Emaplaat

Emaplaat on elektroonikaseadmetes, eriti arvutites peamine trükkplaat, mis ühendab elektriliselt arvuti komponente ja millel on pistikupesad lisakomponentide ja välisseadmete ühendamiseks.

Sõltuvalt arvuti arhitektuurist võivad arvuti komponendid olla ühendatud emaplaadi pesadesse või joodetud emaplaadile (sellele integreeritud). Komponentidevahelisi elektrilisi ühendusi nimetatakse siinideks.

Pistmike vahendusel ühendatakse emaplaadile keskprotsessor (CPU), graafikaprotsessor, muutmälu moodulid, kõvaketas või pooljuhtketas, arvuti alglaadimise programm (BIOS/UEFI), toiteplokk, laienduskaardid ja lisaseadmed.

Tähtis emaplaadi komponent on keskprotsessorit toetav kiibistik (ingl chipset), mis liidestab CPU graafikakaardi, põhimälu ja välisseadmete siinid. Kiibistik koosneb kahest kiibist, mida nimetatakse põhjasillaks ja lõunasillaks (vastavalt northbridge ja southbridge). Kiibistik määrab teatavas ulatuses emaplaadi omadused ja suutlikkuse.

Tänapäeva arvutites on helikaardi komponendid integreeritud emaplaadile, nii et ei pea arvutiga ühendama eraldi helikaarti. Tekstitöötluseks ja kontorikasutuseks mõeldud lauaarvutites ja enamikus sülearvutites on ka graafikakaart emaplaadil. Suure graafikavõimekuse vajadusel (näiteks arvutimängudeks) kasutatakse eraldi videokaarti. See ühendatakse põhjasillaga läbi kiire PCIe-siini.

Emaplaadi struktuuriskeem

Emaplaadi komponendid

Protsessoripesad

Protsessori pesa LGA 775

Keskprotsessori pesa (sokkel) on elektriline komponent, mis kinnitub trükkplaadile ning loob selle teiste komponentidega elektriühenduse. CPU pesal on mitu funktsiooni. Selle füüsiline struktuur hoiab protsessorit ja kannab jahutussüsteemi. Pistikühendused teevad võimalikuks protsessori hõlpsa vahetamise. CPU sokleid kasutatakse lauaarvutites ja serverites, eriti sellistes, mis põhinevad Inteli x86 arhitektuuril. Sülearvutid kasutavad tavaliselt pinnale joodetavaid CPU-sid. CPU sokli tüüp ja emaplaadi kiibistik peavad vastama CPU seeriale ja kiirusele.

Protsessoripesi on mitut tüüpi, näiteks Intelil LGA 775, 1366, 1156, 1150, 1151, AMD protsessoritel AM2, AM2+ ja AM3. Iga pesatüüp on ehituselt erisugune ning samuti pole eri põlvkondade protsessorid ja pesad isegi sama tootja korral omavahel ühilduvad.

Protsessori pesa on tavaliselt asetatud emaplaadi sellesse ossa, mis jääb korpusse asetatuna üles. See hoiab ära teiste arvutiosade ülekuumenemise protsessori tekitatud sooja õhu poolt.

Laienduskaardi pesad

ATX-standardile vastaval emaplaadil on tüüpiliselt üks PCIe 16x pesa videokaardile ja üks või mitu PCIe 1x pesa muudele laienduskaartidele. Vanemate lisaseadmete jaoks võib emaplaadil olla PCI pesasid.

Mõnel emaplaadil on mitu PCIe 16x pesa mitme graafikakaardi ühendamiseks. Nii saab ühendada arvutiga rohkem kuvareid või kasutada mitme kaardi arvutusvõimsust ühise videoväljundi loomiseks. Nvidia kasutab selleks SLI tehnikat ja AMD CrossFire'it.

Salvestusseadme pesad

Kõvaketaste või pooljuhtketaste ühendamiseks on emaplaadil SATA või M.2 pesad. Vanemate kõvaketaste ühendamiseks võib emaplaadil olla PATA pesa.

Muud pesad

Esimesed graafikakaardid käisid ISA või PCI siini pessa, siis asendus see AGP siiniga ning tänapäeva graafikakaardid kasutavad PCIe siini.

Põhimälu pesad võivad olla DDR-, DDR2-, DDR3-, DDR4- mäludele. Mälupesad on tavaliselt värvilise tähisega, et neid oleks lihtsam eristada. Mälupesade kõrval on ka väikesed klambrid, mis mälu emaplaadile paigutamisel klõpsuga kinni lähevad – need hoiavad mälu tugevasti paigas.

Enamikul emaplaatidel on vähemalt neli USB-pesa tagapaneelil (hiire, klaviatuuri ja muude välisseadmete jaoks) ja kaks lisaühendust plaadil endal (esipaneeli USB-pesade jaoks). Samuti on emaplaadil Etherneti pesa, ühendamaks arvuti võrku või ruuteri külge. PS/2-pesad hiire ja klaviatuuri ühendamiseks on tänapäeva arvutitest kadunud.

Emaplaadi tagapaneelil on ka pesad kõlarite ja mikrofoni ühendamiseks. Lisaks võivad tagapaneelil asuda paralleelport ja jadaport. Juhul kui protsessoril on sisseehitatud graafikaprotsessor, siis on tagapaneelil videoväljundid, nt VGA, DVI, HDMI või DisplayPort.

ATX-emaplaat (kiibistik ASUS X58)

Peamised komponendid ATX-emaplaadil

1 – keskprotsessori pesa (sokkel), tüüp LGA (kontakttikud on pesa küljes)
2 ja 3 – kiibistik: lõunasild 2 on jahutussüsteemi toru kaudu ühendatud põhjasilla 3 radiaatoriga
4 – põhimälu DDR3-moodulite pesad
5 – PCI-pesad laienduskaartidele
6 – PCIe-pesad; sinine (paremal) graafikakaardile
7 – silluspistmik
8 – pesa esiküljeühendusteks
9 – 24 kontaktiga ATX-pesa toiteploki ühendamiseks
10 – keskprotsessori toitepesa
11 – välisühenduste pesad
12 – USB-pesad
13 – audioühenduste sisend-väljundpesad
14 – SATA-liides kõvaketta ja CD/DVD-draivi ühendamiseks
15 – IDE-liides, samuti kõvaketta ja CD/DVD-draivi jaoks
16 – pesa flopiseadme ühendamiseks

Integreeritud lisaseadmed

Integreeritud lisavõimalustega emaplaadid on eriti populaarsed väiksemõõtmelistes ja odavates arvutites.

Näiteks ECS RS485M-M, tüüpiline suhteliselt odav emaplaat AMD-protsessoriga arvutitele, omab järgmisi integreeritud lisaseadmeid:

• kettakontrollerid flopiseadmele, kuni 2 PATA ketast ja kuni 6 SATA ketast (kaasa arvatud RAID 0/1 tugi)
• graafikakontroller, mis toetab 2D- ja 3D-graafikat ning VGA- ja TV-väljundit
• helikaart, mis toetab 8-kanalilist (7.1) heli ja S/PDIF väljundit
• kiire Etherneti võrgukontroller (10/100 Mbit/s)
• USB 2.0 kontroller, mis toetab kuni 12 USB-porti
• kolm USB-pesa
• lisana IrDA kontroller infrapuna-andmeside jaoks
• temperatuuri, pinge ja ventilaatori kiiruse sensorid, mis võimaldavad tarkvaral jälgida arvutikomponentide tervist

Temperatuur ja töökindlus

Emaplaadid on enamasti õhkjahutusega (jahutamiseks kasutatakse jahutusradiaatoreid). Kui emaplaati pole nõuetekohaselt jahutatud, võib see põhjustada arvuti kinnijooksmise. Passiivne jahutus või siis üksiku ventilaatori paigaldamine toiteplokile oli arvuti keskprotsessori jaoks piisav kuni 1990. aastate lõpuni. Hiljem on enamik protsessoreid vajanud eraldi ventilaatoreid, sest arvutite voolutarve ja taktsagedus on kasvanud. Uuematel emaplaatidel on temperatuuriandurid, mis mõõdavad protsessori ja emaplaadi temperatuuri ning mille abil saab BIOS või operatsioonisüsteem seadistada ventilaatorite tööd. Paljudel suure jõudlusega arvutitel on ventilaatorite asemel kasutuses vesijahutus.

Mõned miniarvutid on projekteeritud nii, et nad võtaksid vähe voolu ja oleksid vaiksed, sellepärast ei ole neile paigaldatud ka eraldi ventilaatoreid. Selline lahendus vajab väikese voolutarbega protsessorit, SSD-ketast ning väga hoolikat emaplaadi ja selle komponentide paigutust.

Erineva kujuteguriga emaplaatide suuruste võrdlus

Kujutegur

Emaplaate toodetakse mitmes suuruses. Emaplaatide mõõtmed ja kuju on kindlaks määratud kujuteguri standarditega. Emaplaadi suurus määrab ühtlasi arvuti korpuse mõõtmed.

Lauaarvutite populaarseim kujutegur on pikka aega olnud ATX (Advanced Technology Extended).

Sülearvutid kasutavad väikseid kõrgintegreeritud emaplaate. See on üks põhjustest, miks sülearvuteid on raske täiustada ja kallis parandada. Tihti nõuab sülearvuti ühe komponendi rike terve emaplaadi väljavahetamist, mis on tavaliselt paljude integreeritud komponentide tõttu kallim kui lauaarvuti emaplaat.

Ajaloost

1980. aastate lõpul ja 1990. aastatel muutus majanduslikult tasuvamaks paigutada palju väliseid funktsioone emaplaadile. Emaplaadid hakkasid sisaldama üksikuid mikrokiipe , mis toetasid väikese kiirusega välisseadmeid: klaviatuuri, hiirt, flopiseadet, jada- ja paralleelliideseid. 1990. aastate lõpust toetasid paljud personaalarvutid mitmeid heli-, video-, salvestus- ja võrgundusfunktsioone, vajamata eraldi laienduskaarte. Tippklassi süsteemid 3D-mängimiseks ja arvutigraafikaks säilitasid tüüpiliselt ainult videokaardi eraldi komponendina.

Varased teerajajad emaplaatide valmistamises olid Michronics, Mylex, AMI, DTK, Hauppauge, Orchid Technology, Elitegroup, DFI ja mitmed Taiwani tootjad.

Tuntumad emaplaaditootjad on Asus, Intel, Gigabyte, MSI, Biostar ja DFI.