Płyta główna (ang. mainboard) jest jednym z najważniejszych elementów komputera. To na niej znajduje się gniazdo procesora, układy sterujące, sloty i porty. Bezpośrednio na płycie instalowane są również karty rozszerzeń oraz niektóre urządzenia peryferyjne. Od stabilności i jakości wykonania płyty głównej zależy wydajność całego systemu. Obowiązujący w starszych konstrukcjach standard Baby-AT został już całkowicie wyparty przez specyfikację ATX. Płyty standardu ATX różnią się między sobą liczbą gniazd PCI I ISA, oraz ilością pomięci RAM, która może być zainstalowana na płycie. Zmiany oferowane przez normę ATX usuwają pewne niedociągnięcia dotychczasowych konstrukcji. Typowa płyta tego standardu przypomina konstrukcję Baby-AT obróconą o 90 stopni. Nowsza specyfikacja ściśle określa położenie procesora, który teraz nie jest umieszczany na przeciw slotów PCI i ISA, dzięki czemu możliwy jest bezproblemowy montaż kart rozszerzeń pełnej długości. Dodatkowo norma ATX zapewnia programową kontrolę zasilania, co umożliwia automatyczne wyłączenie komputera przez system operacyjny (najczęściej po zamknięciu systemu). Zaletą jest również możliwość wykorzystania wentylatora zasilacza także do chłodzenia radiatora procesora, co wydatnie zmniejsza poziom hałasu wytwarzanego przez komputer. Nowością jest zastosowanie jednoczęściowego gniazda zasilającego. Jest to istotne, ponieważ dotychczas stosowane na konstrukcjach Baby-AT dwuczęściowe złącze można było przypadkowo odwrotnie podłączyć i tym samym narazić na zniszczenie płytę główną oraz inne podłączone komponenty. Na płycie ATX umieszczono obok złączy portów I/O standardowo gniazda PS/2 dla klawiatury oraz myszki. Należy zauważyć także, że złącza pamięci umieszczono bardziej w okolicy środka, co zazwyczaj ułatwia dostęp do modułów pamięci. Modyfikacji uległo położenie zintegrowanych kontrolerów FDD i IDE, które przesunięto bardziej na zewnątrz w kierunku wnęk na napędy. Pozwala to nieco przerzedzić pajęczynę przewodów rozpiętą nad płytą.

Obecnie najbardziej popularnym standardem płyt głównych jest ATX. Charakteryzuje się zintegrowanymi z płytą wszystkimi gniazdami wyprowadzeń. Złącza portów szeregowych i równoległych, klawiatury, myszy, USB czy IEEE są integralną częścią samej płyty, co zwiększa jej funkcjonalność, ułatwia instalację i korzystnie wpływa na ujednolicenie standardu. Poza tym płyty ATX dzięki lepszemu rozmieszczeniu komponentów zapewniają mniejszą plątaninę kabli wewnątrz komputera, łatwiejszy dostęp do modułów pamięci, a wszystkie złącza kart rozszerzających można wykorzystać w pełnej ich długości. Dodatkowo płyty ATX wyposażone są w tzw. funkcję Soft Power, dzięki której, płyta steruje włączaniem i wyłączaniem zasilania, co w przypadku długiej bezczynności pozwala komputerowi przejść w stan uśpienia, a tym samym oszczędzać energię. Mechanizm Soft Power daje także możliwość kontrolowania zasilania z poziomu systemu operacyjnego. Nowoczesna płyta główna zawiera system monitorowania swojego środowiska pracy: napięć zasilających, temperatury procesora itp. Oprócz sygnalizacji ewentualnych nieprawidłowości, system taki powinien sterować wydajnością wentylatorów, chłodzących poszczególne elementy zestawu - płyta musi, zatem mieć odpowiednie gniazda do ich przyłączenia. Standard ATX posługuje się lepszym sposobem chłodzenia. Mamy tu do czynienia zarówno z nawiewem powietrza do wnętrza obudowy, jak i z jego wywiewem. Powoduje to znacznie lepszą wymianę powietrza wewnątrz obudowy, a tym samym lepsze chłodzenie wszystkich elementów komputera. Płyty ATX wymagają zgodnej z nią obudowy w tym samym standardzie.
Format ATX posiada kilka odmian, są to: mini ATX i mikro ATX. Mini ATX to płyty nieco mniejsze od ATX ale o takich samych właściwościach. Mikro ATX to płyty jeszcze mniejsze od poprzednich. Umożliwiają przyłączenie najwyżej czterech kart rozszerzeń i wstawienie najwyżej dwóch modułów pamięci DIMM. Płyty te są na ogół bardzo tanie, ale nie dają wielu możliwości ewentualnej rozbudowy, wspaniale natomiast nadają się do komputerów o zastosowaniu biurowym.
Rozwinięciem idei ATX, jest z kolei specyfikacja WTX, której architektura umożliwia jeszcze łatwiejsze uaktualnianie konfiguracji poprzez wymianę modułu specjalnej karty rozszerzającej "Riser Card" zawierającej układy oraz złącza komunikacyjne. Specyfikacja ta określa tzw. strefy związane z poszczególnymi elementami płyty głównej. Odpowiednie wycięcia w obudowie umożliwiają łatwe i szybkie instalowanie różnych modułów Riser. Zależnie od zapotrzebowań, mogą to być kontrolery SCSI, karty sieciowe LAN lub szybkie adaptery Super I/O.
Innym, już praktycznie niespotykanym standardem płyt głównych jest AT lub Baby AT (różnica polega jedynie na rozmiarach płyty, AT około 12 x 13 cali, Baby AT 8,3 x 13 cali). Charakterystyczną cechą płyt głównych w tym standardzie jest sposób organizacji gniazd portów: szeregowego i równoległego. Gniazda te połączone są z płytą za pomocą taśm i umieszczone każda oddzielnie z tyłu obudowy blokując najczęściej gniazda rozszerzeń. Poza tym gniazdo procesora jest umieszczone na płycie w prostej linii z gniazdami rozszerzeń, co w niektórych przypadkach szczególnie długich kart blokuje ich instalację.
LPX to kolejny, lecz bardzo rzadko stosowany standard. Używany jest przede wszystkim w firmowych zestawach komputerowych wyposażonych w różne warianty obudowy Desktop. Małe rozmiary płyty i odpowiadające im obudowy, były podyktowane dążeniem producentów do jak najniższych kosztów produkcji. Ich podstawową cechą jest brak złączy do kart rozszerzających, alternatywę rozbudowy stanowiła dopiero oddzielna karta zawierająca odpowiednie rozszerzenia do kart. Gniazda portów szeregowych i równoległych oraz złącza do podłączenia myszy czy klawiatury stanowiły integralną część samej płyty. Rozwinięciem standardu LPX jest z kolei NLX. Wprowadzony na rynek w 1998 roku przez firmę Intel, w większym stopniu jest przystosowany do najnowszych wymogów technologicznych. Umożliwia zastosowanie najnowszych typów procesorów i modułów pamięci a poza tym łatwiejszy dostęp do komponentów płyty i prostszą jej instalację.

Na płycie głównej znajduje się szereg różnych typów złączy opracowanych według określonego standardu, gwarantującego, że wszystkie urządzenia pochodzące od różnych producentów będą mogły prawidłowo ze sobą współpracować. Standardowe opracowanie wyprowadzeń i złączy umożliwia, zatem fizyczne połączenie oraz wzajemną komunikację różnych urządzeń. Wymiana informacji pomiędzy poszczególnymi komponentami komputera dokonuje się z kolei za pomocą tzw. Magistrali, którą podzielić możemy na dwa rodzaje: zewnętrzną, odpowiadającą za komunikację systemu z urządzeniami zewnętrznymi, oraz wewnętrzną sprawującą kontrolę nad urządzeniami wewnętrznymi. Patrząc na płytę główną możemy znaleźć na niej następujące złącza dla kart rozszerzeń:

PCI

(ang. Peripheral Component Interconnect) stanowi standard gniazd rozszerzeń dla kart przystosowanych pod tę architekturę. Wprowadzona w 1993 roku przez firmę Intel specyfikacja szyny PCI spełnia normy standardu Plug & Play, obsługuje 32 jak i 64 bitową magistralę danych a maksymalna przepustowość może wynosić 133 MB/s. PCI posiada tzw. Bus Mastering, dzięki któremu w przypadku rozpoczęcia transmisji danych przez określone urządzenie, przesyłanie informacji odbywa się przy wykorzystaniu całej szerokości magistrali, a inne urządzenia nie mają w tym czasie prawa do przerywania tej operacji. Gniazda PCI są wykorzystywane przede wszystkim do instalacji kart dźwiękowych, sieciowych, modemów wewnętrznych, tunerów TV rzadziej kart graficznych ze względu na złącze AGP.

ISA

(ang. Industry Standard Architecture) to 16 bitowa magistrala danych w komputerze klasy PC umożliwiająca montowanie dodatkowych kart rozszerzeń opracowanych pod tego typu gniazdo. Ten rodzaj złącza wychodzi powoli z użycia głównie z powodu małej przepustowości 8,33 Mb/s i braku obsługi Plug & Play, jednak dzięki znacznej popularności w ubiegłych latach, a co za tym idzie dużej liczbie obecnych na rynku urządzeń jest ono jeszcze montowane na niektórych płytach.

AGP

(ang. Accelerated Graphic Port) jest opracowanym w 1997 roku przez Intela gniazdem przeznaczonym wyłącznie dla kart graficznych. Zapewnia większą przepustowość, niezbędną dla zachowania płynnego i realistycznego wyświetlania skomplikowanych obrazów trójwymiarowych oraz umożliwia wykorzystanie dla własnych celów pamięci RAM komputera. Szyna AGP została stworzona głównie w celu sprostania wymaganiom w zakresie przetwarzania złożonych operacji graficznych 3D. Istnieją cztery rodzaje kart AGP gdzie przepustowość osiąga różne wartości : 1x (66MHz) przepustowość maksymalnie wynosi 266 MB/s, 2x (66 MHz) dane mogą być przesyłane zarówno podczas fazy wschodzącej, jak i opadającej sygnału, przez co praktyczna szerokość pasma wzrosła dwukrotnie do 528 MB/s, 4x (100 MHz) o maksymalnym transferze danych dochodzącym do 800 MB/s, 8x AGP jest standardem nowej generacji, zastosowana magistrala może pracować z częstotliwością dochodzącą nawet do 533 MHz a szybkość transmisji danych wynosić ma 2 GB/s. To, który z trybów jest obsługiwany przez kartę graficzną oraz płytę główną zależy od układu graficznego i od chipsetu płyty głównej.

AMR

(ang. Audio Modem Riser) i PTI (ang. Panel Link TV-Out Interface) to gniazda przeznaczone do obsadzenia specjalnych kart, spełniających rolę wyprowadzeń dla elementów wbudowanych w chipset. Odpowiednia kart AMR udostępnia funkcje modemu lub karty dźwiękowej, a PTI umożliwia podłączenie urządzeń TV, wyświetlaczy LCD, itp.

Ø      Współczesne chipsety

Chipset to zestaw specjalizowanych układów scalonych o bardzo wysokiej skali inteligencji. W konstrukcji płyt głównych odpowiada za zapewnienie współpracy poszczególnych elementów składających się na system komputerowy. Jego zadaniem jest organizacja przepływu informacji pomiędzy poszczególnymi komponentami komputera. Pełni funkcję pośrednika pomiędzy procesorem a współpracującymi z nim urządzeniami. Wszystkie dane przesyłane z pamięci operacyjnej do procesora przechodzą przez chipset. W skład chipsetu wchodzi najczęściej od jednego do czterech odrębnych układów (chipów) rozmieszczonych czasem w różnych częściach płyty. W zależności do rodzaju, może on zawierać następujące elementy:

- kontroler pamięci operacyjnej (RAM), korekcji błędów, szybkości taktowania magistrali pamięci oraz dopuszczalnej ilości pamięci RAM.
- kontroler pamięci cache drugiego poziomu L2.
- kontroler procesora, w tum także obsługa cache pierwszego poziomu L1.
- kontroler magistrali PCI, ISA, AGP.
- kontroler IDE/EIDE lub SCSI.
- kontroler przerwań IRQ i kanałów DMA.
- zegar czasu rzeczywistego RTC.
- kontroler klawiatury, myszy (portów PS/2).
- kontroler napędów dysków elastycznych (FDD).
- kontroler portu szeregowego, równoległego i portów USB.
- oszczędne zarządzanie energią.

. <!--[if !vml]--><!--[endif]-->

Logika współczesnej płyty głównej to przede wszystkim zestaw interfejsów pomiędzy szynami, różniącymi się od siebie przepustowością o rzędy wielkości. To także dedykowane sprzętowe sterowniki - do klawiatury, do interfejsów szeregowych i równoległego, do napędu dyskietek, do joysticka i MIDI. Programowa obsługa całego bałaganu oparta jest na sprzętowo generowanych przerwaniach, tworząc razem konstrukcję systemów komputerowych. Tak właśnie wygląda obecna architektura PC.

Architekturę komputera realizuje w krzemie tzw. chipset core logic. Ten zestaw układów ASIC to rzeczywiście "logika rdzenia" - odpowiada za komunikację między procesorem a podsystemami, a także za działanie większości z nich. Zakres zadań logiki płyty głównej jest dość szeroki. Patrząc od strony procesora, logika ta obsługuje: komunikację z pamięcią RAM, a w sprzęcie "piątej generacji" również obsługę pamięci cache L2, sterowanie żądaniami przerwań, obsługę urządzeń I/O oraz obsługę szyn systemowych. Każde z tych zadań z osobna nie jest zbyt złożone, ale ich połączenie, synchronizacja i równoległa obsługa stanowią dość poważny problem.

Współczesne chipsety to wciąż zestaw pomostów pomiędzy szynami. Większość tych rozwiązań ma architekturę synchroniczną - częstotliwości zegarów poszczególnych szyn są wielokrotnościami lub podwielokrotnościami wspólnej częstotliwości podstawowej - zwykle 33 megaherców. Rozwiązania asynchroniczne nie przyjęły się, mimo że zapewniały nieco wyższą szybkość transmisji i większą elastyczność w doborze częstotliwości poszczególnych magistral systemu - niestety, pomimo wyższych szybkości przesyłania wnosiły zbyt duże opóźnienia transmisji, wynikające z konieczności wypełnienia bufora przed rozpoczęciem transmisji do szyny odbierającej.

Ciekawe i efektywne rozwiązanie pomostów międzyszynowych zaproponowała w serii swoich chipsetów Apollo tajwańska VIA - rozwiązanie, nazwane pseudosynchronicznym, polega na tym, że realizujące bridge bufory FIFO wyposażone są w kilka (odpowiednio do wymogów współpracujących szyn) wejść zegarowych, dzięki czemu możliwy jest np. zmienny timing obsługi różnych podsystemów. Najefektowniej widać to przy obsłudze pamięci - chipsety Apollo i Apollo Pro mają możliwość stosowania indywidualnego timingu dla poszczególnych banków pamięci. Możliwości stwarzane przez to rozwiązanie, konsekwentnie stosowane przez VIA w chipsetach od VP2 do mVP4 i Apollo Pro+, są bardzo często lekceważone lub świadomie pomijane przez twórców płyt głównych.

Pomimo ciągłego rozwoju tego typu konstrukcji, pomosty międzyszynowe stają się pomału przeżytkiem - ich miejsce mają zająć koncentratory - huby, będące w istocie przełącznikami danych. Pierwszą praktyczną realizacją takiej architektury jest intelowski chipset i810, a w najbliższym czasie również jego następcy - wciąż opóźniany i820 Camino oraz "profesjonalny" i840 Caramel.

Dostęp do pamięci

Dysproporcja szybkości między najnowszymi procesorami a pozostałymi układami systemów komputerowych osiągnęła już chyba apogeum - pracujący z zegarem bliskim 800 MHz procesor skazany jest na współpracę z sześciokrotnie wolniejszą pamięcią i o przeszło rząd wielkości wolniejszymi podsystemami peryferyjnymi. Nic, więc dziwnego, że podejmowane są najróżniejsze próby wyrównania tych dysproporcji.

Rewelacją ubiegłego roku stały się, znane już, od co najmniej dwóch czy trzech lat pamięci RAMBUS. Stosunkowo łatwe do zastosowania np. w kartach graficznych czy przełącznikach sieciowych, okazały się trudnym do zgryzienia orzechem w PC. Problemy z taktowaniem, zasilaniem i obsługą pamięci RAMBUS stały się, między innymi, przyczyną blisko półrocznego opóźnienia debiutu chipsetu i820 Camino. Żaden z pozostałych producentów chipsetów nie podjął na razie widocznych prac nad zastosowaniem pamięci RAMBUS.

Najbardziej zaawansowaną konkurencją dla RAMBUS są obecnie pamięci PC-133, rokujące nadzieję niedługiego oczekiwania na pracujące w trybie DDR pamięci PC-266. Stanowiące praktycznie rozwinięcie znanych i opanowanych od lat technologii SDRAM, nowe pamięci powinny być stosunkowo łatwe w implementacji. Jeszcze przed PC-266 pojawiły się 133-megahercowe pamięci VC SDRAM (Virtual Channel SDRAM), pozwalające, dzięki architekturze wirtualnych kanałów komunikacyjnych, na pełniejsze wykorzystanie możliwości stwarzanych przez obecną technologię pamięci SDRAM.http://elektronika.elektroda.net/