Motherboard

Motherboard auch genannt Mainboard ist der Name der Hauptplatine des Computers, die sich in der Systemeinheit befindet.

Motherboard ist der Name der Hauptplatine des Computers, die sich in der Systemeinheit befindet. Die Hauptplatine besteht aus Fiberglas und wird aus verschiedenen Materialien hergestellt. Alle Hauptkomponenten sind auf der Hauptplatine befestigt und direkt an den Hauptstromkreis angeschlossen. Mikroprozessorchip, RAM-Chip, Grafikkarte, Soundkarte und so weiter. Die einzelnen Komponenten sind auf dem Motherboard befestigt oder eingebaut. Die externen Geräte wie Drucker und Monitor sind ebenfalls über einen Anschluss oder eine Adapterkarte mit der Hauptplatine verbunden. 

Die Hauptplatine, auch als Mainboard oder Motherboard bezeichnet, ist die wichtigste Basiskomponente im Innern eines Computers, unabhängig davon ob es sich um einen Desktop-Rechner oder einen mobilen Rechners handelt. Die Hauptplatine stellt sowohl den Rechen- als auch die Schaltzentrale eines Computersystems dar.

Auf dem Mainboard sind daher zahlreiche Komponente untergebracht, meist in Form von einzelnen Bausteinen, Chips genannt, oder in Form von Schnittstellen, mit denen man weitere Komponenten verbinden kann, wie zum Beispiel eine Grafik- oder Netzwerkkarte. Auch die Schnittstellen für die Speichergeräte wie Festplatten oder DVD-Laufwerke sind häufig auf dem Mainboard angebracht.

Im folgenden werden die wichtigsten Chips und Komponenten des Motherboards erläutert. Für Desktop- und Notebook-Geräte gelten dabei im Grunde genommen dieselben Fakten, nur ist bei den Notebooks oftmals alles kleiner und kompakter gebaut.

Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Hauptplatine

Die Systemzentrale: Der Prozessor
Heutige Prozessoren haben ihre Aufgaben auf verschiedene Bausteine verteilt. Der zentrale Prozessor ist dabei das Einzige, was umgangssprachlich als Central Processing Unit (CPU) oder eben Prozessor bezeichnet wird. Weitere Rechen- und Steuerfunktionen werden in eigenen Controller ausgelagert und über einen Systembus mit der CPU verbunden.

Nicht alle Funktionen, die hier beschrieben werden, sind auch wirklich mit den angegebenen Bezeichnungen als eigene Bausteine auf dem Motherboard zu finden. Die Chipindustrie befindet sich in einem dauernden Entwicklungs- und Miniaturisierung Prozess. Deshalb werden mehrere Chips zu einem Multifunktions Chip zusammengefasst.

Der zentrale Prozessor steckt in einem Sockel auf dem Mainboard. Unterschiedliche Prozessoren verlangen dabei nach unterschiedlichen Sockeln, da (fast) jede Prozessorfamilie wieder eine andere Anzahl Verbindungen aufweist.

Der CPU beeinflusst maßgebend die Leistungsfähigkeit des PCs. Die wichtigsten Funktionen im Rechner werden durch diesen Chip gesteuert oder ausgeführt. Fast alle Zugriffe auf den Speicher, Schreib- und Leseoptionen, Ansteuerungen usw. erfolgen durch die CPU oder werden durch sie koordiniert.

Die Entwicklung von CPUs im PC-Bereich ist maßgeblich die Geschichte der Firmen Intel und AMD. Während früher auch Namen wie Motorola, Cyrix oder Transmeta ebenfalls eine gewisse Bedeutung hatte, verteilt sich der Markt der PC- und Notebook-Prozessoren gegenwärtig auf diese beiden Branchenriesen, wobei Intel den deutlich grösseren Teil abbekommt. Im Bereich grössere Systeme kommen IBM und SUN dann noch dazu, aber das geht über den Bereich hinaus. Im Bereich der Notebooks und Smartphones dagegen können Sie sich als Herstellernamen auch ARM merken, welcher die sogenannten ARM-Prozessoren lizenziert, die dann von verschiedenen Herstellern gebaut werden.

Prozessoren definieren sich hauptsächlich über ihre Anzahl Transistoren und die damit verbundene Leistungsfähigkeit. Diese Leistungsfähigkeit wird zum einen von der Anzahl dieser Transistoren bestimmt, welche einer CPU für die Berechnungen zur Verfügung stehen, aber auch von der Taktrate des Prozessors, d.h. wie schnell die Berechnungen durchgeführt werden können. Weitere Faktoren sind die Grösse des Zwischenspeichers für häufig verwendete Befehle (Cache) oder der Integrationsgrad von sekundären Prozessoren wie neuestens der Grafikeinheit (Core i-Architektur). Nicht zuletzt muss in neuerer Zeit für die Leistungsermittlung auch die Anzahl Kerne mit berücksichtigt werden.

Damit die Prozessoren auf das Mainboard gesetzt werden können, benötigen sie zudem einen Sockel, der je nachdem mehr oder weniger Anschlüsse besitzt.

Die Anzahl der unterschiedlichen Prozessoren ist über die Jahre schier unendlich geworden. Anstelle von ellenlangen Tabellen werden in erster Hand in zwei Diagrammen die Entwicklung der CPU-Technologien aufgezeigt, und zweitens kann ein eigenes Recherchieren im Internet empfohlen werden, falls Sie das wirklich alles interessiert. Im Internet gibt es die englische Wikipedia-Seite oder die Herstellerseiten selber mit zahlreichen Informationen.

Eine sehr eindrückliche Entwicklung ist die immer höher Transistorendichte und damit eben auch die immer größere Leistungsdichte einer CPU. Kam der Intel 8086 im Jahre 1978 noch mit 29’000 Transistoren aus, verfügte ein Intel 486DX elf Jahre später schon über 1,2 Millionen dieser Schaltungen und der erste Pentium 4-Prozessor im Jahre 2000 schon über deren 42 Millionen. Heute sind wir mit Core i7 bei rund 730 Millionen Transistoren angekommen. Und damit die Chips deswegen nicht immer größer werden, wurde auch die Baudichte laufend erhöht. Lag die Strukturbreite beim erwähnten 8086 noch bei 1 Mikrometer, sind wir heute bei Fertigungsbreiten von 45 und ganz neu 32 Nanometer.

Auf der anderen Seite sind auch die Taktraten von ehemals 6 MHz auf heutige Werte von 2 bis 4 Gigahertz angewachsen. Aufgrund der zunehmenden Wärmeproblematik haben sich diese Werte aber deutlich stabilisiert, auch aufgrund der Tatsache dass statt immer schnellerer Taktraten jetzt mit mehreren Kernen gearbeitet wird.

Bekannte Meilensteine der neueren CPU-Geschichte fassen wir an dieser Stelle einmal mit den folgenden Werten kurz zusammen: Hersteller, CPU-Familie, Einführungsjahr, Chipset und Sockel.

Dabei beginnen wird mit den Intel-Prozessoren, die lange Jahre als 80×86-Prozessoren vertrieben wurden, dann kamen (aus Marketingüberlegungen) die Pentium-Baureihen von Pentium I über Pentium MMX bis zum Pentium D mit zwei Kernen. Weitere Intel-Familien waren die Core2Duo und Core 2 Quad – und schon bald wird es nach der aktuellen Core-i-Architektur wieder eine neue Architektur geben, die jetzt noch unter dem Codenamen „Sandy Bridge“ entwickelt wird.

Zu erwähnen wäre auch noch, dass unter den Bezeichnungen 80386/80486SX sowie der Bezeichnung Celeron für Pentium/Core-Prozessoren auch abgespeckte Varianten von CPUs entwickelt worden sind, die insbesondere weniger Cache-Speicher aufweisen.

AMD ist ebenfalls schon lange mit dabei in der Entwicklung von CPUs. Bauten sie früher noch Intel-kompatible Prozessoren, sind diese längst eigenen Entwicklungen gewichen. Ihr System heisst „Kn“, also K5, K6 usw. Aktuell sind wir bei AMD K10 angelangt wobei immer wieder neuere erscheinen werden. Die K-Bezeichnung steht dabei für die Architektur, welche wiederum unterschiedliche Prozessoren hervorbringt. Wenn wir auf die aktuelle AMD K10-Architektur schauen, finden wir ebenfalls eine Mehrkern Architektur und Prozessoren wie den Athlon II 64 und den AMD Phenom.

Seit rund 10 Jahren entwickeln die Hersteller aber auch spezifische Prozessoren für mobile Systeme, zuerst einfach als „M“-Version der Desktop-Prozessoren, später dann als eigenständige Prozessorreihen. Auch hierzu ein kleiner Überblick. Bei den Intel Centrino ist zudem zu beachte, dass damit bei deren Einführung nicht nur die CPU, sondern auch das Chipset so bezeichnet wurde, insbesondere mit der Einbettung der drahtlosen Kommunikation über WLAN. In der neuesten Ausführung ist Centrino aber nicht mehr der Prozessor, sondern nur noch die WLAN-Integration.

Zudem werden besonders stromsparende CPUs mit weiteren Attributen bezeichnet, für LV/ULV-Prozessoren (Low Voltage/Ultra Low Voltage)

Atom-Prozessoren sind weniger leistungsfähig, benötigen aber auch wesentlich weniger Energie als Notebook-Prozessoren. In Konkurrenz dazu entwickeln sich in neuester Zeit die ARM-Prozessoren, die von verschiedenen Herstellern in ihren Notebooks verbaut werden.

Früher wurden die Prozessoren gemäss ihren Geschwindigkeiten benannt. So gab es etwa den Pentium II-800. Das besagte, dass dieser Prozessor eine Taktfrequenz von 800 MHz aufwies. Dieses System behielt Intel bis zum Pentium 4 hin bei. Dabei konnte man in der Regel sage: Je höher die Taktrate war, desto leistungsfähiger war der Prozessor.

Als die Leistungsdichte allerdings immer breiter wurde und zudem AMD dazu überging, den Prozessoren Namen zu geben die nicht mehr an die Geschwindigkeit gebunden waren, änderte auch Intel die Bezeichnungen und vergab willkürliche Nummern. So wurden aus dem Pentium4 die Baureihen 500 und 600, es entstand z.B. der Pentium 4 HT 650, ein Prozessor mit 3,4 GHz mit Hyper-Thread-Funktionalität. Einen Überblick über diese aktuellen Bezeichnungen finden Sie ebenfalls auf den Herstellerseiten von Intel und AMD.

Seit 2009 werden bei Intel die Baureihen core i3 bzw. i5 und i7 eingeführt und lösen dort schleichend die Core2Duo und Core 2 Quad ab. Die Core-i-Baureihe hat den Frontside-Bus abgelöst, neue Speicher (DDR3) eingeführt und den entsprechenden Controller direkt auf den Prozessor gepackt, wie Sie im folgenden Abschnitt gleich genauer sehen werden.

Achten Sie bei der Auswahl eines Prozessors sorgfältig auf diese Baureihen, denn nur durch diese Nummern können Sie unterscheiden, ob es sich um einen älteren oder um einen neueren Prozessor handelt. Dies beeinflusst zum einen die reine Rechenleistung, aber auch die Taktrate des Systembuses sowie den Stromverbrauch. So benötigt beispielsweise ein Intel T9400 35 Watt, ein Intel P8700 aber nur deren 25 Watt – bei einem Notebook ist so etwas nicht zu vernachlässigen.

Insgesamt sind die Baureihen und Bezeichnungen aber dermassen im Fluss, das Sie jeweils eine Konsultation auf den Webseiten der Hersteller benötigen, um genau zu ersehen, welcher Prozessor jetzt welchen Takt hat, welchen Stromverbrauch er benötigt und wie viele Kerne er besitzt.