Mainboard là gì? Thành phần và chức năng trên Mainboard

Trong thế giới công nghệ, thuật ngữ “main”, “mainboard” không còn xa lạ với những người yêu thích và sử dụng máy tính. Nhưng bạn đã hiểu rõ main máy tính là gì và cấu tạo chi tiết của nó như thế nào? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu để có cái nhìn rõ hơn về mainboard.

1. Mainboard là gì?

Mainboard, hay còn được gọi là bo mạch chủ, main máy tính, là một bảng mạch quan trọng trong máy tính, laptop hoặc máy tính All-in-One (AIO). Mainboard đóng vai trò như nền tảng để kết nối các linh kiện bên trong thành một hệ thống hoàn chỉnh. Trên máy tính để bàn, mainboard thường được đặt trong thùng máy, trong khi trên laptop, nó thường tích hợp vào bên trong thiết bị hoặc đằng sau màn hình đối với máy tính AIO.

Có một số chuẩn mainboard phổ biến mà người dùng thường gặp:

• Chuẩn ATX: Là chuẩn phổ biến cho mainboard máy tính để bàn, có kích thước 305mm x 244mm. Chuẩn này hỗ trợ các khe cắm RAM, khe cắm PCI và kết nối nguồn ATX.
• Chuẩn Micro-ATX: Là phiên bản nhỏ gọn của chuẩn ATX, với kích thước 244mm x 244mm. Mainboard Micro-ATX có ít khe cắm hơn nhưng thường tương thích với các vỏ máy tính nhỏ hơn.
• Chuẩn Mini-ITX: Là chuẩn nhỏ nhất trong các chuẩn mainboard, có kích thước 170mm x 170mm. Mainboard Mini-ITX thường được sử dụng trong các hệ thống máy tính nhỏ gọn và máy tính đa phương tiện.
• Chuẩn Laptop: Đối với laptop, mainboard thường được tích hợp sẵn trong thiết bị và không thể thay đổi hay nâng cấp một cách độc lập.

2. Vai trò của mainboard trong máy tính

Trong cấu trúc và hoạt động của máy tính, mainboard đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành, liên kết và hoạt động của máy tính. Cụ thể, chức năng của mainboard bao gồm:

• Kết nối và giao tiếp giữa các linh kiện bên trong máy tính như CPU, RAM, ổ cứng, card đồ họa và các thiết bị ngoại vi khác.
• Điều khiển tốc độ và đường truyền dữ liệu giữa các linh kiện.
• Phân phối nguồn điện đến các linh kiện và thiết bị ngoại vi.
• Cung cấp cấu trúc, cấu hình và độ bền cho máy tính.

3. Mainboard hoạt động như thế nào?

Trong máy tính, thông tin và dữ liệu được truyền qua các đường truyền tải dữ liệu, được gọi là Bus, để cho phép truyền nhận dữ liệu giữa các thành phần trong máy tính.

Trên mainboard, có hai chip quan trọng gọi là chipset cầu bắc và chipset cầu nam, có nhiệm vụ nối các linh kiện như ổ cứng, RAM, CPU, GPU với nhau.

Tốc độ truyền dữ liệu trên Bus được điều chỉnh thông qua các chip cầu bắc và cầu nam để đảm bảo đồng bộ.

4. Các thành phần chính trên mainboard

Mainboard hoạt động bằng cách sử dụng các thành phần quan trọng như chipset, socket, BIOS, CPU, hệ thống bus và các khe cắm mở rộng.

a) Chipset:

Chipset (bao gồm chip cầu bắc và chip cầu nam) trong mainboard Server đóng vai trò quan trọng. Nó chịu trách nhiệm truyền dẫn dữ liệu từ đĩa cứng qua bộ nhớ và tới CPU, đồng thời đảm bảo các thiết bị ngoại vi và card mở rộng có thể kết nối được với CPU và các thiết bị khác. Chipset cũng có thể tích hợp các tính năng khác như điều khiển RAID, cổng FireWire vào bo mạch.

b) Socket:

Socket là một thành phần quan trọng trên mainboard, đóng vai trò như chỗ cắm cho CPU để tiếp xúc trực tiếp với mainboard. Socket được thiết kế dựa trên từng loại CPU cụ thể và chỉ có mainboard hỗ trợ tương ứng với Socket đó mới phù hợp. Việc lựa chọn đúng Socket đảm bảo tính tương thích giữa CPU và mainboard, cho phép hai thành phần này hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả. Mỗi loại Socket sẽ có đặc điểm và cấu trúc riêng, do đó, khi chọn mainboard, người dùng cần kiểm tra xem CPU mình sử dụng cần hỗ trợ Socket nào để lựa chọn mainboard phù hợp.

c) BIOS:

BIOS (Basic Input/Output System) là một thành phần quan trọng trong mỗi mainboard, có vai trò là một thiết bị vào/ra cơ sở quan trọng. BIOS lưu trữ và quản lý các thông số làm việc của hệ thống máy tính. Nó chứa các cài đặt và hướng dẫn cho máy tính khi khởi động, bao gồm cả quy trình khởi động và cấu hình hệ thống.

Trên một số mainboard, BIOS có thể được hàn, gắn thẳng trực tiếp vào mainboard để giảm diện tích của máy tính và tạo sự tiện lợi trong thiết kế. Việc hàn trực tiếp BIOS vào mainboard giúp giảm sự cồng kềnh và tăng tính thẩm mỹ của hệ thống.

BIOS chịu trách nhiệm khởi động máy tính và thực hiện các chức năng cơ bản như kiểm tra và khởi động phần cứng, tải các hệ điều hành và chương trình ứng dụng, cung cấp các dịch vụ vào/ra cơ bản cho hệ thống. Ngoài ra, BIOS còn cung cấp giao diện cho người dùng để cấu hình các thiết lập hệ thống và điều chỉnh các tùy chọn như thứ tự khởi động, đồng hồ hệ thống, và các chức năng bảo mật.

Trên mainboard hiện đại, BIOS thường được thay thế bằng các phiên bản nâng cấp như UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), mang lại nhiều tính năng và khả năng mở rộng hơn. Tuy nhiên, thuật ngữ “BIOS” vẫn được sử dụng phổ biến để chỉ đến các giao diện cấu hình và quản lý hệ thống trên mainboard.

d) CPU:

CPU (Central Processing Unit) hay còn được gọi là bộ xử lý trung tâm, là một trong những thành phần quan trọng nhất của máy vi tính. Nó đóng vai trò như “não bộ” của hệ thống, chịu trách nhiệm xử lý và điều khiển các hoạt động của máy tính.

CPU là nơi mà mọi thông tin, thao tác và dữ liệu nhập vào máy tính được xử lý và tính toán kỹ lưỡng. Nó là trung tâm của các phép tính và quyết định các lệnh điều khiển để máy tính hoạt động một cách chính xác và hiệu quả. CPU thực hiện các phép tính logic, tính toán số học, và thực hiện các lệnh điều khiển theo sự chỉ đạo từ các chương trình và hệ điều hành.

CPU được xây dựng từ các thành phần như các bộ vi xử lý, bộ nhớ cache, bộ điều khiển và bộ xử lý đồ họa (nếu có). Kiến trúc và hiệu năng của CPU phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ xử lý, số lõi, bộ nhớ cache, và công nghệ sản xuất.

Hiện nay, có nhiều hãng sản xuất CPU hàng đầu trên thị trường như Intel và AMD. Các phiên bản CPU của họ thường có các tùy chọn với tốc độ xử lý khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng từ các ứng dụng thông thường đến các ứng dụng yêu cầu xử lý mạnh mẽ.

Việc lựa chọn CPU phù hợp với yêu cầu sử dụng và mainboard là một yếu tố quan trọng trong việc xây dựng một hệ thống máy tính ổn định và hiệu quả. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, người dùng có thể chọn CPU với tốc độ xử lý cao, số lõi nhiều và công nghệ tiên tiến để đáp ứng nhu cầu của họ.

e) Hệ thống bus:

Hệ thống bus là một thành phần quan trọng trong máy tính, đóng vai trò là một mạng lưới kết nối các thành phần chính của hệ thống. Nó đảm nhận nhiều chức năng quan trọng nhằm đảm bảo việc truyền thông và truyền tải dữ liệu giữa các thành phần trong máy tính.

Hệ thống bus kết hợp các chức năng của một bus dữ liệu và bus điều khiển. Bus dữ liệu đảm nhiệm việc truyền thông tin giữa các thành phần, mang dữ liệu từ nguồn gốc đến điểm đích. Nó chịu trách nhiệm vận chuyển dữ liệu và cung cấp đường truyền để các thành phần trong hệ thống có thể giao tiếp với nhau. Bus địa chỉ là một phần của hệ thống bus, nó được sử dụng để xác định địa chỉ của các thiết bị và vùng bộ nhớ trong hệ thống. Điều này giúp xác định nơi mà thông tin sẽ được gửi và nhận trong hệ thống. Cuối cùng, bus điều khiển là trung tâm của hệ thống bus, nó quản lý và điều khiển các hoạt động của bus. Bus điều khiển xác định lệnh và thời gian hoạt động của bus, đồng bộ hóa quá trình truyền thông và đảm bảo sự hoạt động chính xác của hệ thống.

Hệ thống bus có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự tương thích và tương tác giữa các thành phần trong máy tính. Nó cho phép dữ liệu và lệnh được truyền đi và nhận lại một cách hiệu quả, đồng thời đảm bảo sự chính xác và đồng bộ trong quá trình truyền thông. Hiệu suất và tốc độ của hệ thống bus cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tổng thể của máy tính.

Trên thực tế, có nhiều loại bus trong máy tính như bus trước, bus sau, bus hệ thống, bus bộ nhớ, bus đồ họa và bus truyền thông. Mỗi loại bus có vai trò và chức năng riêng trong việc kết nối và truyền thông giữa các thành phần trong máy tính. Việc thiết kế và cấu hình hệ thống bus phù hợp là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của máy tính.

f) Khe cắm ISA:

Khe cắm ISA, viết tắt của “Industry Standard Architecture”, là một loại khe cắm được sử dụng trong máy tính để gắn thêm các bo mạch mở rộng như bo mạch âm thanh, hình ảnh và các thiết bị ngoại vi khác. ISA đã từng là một chuẩn giao tiếp phổ biến trong các máy tính cá nhân trong quá khứ.

Khe cắm ISA cho phép người dùng mở rộng khả năng của máy tính bằng cách gắn thêm các bo mạch mở rộng vào hệ thống. Các bo mạch này có thể bao gồm bo mạch âm thanh để cung cấp chất lượng âm thanh tốt hơn, bo mạch hình ảnh để tăng khả năng xử lý đồ họa, bo mạch mạng để kết nối với mạng và các thiết bị mạng khác, và nhiều loại bo mạch khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của người dùng.

Tuy nhiên, ISA đã trở nên lỗi thời và không còn được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế máy tính hiện đại. Được thay thế bởi các chuẩn giao tiếp nhanh hơn và hiệu quả hơn như PCI (Peripheral Component Interconnect) và PCIe (PCI Express), các khe cắm ISA đã không còn xuất hiện trên các bo mạch chủ (mainboard) mới nhất.

Việc loại bỏ khe cắm ISA khỏi các bo mạch chủ hiện đại là do hạn chế về tốc độ truyền tải dữ liệu và khả năng tương thích. ISA chỉ hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tương đối chậm so với các chuẩn giao tiếp mới hơn. Hơn nữa, việc hạn chế không gian trên bo mạch chủ cũng là một lý do quan trọng khiến ISA không còn được tích hợp.

Tuy nhiên, những máy tính cổ điển và máy tính đời cũ vẫn có thể sử dụng các khe cắm ISA để gắn thêm các bo mạch mở rộng. Điều này cho phép người dùng duy trì và nâng cấp hệ thống của mình theo các yêu cầu cụ thể và sở thích riêng.

g) Khe cắm PCI:

Khe cắm PCI, viết tắt của “Peripheral Component Interconnect”, là một khái niệm để chỉ chuẩn giao tiếp giữa các linh kiện phần cứng trong máy tính. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và tương thích các bộ phận khác nhau của hệ thống máy tính, bao gồm card âm thanh, modem, card mạng, card đồ họa, và nhiều linh kiện khác.

Các khe cắm PCI trên mainboard (bo mạch chủ) cung cấp một giao diện chuẩn cho việc gắn thêm các card mở rộng và các linh kiện phần cứng khác. Điều này cho phép người dùng mở rộng tính năng của máy tính và tùy chỉnh hệ thống theo nhu cầu sử dụng của mình.

Khái niệm PCI đã được tiến hành phát triển và nâng cấp theo thời gian. Trước đây, PCI đã được sử dụng rộng rãi với tốc độ truyền dữ liệu tương đối chậm. Tuy nhiên, với sự phát triển công nghệ, chuẩn giao tiếp PCI đã được cải tiến và tiếp tục phát triển thành các phiên bản như PCI-X và PCIe (PCI Express) với tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và khả năng truyền tải thông tin song song.

PCI không chỉ quyết định tính tương thích giữa các linh kiện khác nhau của hệ thống máy tính, mà còn đảm bảo tính tương thích với các phiên bản chuẩn PCI cũng như các phiên bản cao cấp hơn như PCIe. Điều này cho phép người dùng linh hoạt trong việc lựa chọn và nâng cấp các card mở rộng và linh kiện khác cho máy tính của mình.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, PCIe đã trở thành chuẩn giao tiếp chính cho các card mở rộng trong máy tính hiện đại. Với tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và khả năng truyền tải thông tin đồng thời, PCIe mang lại hiệu suất và khả năng mở rộng cao hơn so với PCI truyền thống. Do đó, các mainboard mới nhất thường hỗ trợ các khe cắm PCIe để đáp ứng nhu cầu của người dùng.

h) Khe cắm PCI Express:

Khe cắm PCI Express, hay còn được gọi là PCIe, là một thế hệ chuẩn giao tiếp tiên tiến dựa trên công nghệ PCI để kết nối linh kiện card mở rộng và RAM của máy tính với bo mạch chủ. Đây là một cải tiến quan trọng so với chuẩn giao tiếp PCI thông thường, với tốc độ truyền tải dữ liệu cao hơn và khả năng truyền thông tin đồng thời.

PCIe sử dụng một kiến trúc dựa trên công nghệ điểm nối điểm (point-to-point), trong đó mỗi linh kiện kết nối trực tiếp với bo mạch chủ thông qua các kênh truyền dữ liệu riêng biệt. Điều này cho phép PCIe tăng cường hiệu suất truyền dữ liệu và giảm hiện tượng xung đột thông tin giữa các linh kiện.

PCIe được phân thành nhiều phiên bản khác nhau, được đánh số theo số lượng đường truyền dữ liệu (lanes) mà chúng hỗ trợ, ví dụ như PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 và PCIe x16. Mỗi phiên bản đều có tốc độ truyền dữ liệu khác nhau, và số lượng đường truyền dữ liệu càng nhiều thì khả năng truyền dữ liệu càng cao.

Khe cắm PCIe thường được sử dụng để gắn các card mở rộng như card đồ họa, card mạng, card âm thanh và các linh kiện khác vào bo mạch chủ. Ngoài ra, PCIe cũng được sử dụng để kết nối các thanh RAM (RAM module) với bo mạch chủ, cung cấp khả năng nâng cấp và mở rộng dung lượng bộ nhớ của hệ thống.

Với tốc độ truyền dữ liệu cao, khả năng truyền thông tin đồng thời và khả năng tương thích với các phiên bản PCIe khác nhau, khe cắm PCIe đã trở thành một phần quan trọng trong thiết kế bo mạch chủ hiện đại. Nó cho phép người dùng tận dụng hiệu suất cao và linh hoạt trong việc kết nối và mở rộng hệ thống máy tính của họ.

5. Điểm khác biệt giữa mainboard trên laptop và trên PC

Mainboard trên máy tính để bàn bao gồm các khe kết nối như khe kết nối CPU, GPU, RAM, ổ cứng, nguồn,… Trong khi đó, mainboard trên laptop thường được tích hợp các linh kiện một cách gắn kết để tiết kiệm không gian. CPU và GPU thường được gắn liền trên mainboard. Tuy nhiên, một số thành phần như cổng PCI Express, khe cắm M.2 SATA để thay thế ổ cứng, hay các khe cắm RAM có thể được thay thế, nâng cấp hoặc bổ sung.

6. Những lưu ý khi chọn mainboard

Khi chọn mainboard, cần lưu ý các yếu tố sau:

Lựa chọn Socket phù hợp với CPU: Mỗi CPU sẽ yêu cầu một loại Socket cụ thể. Do đó, khi chọn mainboard, hãy đảm bảo rằng Socket trên mainboard phù hợp với CPU mà bạn sử dụng.

Đối với mainboard trên laptop: Đối với mainboard trên laptop, không cần quan tâm đến Socket vì CPU thường được hàn trực tiếp lên mainboard. Thay vào đó, bạn nên xem xét khả năng nâng cấp các linh kiện khác như RAM và bộ nhớ để có thể nâng cấp laptop trong tương lai.

Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về main máy tính là gì và cấu tạo chi tiết của nó. Cảm ơn bạn đã đọc và hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo.