Das Mainboard, auch Motherboard oder Hauptplatine genannt, ist das Herzstück eines jeden Computers. Es verbindet alle Komponenten eines Computers miteinander, sodass sie fehlerfrei und korrekt arbeiten können. In diesem Artikel werden wir erklären, wie das Mainboard und die Systemkomponenten funktionieren, wie sie über den Systembus und die Northbridge verbunden sind und wie externe Komponenten an die Southbridge angeschlossen werden.
Das Mainboard ist eine Platine, auf der sich verschiedene Bausteine, Schnittstellen und Steckplätze befinden. Die wichtigsten Bausteine sind der Prozessor, der Chipsatz, der Arbeitsspeicher und das BIOS. Die Schnittstellen dienen zur Kommunikation mit Peripheriegeräten wie Tastatur, Maus, Drucker usw. Die Steckplätze ermöglichen die Erweiterung des Systems mit zusätzlichen Karten wie Grafikkarte, Soundkarte, Netzwerkkarte usw.
Der Prozessor ist die zentrale Recheneinheit des Computers. Er führt alle Berechnungen und Anweisungen aus, die von den Programmen und dem Betriebssystem vorgegeben werden. Der Prozessor wird auf einem speziellen Sockel auf dem Mainboard befestigt. Es gibt verschiedene Arten von Prozessoren, die je nach Hersteller (z.B. Intel oder AMD), Architektur (z.B. x86 oder ARM) und Leistungsfähigkeit (z.B. Anzahl der Kerne oder Taktfrequenz) variieren. Nicht jeder Prozessor passt auf jeden Sockel, daher muss man beim Kauf eines Mainboards darauf achten, dass es mit dem gewünschten Prozessor kompatibel ist.
Der Chipsatz ist ein Satz von Schaltkreisen, die als Verbindungsglied zwischen dem Prozessor und den anderen Komponenten des Computers fungieren. Der Chipsatz besteht meist aus zwei Teilen: der Northbridge und der Southbridge. Die Northbridge ist für die Kommunikation zwischen dem Prozessor, dem Arbeitsspeicher und dem Grafikchip zuständig. Die Southbridge ist für die Kommunikation zwischen dem BIOS, den Massenspeichern (z.B. Festplatte oder DVD-Laufwerk), den Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen (z.B. USB oder Ethernet) und den Erweiterungskarten zuständig.
Der Arbeitsspeicher, auch RAM (Random Access Memory) genannt, ist ein flüchtiger Speicher, der die Daten und Programme enthält, die vom Prozessor aktuell benötigt werden. Der Arbeitsspeicher wird in Form von Modulen auf speziellen Steckplätzen auf dem Mainboard eingesteckt. Es gibt verschiedene Arten von Arbeitsspeicher, die je nach Bauform (z.B. DIMM oder SO-DIMM), Typ (z.B. DDR oder DDR2) und Geschwindigkeit (z.B. PC3200 oder PC6400) variieren. Der Arbeitsspeicher hat einen großen Einfluss auf die Leistung des Computers, daher sollte man darauf achten, dass er ausreichend groß und schnell ist.
Das BIOS (Basic Input/Output System) ist ein kleines Programm, das auf einem speziellen Chip auf dem Mainboard gespeichert ist. Das BIOS wird beim Start des Computers ausgeführt und initialisiert die Hardware-Komponenten des Systems. Das BIOS enthält auch eine Konfigurationsoberfläche, in der man verschiedene Einstellungen des Systems vornehmen kann, z.B. die Boot-Reihenfolge der Laufwerke oder das Datum und die Uhrzeit.
Der Systembus ist eine Reihe von Leitungen auf dem Mainboard, die den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten ermöglichen. Der Systembus besteht aus drei Teilen: dem Adressbus, dem Datenbus und dem Steuerbus. Der Adressbus dient zur Übertragung der Speicheradressen, an denen die Daten gesucht oder gespeichert werden sollen. Der Datenbus dient zur Übertragung der eigentlichen Daten zwischen den Komponenten. Der Steuerbus dient zur Übertragung von Steuersignalen, die den Ablauf der Datenübertragung regeln.
Die Northbridge ist ein Teil des Chipsatzes, der für die Kommunikation zwischen dem Prozessor, dem Arbeitsspeicher und dem Grafikchip zuständig ist. Die Northbridge hat einen eigenen Bus, der direkt mit dem Prozessor verbunden ist. Dieser Bus wird als Front Side Bus (FSB) bezeichnet und hat eine hohe Taktfrequenz (z.B. 800 MHz oder 1066 MHz). Die Northbridge hat auch einen eigenen Speichercontroller, der den Zugriff auf den Arbeitsspeicher steuert. Der Arbeitsspeicher hat einen eigenen Bus, der als Memory Bus bezeichnet wird und eine eigene Taktfrequenz hat (z.B. 400 MHz oder 533 MHz). Die Northbridge hat auch eine Schnittstelle für den Grafikchip, der entweder auf dem Mainboard integriert oder auf einer separaten Grafikkarte eingebaut ist. Diese Schnittstelle wird als AGP (Accelerated Graphics Port) oder PCI Express bezeichnet und hat eine eigene Taktfrequenz (z.B. 66 MHz oder 100 MHz).
Die Southbridge ist ein Teil des Chipsatzes, der für die Kommunikation zwischen dem BIOS, den Massenspeichern, den Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen und den Erweiterungskarten zuständig ist. Die Southbridge hat einen eigenen Bus, der mit der Northbridge verbunden ist. Dieser Bus wird als LPC (Low Pin Count) oder DMI (Direct Media Interface) bezeichnet und hat eine niedrige Taktfrequenz (z.B. 33 MHz oder 50 MHz). Die Southbridge hat verschiedene Schnittstellen für die Anbindung von externen Komponenten, z.B.:
- IDE (Integrated Drive Electronics) oder SATA (Serial ATA) für die Anbindung von Festplatten oder optischen Laufwerken
- USB (Universal Serial Bus) für die Anbindung von Peripheriegeräten wie Tastatur, Maus, Drucker, Scanner usw.
- Ethernet für die Anbindung an ein lokales Netzwerk oder das Internet
- Audio für die Anbindung von Lautsprechern oder Mikrofonen
- PCI (Peripheral Component Interconnect) oder PCI Express für die Anbindung von Erweiterungskarten wie Soundkarte, Netzwerkkarte usw.
Quellen:
1: Was gehört zum Mainboard? Komponenten und Funktionen erklärt – computerwissen.de
2: Motherboard / Mainboard / Hauptplatine – Elektronik-Kompendium.de
3: Was ist ein Mainboard/Motherboard? – Erklärung für Laien & Profis – giga.de
