เมนบอร์ดทำงานอย่างไร?

คุณน่าจะเคยได้ยินชื่อ "เมนบอร์ด" และรู้ว่ามันคืออะไร แต่คุณรู้จริงๆ หรือว่ามันทำงานอย่างไร?

ลองนึกภาพเมนบอร์ดเป็นสำนักงานใหญ่ของบริษัทขนาดใหญ่ ถ้าไม่มีสำนักงานใหญ่ ใครจะมอบหมายงานให้พนักงานที่เหลือ? และนั่นคือหน้าที่ของเมนบอร์ดพอดี มันคือศูนย์กลางของคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อทุกอย่างเข้าด้วยกัน

นี่คือการสำรวจลึกๆ เกี่ยวกับเมนบอร์ดคืออะไรและทำงานอย่างไร

เมนบอร์ดคืออะไร?

เมนบอร์ดคือบอร์ดวงจรที่มีส่วนประกอบต่างๆ ทำงานร่วมกันเพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้

เราได้กำหนดว่าเมนบอร์ดคือสำนักงานใหญ่ของบริษัทขนาดใหญ่ แต่นั่นแน่ๆ สำนักงานใหญ่ไม่ใช่สิ่งสำคัญเพียงอย่างเดียวที่ทำให้บริษัทประสบความสำเร็จ เหมือนกับที่มีแผนกต่างๆ ในบริษัท เมนบอร์ดก็มีส่วนประกอบต่างๆ ภายในที่ทำงานร่วมกันเพื่อส่งข้อมูลระหว่างกัน

Form Factor (รูปแบบ)

Form factor คือในทางกายภาพเมนบอร์ดถูกสร้างขึ้นอย่างไร หรือลักษณะทางกายภาพตามสเปก (ขนาด รูปร่าง และเลย์เอาท์)

เช่น McDonald's ทุกสาขาดำเนินงานเหมือนกัน แต่อาจตั้งค่าแตกต่างกัน บางสาขามีพื้นที่เล่น จอสั่งอาหารสัมผัสหรู และเครื่องไอศกรีมที่ไม่เสีย

Form factor เหมือนกัน ทุกเมนบอร์ดทำงานเหมือนกัน แต่มอเดลต่างๆ มีพอร์ต ขนาด และรูเจาะต่างกัน Form factor ยอดนิยม ได้แก่:

• ATX: นางเอกของ form factor ATX เป็นที่นิยม มีขนาดใหญ่ (ส่วนใหญ่ 12 x 9.6 นิ้ว)
• microATX: รุ่นเล็กลงของ ATX มาตรฐาน พารามิเตอร์น้อยกว่า
• Mini-ATX: เล็กกว่า micro สำหรับ CPU มือถือ
• Mini-ITX: เล็กกว่า ATX (6.7 x 6.7 นิ้ว) เงียบและใช้พลังงานน้อย
• Nano-ITX: ระหว่าง Pico และ Mini-ITX เหมาะกับอุปกรณ์บาง
• Pico-ITX: เล็กมาก 3.9 x 2.8 นิ้ว รองรับได้ถึง 1 GB

Form factor ที่เลิกผลิตแล้ว ได้แก่ BTX, LPX, NLX

Chipset (ชิปเซต)

Chipset อนุญาตให้ข้อมูลไหลระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ได้แก่ CPU, อุปกรณ์週邊, ไดรฟ์ ATA, กราฟิก และหน่วยความจำ

แบ่งได้ 2 หมวด:

• Northbridge: ตั้งอยู่ด้าน "เหนือ" ของชิปเซต "เชื่อม" ส่วนประกอบ: CPU, RAM, PCIe
• Southbridge: ตั้งอยู่ด้าน "ใต้" ของชิปเซต "เชื่อม" ส่วนประกอบ: BIOS, USB, SATA, PCI

นึกภาพ Chipset เป็น CEO ของบริษัทใหญ่ Northbridge และ Southbridge เป็น CFO และ COO

ในธุรกิจ สามตัว C นี้ (C-Suite) ทำงานร่วมกันในสำนักงานใหญ่เพื่อมอบหมายงานให้ผู้ใต้บังคับบัญชา ในกรณีของเมนบอร์ด C-Suite ประกอบด้วยบอสใหญ่ๆ ที่รับรองว่าข้อมูลไหลระหว่างผู้ใต้บังคับบัญชา (เช่น BIOS, CPU, RAM ฯลฯ)

CPU Socket (ซ็อกเก็ต CPU)

นี่คือที่อยู่นิ่งๆ ของ CPU CPU เป็นสี่เหลี่ยมเล็กๆ มีขาและตัวเชื่อมต่อด้านล่างช่วยตีความและส่งข้อมูลที่ Northbridge ส่งมา

นึกภาพ CPU เป็นผู้ช่วยทำงานหนักของ CFO/COO ผู้ช่วยอาศัยอยู่ในคิวบิเคิลของตัวเอง (CPU socket) เพื่อดำเนินการงานต่างๆ

เหมือน CFO/COO สั่งผู้ช่วยจัดประชุม โทรศัพท์ และไปซื้อกาแฟ ผู้ช่วยหรือ CPU ทำงานเหล่านี้ (แต่เป็นทางคณิตศาสตร์ มากกว่า CPU อ่านคำสั่ง input และ output)

CPU คุณภาพดี (และผู้ช่วยที่ดี) สำคัญต่อความเร็วและประสิทธิภาพรวมของคอมพิวเตอร์

Slots (สล็อต)

นึกภาพ Slots เป็นแผนก/ภาคต่างๆ ของบริษัท

บริษัทส่วนใหญ่มีแผนกการตลาด ทรัพยากรบุคคล บัญชี งานวิจัย ฯลฯ

Slots เหมือนแผนกเหล่านี้สำหรับเมนบอร์ด มีสาขาเช่น:

• Memory/DIMM Slots: ใช้ใส่หน่วยความจำ/RAM
• PCI: เชื่อมการ์ดขยาย เช่น การ์ดวิดีโอ เครือข่าย และเสียง
• PCIe: รุ่นใหม่ของ PCI แต่มีอินเทอร์เฟซต่างกัน ใช้กับการ์ดขยายเกือบทุกประเภท
• USB: ใช้กับตัวเชื่อม USB เช่น แฟลชไดรฟ์ แม้จะไม่ค่อยพบ
• SATA: ใช้กับไดรฟ์แสง/ฮาร์ดดิสก์/SSD

Data Bus (บัสข้อมูล)

ส่วนประกอบทั้งหมดข้างต้นจะทำงานร่วมกันไม่ได้หากไม่มี Data bus ที่เชื่อมต่อทุกอย่าง

นึกภาพ Data bus เป็นรูปแบบการสื่อสาร

ในบริษัทใหญ่ หาก CFO/COO ต้องการบอกผู้ช่วยให้ทำงาน จะสื่อสารอย่างไร? อีเมล? โทรศัพท์? พบหน้าจริง? ไม่สำคัญตราบใดที่มีการสื่อสาร

เมนบอร์ดก็เช่นกัน ส่วนประกอบทุกตัวส่งข้อมูลกันผ่าน Data bus

รวมกัน: ทำงานอย่างไร?

เมื่อคุณเปิดคอมพิวเตอร์ พลังงานถูกส่งจาก Power supply ไปยังเมนบอร์ด

ข้อมูลถูกโอนผ่าน Data bus และผ่าน Northbridge และ Southbridge ของ Chipset

Northbridge ส่งข้อมูลไป CPU, RAM, PCIe RAM เริ่มส่ง input ไป CPU ซึ่ง "ตีความ" การกระทำเหล่านี้เป็น output ข้อมูลไป PCIe ถูกส่งไปการ์ดขยาย ขึ้นกับว่าคุณมีการ์ดประเภทไหน

Southbridge ส่งข้อมูลไป BIOS, USB, SATA, PCI สัญญาณไป BIOS ให้คอมพิวเตอร์บูท ข้อมูลไป SATA "ปลุก" ไดรฟ์แสง ฮาร์ดดิสก์ และ SSD ข้อมูลจาก SATA ใช้ขับเคลื่อนการ์ดวิดีโอ เครือข่าย และเสียง

สรุป เมนบอร์ดเป็นสำนักงานใหญ่ของคอมพิวเตอร์ ส่งข้อมูลผ่าน Data bus ผ่าน Northbridge และ Southbridge ของ Chipset แล้วไปยังส่วนประกอบอื่นๆ CPU, RAM, PCI, PCIe ฯลฯ

ทุกอย่างทำงานร่วมกันเหมือนบริษัทที่ประสบความสำเร็จ แค่เป็นแบบไบนารีมากกว่า

Image Credit: Dave Crosby, gcg2009, VIA Gallery, Jarek Kulik, Marlon J. Manrique, Dominik Bartsch