Bạn có thể đã nghe nói về mainboard (bo mạch chủ) và biết nó là gì, nhưng bạn có thực sự biết nó hoạt động như thế nào không?
Hãy tưởng tượng mainboard như trụ sở chính của một công ty lớn. Không có trụ sở chính, ai sẽ phân công nhiệm vụ cho các nhân viên còn lại? Và chính xác đó là chức năng của mainboard. Nó là trung tâm trung chuyển của máy tính kết nối mọi thứ lại với nhau.
Dưới đây là cái nhìn sâu về mainboard là gì và cách nó hoạt động.
Mainboard là gì?
Mainboard là một mạch in với các thành phần khác nhau hoạt động cùng nhau để máy tính hoạt động.
Chúng ta đã xác định mainboard là trụ sở chính của một tập đoàn lớn. Nhưng chắc chắn trụ sở chính không phải là khía cạnh quan trọng duy nhất làm nên thành công của một công ty. Giống như có nhiều chi nhánh khác nhau của một công ty, mainboard có các phần khác nhau bên trong nó hoạt động cùng nhau để truyền dữ liệu cho nhau.
Form Factor (Kích thước hình thức)
Form factor về cơ bản là cách mainboard được hình thành, hoặc cách nó trông về mặt vật lý liên quan đến thông số kỹ thuật (cụ thể là kích thước, hình dạng và bố cục).
Ví dụ McDonald's. Mặc dù tất cả các nhà hàng McDonald's hoạt động theo cùng một cách, một số được thiết lập khác biệt. Một số có khu vui chơi, màn hình cảm ứng tự đặt món sang trọng, và máy kem không hỏng.
Cũng giống như form factor. Mặc dù tất cả mainboard hoạt động theo cùng một cách, các mẫu khác nhau có các loại cổng, kích thước và lỗ gắn khác nhau. Các form factor phổ biến bao gồm:
- ATX: "Nữ hoàng" của các form factor, ATX là lựa chọn phổ biến và có kích thước lớn (phần lớn là 12 x 9,6 inch)
- microATX: Phiên bản nhỏ hơn của ATX tiêu chuẩn với ít thông số hơn
- Mini-ATX: Nhỏ hơn phiên bản micro, được thiết kế cho CPU di động
- Mini-ITX: Nhỏ hơn board ATX (6,7 x 6,7 inch), form factor mini-ITX yên tĩnh và không tiêu thụ nhiều điện năng
- Nano-ITX: Giữa Pico và Mini-ITX, hoạt động tốt với thiết bị mỏng
- Pico-ITX: Rất nhỏ với kích thước 3,9 x 2,8 inch và hỗ trợ lên đến 1 GB
Các form factor đã ngừng sản xuất bao gồm BTX, LPX và NLX.
Chipset
Chipset cho phép dữ liệu truyền giữa các thành phần khác nhau, cụ thể là CPU, thiết bị ngoại vi, ổ ATA, đồ họa và bộ nhớ.
Nó có thể chia thành hai loại:
- Northbridge (Cầu Bắc): Nằm ở phía "bắc" của chipset, nó "cầu nối" các thành phần sau: CPU, RAM và PCIe
- Southbridge (Cầu Nam): Nằm ở phía "nam" của chipset, nó "cầu nối" các thành phần sau: BIOS, USB, SATA và PCI
Hãy tưởng tượng chipset như CEO của một công ty lớn, với Northbridge và Southbridge đóng vai CFO và COO.
Trong kinh doanh, ba vị C này (hay C-Suite) làm việc cùng nhau trong trụ sở chính của công ty để phân công nhiệm vụ cho cấp dưới. Trong trường hợp mainboard, C-Suite bao gồm các "sếp lớn" đảm bảo thông tin luân chuyển giữa các cấp dưới (như BIOS, CPU, RAM, v.v.).
CPU Socket (Ổ cắm CPU)
Đây về cơ bản là một "chỗ ở" nhỏ cho CPU. CPU là một hình vuông nhỏ với một đống chân và bộ kết nối bên dưới giúp diễn giải và truyền dữ liệu được thực hiện bởi phần Northbridge của chipset.
Hãy tưởng tượng CPU như trợ lý văn phòng xuất sắc của CFO/COO. Trợ lý văn phòng ở trong cubicle riêng (hoặc trong trường hợp này, CPU socket) để thực hiện các loại nhiệm vụ khác nhau.
Giống như CFO/COO nói với trợ lý lên lịch họp, gọi điện thoại, và đi mua cà phê. Trợ lý văn phòng, hay CPU, thực hiện các loại nhiệm vụ này (nhưng theo kiểu toán học hơn, vì CPU đọc lệnh input và output).
Có một CPU chất lượng cao (và trợ lý văn phòng xuất sắc) là quan trọng đối với tốc độ và hiệu quả tổng thể của máy tính.
Slots (Khe cắm)
Hãy tưởng tượng slots như các chi nhánh/phòng ban khác nhau của một công ty.
Hầu hết các công ty đều có phòng ban cho marketing, nhân sự, kế toán, nghiên cứu, v.v.
Slots giống như các loại phòng ban đó cho mainboard, với các chi nhánh như:
- Memory/DIMM Slots: Dùng để gắn RAM
- PCI: Kết nối card mở rộng như video, network, và sound card
- PCIe: Phiên bản hiện đại của PCI nhưng với giao diện khác có thể hoạt động với hầu như mọi loại card mở rộng
- USB: Dùng cho kết nối USB như flash drive, tuy nhiên không phổ biến
- SATA: Dùng cho ổ quang/ổ cứng HDD/SSD
Data Bus (Bus dữ liệu)
Tất cả các thành phần được đề cập ở trên sẽ không hoạt động cùng nhau nếu không có các data bus cần thiết kết nối mọi thứ lại với nhau.
Hãy tưởng tượng data bus như một hình thức giao tiếp.
Vậy trong một công ty lớn, nếu CFO/COO muốn nói với trợ lý văn phòng việc gì cần làm, họ sẽ làm như thế nào? Email? Điện thoại? Trò chuyện trực tiếp? Không quan trọng miễn là có hình thức giao tiếp nào đó đang diễn ra.
Ý tưởng tương tự với mainboard. Tất cả các thành phần truyền dữ liệu cho nhau qua data bus.
Ghép lại: Cách mọi thứ hoạt động
Khi bạn bật máy tính, điện năng được gửi từ nguồn cấp điện (PSU) đến mainboard.
Dữ liệu được truyền qua data bus và đi qua phần Northbridge và Southbridge của chipset.
Phần Northbridge truyền dữ liệu đến CPU, RAM và PCIe. RAM bắt đầu gửi input đến CPU, "diễn giải" các hành động này thành output. Dữ liệu đến PCIe sau đó được truyền đến card mở rộng, tùy thuộc vào loại bạn có.
Phần Southbridge truyền dữ liệu đến BIOS, USB, SATA và PCI. Tín hiệu đến BIOS cho phép máy tính khởi động, trong khi dữ liệu đến SATA "thức tỉnh" ổ quang, HDD và SSD. Dữ liệu từ SATA được dùng để cấp nguồn cho video, network và sound card.
Tóm lại, mainboard đóng vai trò là trụ sở chính của máy tính truyền dữ liệu qua data bus. Các data bus này đi qua phần Northbridge và Southbridge của chipset, sau đó nhánh ra đến các thành phần khác như CPU, RAM, PCI, PCIe, v.v.
Mọi thứ hoạt động cùng nhau như một tập đoàn thành công, dù theo kiểu nhị phân hơn.
Image Credit: Dave Crosby, gcg2009, VIA Gallery, Jarek Kulik, Marlon J. Manrique, Dominik Bartsch