Aufbau

Chipsatz

Die wichtigste Komponente auf der Hauptplatine ist der Chipsatz, da alle Datenströme zwischen CPU und Ein-/Ausgebegeräten über ihn laufen. Er bestand früher aus 2 Mikrochips, die als North- und Southbridge bezeichnet wurden. Die Northbridge enthielt den Speichercontroller und stellte eine eigene, leistungsfähige Verbindung zur Grafikkarte zur Verfügung, während die anderen Ein-/Ausgabegeräte und die Festplatten über die Southbridge eingebunden wurden. Da die aktuellen Prozessoren die Funktion einer Northbridge selbst übernommen haben, gibt es auf modernen Hauptplatinen nur noch einen sogenannten I/O-Hub. Bei Intel wird dieser auch als PCH (Platform Controller Hub, ein „Hub“ ist ein zentraler Verteiler). Die Kommunikation zwischen CPU und PCH erfolgt über eine sehr schnelle Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Direct Media Interface oder PCIe x4).

Der Chipsatz bestimmt folgende Leistungsmerkmale:

• Anzahl der Speicherkanäle
• unterstützte Prozessoren
• verfügbare Schnittstellen (z.B. USB, SATA, PCI-Express)
• Anzahl der verfügbaren PCI-Express-Lanes
• Anzahl der Schnittstellen
• zusätzliche integrierte Geräte wie Audio oder WLAN
• Erweiterte Funktionen (z.B. RAID, Virtualisierung)
  RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Standard zur Verbindung mehrerer Festplatten, um eine höhere Übertragungsrate und/oder Datenintegrität zu erreichen.

AMD-Chipsätze

Quelle

Intel-Chipsätze

Quelle

Prozessorsockel

Der große Sockel direkt über den Steckplätzen für die Arbeitsspeicher-Module stellt die Prozessorschnittstelle dar. Er ermöglicht den bequemen Austausch der CPU, ohne die gesamte Hauptplatine ersetzen zu müssen. Aktuelle CPUs von Intel verwenden die Sockel 1151 und 2066, die Modelle von AMD nutzen hingegen die Sockel AM4, FM2+ und TR4.

• Sockel 1151: Der Sockel 1151 ist geeignet für die Core-i-Prozessoren der 6. (6xxx) und 7. (7xxx) Generation sowie die aktuellen Pentium- und Celeron-Modelle. Core-i-Prozessoren der 8. und 9. (8xxx und 9xxx) Generation funktionieren nur in Verbindung mit einem Chipsatz der 300er-Serie (1151-v2).

• Sockel 1200: Für die Core-i-Prozessoren der 10. und 11. Generation

• Sockel 1700: Für die Core-i-Prozessoren der 12. und 13. Generation

• Sockel 2066: Für die Hochleistungs-CPUs der X-Serie hat Intel eine eigene Plattform geschaffen: Den X299-Chipsatz mit dem Sockel 2066.

• Sockel AM4: Der Sockel AM4 mit 1331 Kontakten unterstützt den Athlon X4, die APUs A12/A10/A8/A6-9xxx („Bristol Ridge“) sowie alle Ryzen-CPUs (1., 2. und 3. Generation) und -APUs außer Threadripper. Auch kommende Prozessoren sollen auf diesen Sockel passen.

• Sockel FM2+ (veraltet): Die älteren APUs A6/A8/A10-7xxx nutzten noch den Sockel FM2+ mit 906 Kontakten. Im Gegensatz zum Sockel AM4 unterstützte dieser kein DDR4-SDRAM.

• Sockel TR4: Auch AMD hat einen eigenen Sockel mit gigantischen 4094 Kontakten für seine Hochleistungs-CPU Ryzen Threadripper (1. und 2. Generation).

• Sockel TRX4: Die Ryzen-Threadripper-Modelle der 3. Generation (3xxx) besitzen einen Sockel, der zwar mechanisch kompatibel zum TR4-Sockel ist, aber aufgrund einer veränderten Pinbelegung nicht mit älteren Ryzen-Threadripper-Modellen funktioniert. Der Wechsel auf einen neuen Sockel ist u.a. auf die erhöhte Leistungsaufnahme der neuen CPUs zurückzuführen (TDP max. 280 W statt wie bisher 250 W). [Quelle]

Firmware

Unter Firmware versteht man ein Programm, das die Hardware steuert und überwacht. Es stellt die Schnittstelle zwischen Hardware und Betriebssystem dar und ist in einem Flash-Speicherbaustein auf der Hauptplatine abgelegt. Bei älteren PCs wird die Firmware als BIOS (Basic Input Output System) bezeichnet. In Erscheinung tritt das BIOS immer beim Einschalten des Computers in Form von Statusmeldungen während des sogenannten POST (Power On Self-Test), bei dem die Hardware auf ihre Funktionstüchtigkeit hin überprüft wird. Zu den weiteren Aufgaben der Firmware bzw. des BIOS gehören:

• Automatische oder manuelle Konfiguration der Hardware
• Aufruf des Startprogramms (Bootloader) zum Laden des Betriebssystems
• Aufruf von Subsystemen z.B. zur Konfiguration eines RAID-Steuerungschip (RAID = Redundant Array of Independent Disks, Zusammenschluss mehrerer Festplatten zur Erhöhung des Datendurchsatzes und/oder der Datensicherheit)
• Passwortschutz (optional)
• Anzeige eines Startbildschirms

In 64-Bit-Systemen wird statt BIOS die UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)-Schnittstelle eingesetzt. Der wesentliche Vorteil von UEFI ist neben der einfacheren Bedienbarkeit (grafische Benutzeroberfläche mit Mausunterstützung) der Einsatz von Festplatten mit mehr als 2 Terabyte (1 Terabyte = 1.024 GB) Speicherkapazität. Die Einstellungen werden in einem flüchtigen SRAM-Baustein abgelegt, der von einer Knopfzelle (CMOS-Batterie) ständig mit Strom versorgt werden muss.

Bauformen

Hinweis: Im umrahmten Bereich befinden sich die Anschlüsse für externe Geräte

Mini-ITX (Abmessungen: 170 x 170 mm)

Mini-ITX wurde ursprünglich für den Einsatz in Set-Top-Boxen, Terminals oder Thin Clients entwickelt. Ein Thin Client verfügt nur über die für den Betrieb unbedingt notwendige Hardware, da er hauptsächlich die Ressourcen (Speicher, CPU-Zeit) eines entfernten Zentralrechners nutzt. Deshalb sind Mini-ITX-Hauptplatinen in ihrer Ausstattung begrenzt: Sie verfügen nur über zwei Arbeitsspeicher-Steckplätze und eine PCI-Express-x16-Schnittstelle für die Grafikkarte. Da die meisten Funktionen wie WiFi, LAN oder Audio aber mittlerweile von fest verlöteten Peripheriechips bereitgestellt werden, fällt dieses Manko kaum mehr ins Gewicht. Mini-ITX-Mainboards eignen sich am besten für sehr kompakte Wohnzimmer-PCs.

Micro-ATX (244 x 244 mm)

Hauptplatinen im Micro-ATX-Format sind wesentlich größer als Mini-ITX-Mainboards. Sie bieten Platz für bis zu vier Speichermodule und besitzen bis zu vier PCI-Express-Schnittstellen (x1/x16). Aus diesem Grund können auf Micro-ATX-Mainboards auch mehrere Grafikkarten im SLI- bzw. Crossfire-Modus betrieben werden.

ATX (305 x 244 mm)

ATX-Mainboards sind länger als Micro-ATX-Hauptplatinen und können so bis zu sieben PCI-Express-Erweiterungskarten (x1/x16) aufnehmen. Bei der Ausstattung müssen hier keinerlei Kompromisse eingegangen werden.

E-ATX (305 x 330 mm)

Mainboards mit diesem Formfaktor richten sich an Enthusiasten, die mittels Übertaktung auch noch die letzten Leistungsreserven aus ihrer Hardware herauskitzeln wollen. Deshalb sind einige E-ATX-Hauptplatinen mittlerweile sogar mit einem Wasserkühlungsblock für CPU und Chipsatz ausgestattet.