainboard. Trên mainboard sẽ có những chân cắm với các ký hiệu để giúp gắn đúng dây cho từng thiết bị. Bảng kết nối gồm Front Panel, USB, Audio.

Front Panel: Kết nối với các công tắc mở/ tắt máy (Power Switch – PWR), khởi động lại máy (Reset), đèn tín hiệu nguồn (Power LED – PLED) và ổ cứng (HDD LED – IDE_LED), loa báo tín hiệu (Speaker).

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 35
Bảng kết nối Front Panel

Front USB: kết nối với cổng USB trước thùng máy.
Front Audio: kết nối với cổng loa và micro của thùng máy

Các cổng giao tiếp

Các cổng giao tiếp (Rear/ Back Panel): dùng để kết nối mainboad với các thiết bị bên ngoài. Có nhiều loại cổng với các chức năng khác nhau như: PS/2, COM, Parallel (LPT), USB, RJ45, Audio, VGA…

Bo mạch chủ, mainboard máy tính là gì 36
Các cổng giao tiếp bên ngoài của mainboard

Giới thiệu công nghệ tích hợp

Trên mainboard nhà sản xuất tích hợp thêm các công nghệ nhằm tăng cường sức mạnh, tính đa dạng, khả năng hỗ trợ và khai thác các công nghệ mới của những thiết bị tương ứng.

Công nghệ Dual Channel

Dual channel là công nghệ cho phép memory controller có thể mở rộng độ rộng của bus dữ liệu từ 64 đến 128 bit. Tăng cường khả năng truy xuất bộ nhớ cho vi xử lý, hạn chế trường hợp “nghẽn cổ chai” trong quá trình hoạt động.

Công nghệ Hyper-Threading

Công nghệ HT là thực hiện 2 tiến trình ở 1 thời điểm trong 1 CPU. Siêu phân luồng cho phép thực hiện xử lý song song 2 luồng cùng thời điểm, tận dụng tối đa tài nguyên và rút gắn thời gian xử lý.

Intel Multi Core

Hỗ trợ các vi xử lý có sử dụng công nghệ đa lõi. Các lõi này sẽ hoạt động song song với nhau, chia sẻ công việc tính toán và xử lý mà vi xử lý đảm nhận. Hai công nghệ phổ biến là Dual Core (lõi kép) và Quad Core (lõi tứ).

Công nghệ Dual BIOS

DualBIOS là một công nghệ cho phép mainboard được tích hợp hai chip BIOS. Một loại được gọi là Main BIOS (BIOS chính) và một loại được gọi là Backup BIOS (BIOS dự phòng). Mainboard thường hoạt động với Main BIOS, nhưng nếu nó bị hư hại vì một lí do nào đó thì backup BIOS sẽ được tự động sử dụng trong lần khởi động tiếp theo.

Dual Graphics Technology

Dual Graphics là công nghệ giúp tăng hiệu năng của card đồ họa, cho phép gắn nhiều hơn 2 card đồ họa để tăng sức vận hành, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng trong lĩnh vực game, đồ hoạ.

Công nghệ Dual LAN

Công nghệ cho phép mainboard sử dụng đồng thời hai cổng giao tiếp với hệ thống mạng

Chẩn đoán và xử lý sự cố mainboard

Sau đây là một số lỗi có liên quan tới mainboard:

– Bật công tắc nguồn máy không khởi động, quạt nguồn không quay. Chuẩn đoán: Có thể do hỏng bộ nguồn, bộ phận khởi động hoặc hỏng mainboard (chip nam). Kiểm tra lại bằng cách kích nguồn trực tiếp trên main. Thay thế bộ nguồn tốt và kiểm tra bằng phương pháp loại trừ.
– Bật công tắc nguồn, quạt nguồn quay nhưng máy không khởi động, màn hình không tín hiệu. Chuẩn đoán: có thể công suất nguồn yếu, chưa cắm nguồn vi xử lý, Jumper xóa CMOS đang nối hoặc lỗi RAM, VGA…. Thay thế bộ nguồn khác, kiểm tra Jumper trên mainboard, kiểm tra vi xử lý trên mainboard khác, vệ sinh khe cắm RAM, VGA hoặc thay thế nếu có thể.
– Hệ thống không nhận diện card mở rộng. Chuẩn đoán: có thể các mối tiếp xúc giữa mainboard và card mở rộng không tốt. Khắc phục bằng cách vệ sinh các khe và chân kết nối.

– Hệ thống thường bị “treo”, khởi động và hoạt động không ổn định. Chuẩn đoán: Có thể do nguồn điện vào mainboard không ổn định. Thực hiện kiểm tra các thiết bị còn lại đều tốt thì nguyên nhân là do mainboard, thử trên mainboard khác.
– Máy có biểu hiện không ổn định, khi khởi động vào Windows thì bị Reset lại, khi cài đặt Windows thường báo lỗi cài đặt. Lỗi phần cứng: RAM, bộ nguồn, mainboard. Thực hiện kiểm tra các thiết bị còn lại đều tốt thì nguyên nhân là do mainboard, thử trên mainboard khác.
– Hiện tượng đồng hồ máy tính luôn chạy sai mỗi khi chạy máy tính. Trong lúc khởi động, máy tính cũng dừng lại, và hiển thị thông báo, cho biết cần nhấn phím F1 hay một phím nào khác, để vào CMOS và khai báo lại thời gian. Có thể do hết pin CMOS. Thực hiện thay mới pin.