Main board / Mother Board แผงวงจรหลัก
แผงวงจรหลักคืออะไร
แผงวงจรหลักหรือที่รู้จักกันในชื่อของเมนบอร์ด (Main Board, Mother Board) หรือบางคนอาจเรียกทับศัพท์ภาษาอังกฤษว่ามาเธอร์บอร์ดก็ตามแต่สะดวก ไม่มีข้อห้าม แต่ทั้งหมดนั้นหมายถึงอุปกรณ์ชิ้นเดียวกัน ชิ้นไหนล่ะ ก็ชิ้นที่เป็นแผงรวมวงจรอิเลคทรอนิคส์อยู่ในตัวเคสของคอมพิวเตอร์นั่นเอง ถ้าในเครื่องคอมพิวเตอร์มีแผงวงจรอะไรต่อมิอะไรจิปาถะ สามสี่แผง แล้วจะทราบได้อย่างไรว่าแผงไหนคือ แผงวงจรหลัก คำตอบก็คือให้ดูที่แผงที่ใหญ่ที่สุด เพราะในคอมพิวเตอร์ แผงวงจรอื่นๆจะใหญ่กว่าแผงวงจรหลักเป็นไม่มี คราวนี้ก็ลองเปิดฝาครอบกล่องคอมพิวเตอร์ออกมาดู มองลงไปจะมองเห็นแผงวงจรใหญ่ๆ แผงหนึ่ง วางในลักษณะติดกับพื้นเคส มีสายอะไรระโยงระยาง แล้วก็บอร์ดเล็กบอร์ดน้อยเสียบค้างไว้ นั่นแหละคือ เมนบอร์ด
มีอะไรบ้างในแผนวงจรหลัก
- สถาปัตยกรรมของเมนบอร์ด
สถาปัตยกรรมของเมนบอร์ดในที่นี้หมายถึงบัส (BUS) เนื่องจากในคอมพิวเตอร์นั้น การประมวลผลต่างๆเกี่ยวพันกับการเดินทางการส่ง การโอนถ่ายข้อมูลเป็นสำคัญ ดังนั้น สิ่งที่สำคัญเป็นอันดับแรกก็คือ เมนบอร์ดนั้นจะต้องใช้สถาปัตยกรรมแบบไหน เมื่อกำหนดได้ว่าจะใช้แบบไหนแล้ว ก็เหมือนกับได้ "แผนการสร้างเมือง" มาโดยคร่าวๆ ต่อไปก็จะได้ออกแบบวางตำแหน่งที่ตั้งของอาคารสำนักงาน หรือในทางคอมพิวเตอร์ก็คือตำแหน่งที่ตั้งของซีพียู หน่วยความจำหลักนั่นเอง ปัจจุบันเป็นที่เห็นพ้องต้องกันว่า PCI BUS เป็นระบบบัสที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ ในอดีตมี ISA BUS มี MCA BUS ปัจจุบัน ISA BUS ก็ยังคงมีใช้อยู่ในคอมพิวเตอร์ เนื่องจากมีอุปกรณ์ต่อพ่วงจำพวกการ์ดอีกหลายยี่ห้อยังต้องการใช้งานอยู่ แต่เท่าที่ดูมีแนวโน้มว่าความต้องการ ISA BUS ในแผงวงจรหลักจะลดน้อยลงเรื่อยๆ สังเกตได้จากเมนบอร์ดรุ่นใหม่ อาจจะมีสล๊อตสำหรับ PCI 5 ช่อง สำหรับ ISA เพียง 2 ช่อง
สำหรับระบบการควบคุมการแสดงผลของจอภาพ สมัยที่คอมพิวเตอร์ 80486 อาจจะเคยได้ยิน VL-BUS หรือ VESA Local BUS ซึ่งกำหนดให้ซีพียูและการแสดงผลของคอมพิวเตอร์มีบัสเฉพาะที่มีความกว้าง 32 บิต ต่อมาอินเทลเห็นว่า VL BUS ไม่สามารถสนับสนุนการทำงานของเพนเทียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้ออกแบบบัสแบบใหม่ที่ชื่อว่า PCI BUS ซึ่งไม่ได้ใช้เฉพาะการควบคุมการแสดงผลของจอภาพหรือสำหรับการ์ดวีจีเอเท่านั้น แต่ออกแบบให้ใช้กับอุปกรณ์ทั่วๆ ไปได้ด้วย และในตอนปลายของปี 2540 AGP BUS (Accelerator Graphic Port) ซึ่งออกแบบโดยอินเทลเช่นเดียวกัน ออกมาในลักษณะเดียวกับ VLBUS คือ เพื่อใช้งานกับการ์ดควบคุมการแสดงผลของคอมพิวเตอร์โดยเฉพาะ
- ซ๊อคเก็ต (Socket) สำหรับซีพียู
เมื่อดูที่เมนบอร์ดสิ่งแรกที่จะพูดถึงก็คือ ซ็อคเก็ต (Socket) สำหรับใส่ซีพียู ซึ่งในเมนบอร์ด 486 และเพนเทียมเรียกว่า ZIF Socket ย่อมาจาก Zero Insert Force เวลาจะใส่ซีพียูลงบนซ๊อคเก็ตดังกล่าวก็เพียงแต่วางไปยังตำแหน่งของซ๊อคเก็ต ให้ขาของซีพียูตรงกับรูซ็อคเก็ตเท่านั้นเอง เรียกว่าแทบไม่ต้องออกแรงเลยทีเดียว เอาละ นี่คือหัวใจที่ถูกติดตั้งลงไปแล้ว ปกติเมนบอร์ดสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลทั่วๆ ไปจะมีซ๊อคเก็ตสำหรับใส่ซีพียูเพียงตัวเดียว เว้นเสียแต่มีบางเมนบอร์ดที่ใส่ได้มากกว่า 1 ตัว เช่น 2 ตัว และเมนบอร์ดสำหรับเซิร์ฟเวอร์บางรุ่นใช้ได้ถึง 4 ตัว ตัวของ Socket เองยังแบ่งออกไปเป็นหลายๆรุ่น เช่น Socket 3 Socket 5 Socket 7 โดยดูตามขนาดของขา (PIN) และใช้กับซีพียูต่างชนิดกัน และเมื่อมาถึงสมัยของซีพียูเพนเทียม II, Celeron อินเทลก็ออกแบบที่ใส่ซีพียูใหม่ โดยให้ชื่อว่า Slot 1 ซึ่งมีลักษณะเป็นช่องแนวยาวเหมือนช่องเสียบการ์ด PCI ตัว Slot 1 นั้นเวลาติดตั้งซีพียูต้องใช้กลไกช่วยยึดซีพียูด้วย ข้อดีของ Slot 1 คือ ไม่ต้องกังวลเรื่องการหักงอของขาซีพียู และการติดตั้งง่ายกว่า แต่ได้จดลิขสิทธิ์สำหรับ Slot 1 จึงทำให้มีเฉพาะซีพียูเท่านั้นที่สามารถใช้ Slot 1ได้
- ไบออส (BIOS)
ไบออส (BIOS) ย่อมาจาก Basic Input Output System แต่ในเมนบอร์ดแล้วหมายถึง โปรแกรมที่บรรจุอยู่ใน ROM (Read only Memory) หน้าตาของ ROM นั้นจะมีลักษณะแบบตัวไอซี สี่เหลี่ยมจตุรัส/สี่เหลี่ยมผืนผ้า ขนาดไม่ใหญ่โตนัก บนตัว ROM เองก็มักจะมีป้ายบอกว่านี่เป็นของ Awards, AMI, Phonix หรือของผู้ผลิตรายใด BIOS เป็นเสมือนศูนย์บัญชาการบนเมนบอร์ดที่จะสอดส่อง ดูแล ตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์ Input/Output ขั้นพื้นฐาน และแจ้งให้ทราบกรณีพบว่าเกิดความผิดพลาดขึ้นแล้ว สิ่งที่แจ้งให้ทราบนั้นเรียกกันว่า POST (Power On Self Test) หรือบางครั้งจะแจ้งให้ทราบโดยการส่งสัญญาณบี๊บทางลำโพงของคอมพิวเตอร์ก็มี
ไบออสนั้นถูกโปรแกรมให้มีความสัมพันธ์กับคุณลักษณะของเมนบอร์ด เช่น ใช้กับซีพียูรุ่นไหน ชิปเซ็ตรุ่นไหน หน่วยความจำแบบใด และใช้กับอุปกรณ์ต่อพ่วงพื้นฐาน เช่น ฮาร์ดดิสก์ ไดรฟ์ฟล๊อปปี้ พอร์ตขนาน พอร์ตอนุกรมแบบใด ดังนั้นจึงเป็นเหตุที่ว่า ทำไมต้องเซ็ตไบบอส (BIOS Setup) ก็เพื่อกำหนดให้ไบออสรู้จักอุปกรณ์ต่างๆที่มีในคอมพิวเตอร์และสามารถใช้งานได้นั่นเอง
ปัจจุบันเนื่องจากความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ทำให้ชิ้นส่วนภายในคอมพิวเตอร์เปลี่ยนแปลงไปเร็วมาก และตัวไบบอสเองก็เป็นเพียงโปรแกรมเท่านั้น จึงอาจจะมีข้อบกพร่องได้ จึงมีการออกแบบไบออสที่สามารถนำมาใส่โปรแกรมลงไปทีหลังได้ เรียกว่าการแฟลช (Flash) ไบออส หรือการล้างแล้วใส่โปรแกรมลงไปใหม่
- Socket หรือ Slot สำหรับหน่วยความจำหลัก
หลังจากนั้นมองถัดไป จะเห็นช่องสำหรับติดตั้งแผงหน่วยความจำหลัก (RAM) เรียกว่า BANK หรือ Slot ลักษณะช่องก็แตกต่างกันไปตามแต่ประเภทของหน่วยความจำหลักที่จะใช้ เช่น SIMM 32 ขา, SIMM 72 ขา, หรือ DIMM 168 ขา ปกติบนเมนบอร์ดมีช่องใส่ RAM เฉพาะแบบใดแบบหนึ่ง แต่ก็มีเมนบอร์ดส่วนหนึ่งที่มีช่องสำหรับใส่ RAM 2 ชนิดรวมกัน เช่น SIMM 32 + SIMM 72 หรือ SIMM 72 + DIMM 168 แต่ในการใช้งานจริงๆ แล้วอาจจะต้องเลือกใช้ RAM แบบใดแบบหนึ่งเท่านั้น ทั้งนี้เนื่องจากความไม่เข้ากันในเรื่องของแรงดันไฟฟ้า โดยมีประมาณ 2 - 6 ช่อง ถ้ามองให้ละเอียดอีกหน่อยจะเห็นว่าบริเวณระหว่างซีพียูและหน่วยความจำหลักนั้น มีเส้นลายทองแดงเรียงร้อยเป็นแนวระเบียบทีเดียว นั่นเป็นทางเดินของข้อมูล และเมนบอร์ดก็จะเต็มไปด้วยลายทองแดงแบบนี้ทั้งหมด
- IDE / Floppy DISK Connector
หัวต่อฟล็อปปี้ดิสก์ หรือหัวต่อ (Connector) ประการนี้บางแห่งเรียกทับศัพท์ว่าคอนเนคเตอร์เลยก็มี หัวต่อนั้นมีไว้สำหรับต่ออุปกรณ์หลายประเภทด้วยกัน อย่าเพิ่งสับสนครับ วิธีการที่จะจำได้อย่างแม่นยำว่าหัวต่ออะไรใช้สำหรับอะไรแล้ว ให้นับจำนวนขา (PIN) ของ Connector เป็นสำคัญ ถ้านับได้ครบ 40 ขา ที่จริงไม่ต้องนับหรอกครับ สังเกตดูว่าเป็นคอนเนคเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุดในเมนบอร์ด จะมี 1-2 อัน เรียกว่า IDE Connector ทั้งสองอันจะมีชื่อเรียกแตกต่างกัน คือ ตัวหลักเรียก Primary Controller ตัวรองเรียก Secondary Controller ทั้งหมดนี้สำหรับต่ออุปกรณ์ที่เป็นไปตามมาตรฐาน IDE ได้แก่ฮาร์ดดิสก์และไดรฟ์ซีดีรอม ใกล้ๆกันจะมีคอนเนคเตอร์ขนาดเล็กลงไปแต่มี 40 ขาเหมือนกัน ก็เป็น Floppy Disk Connector เอาไว้สำหรับต่อกับไดรฟ์ฟล๊อปปี้ซึ่งมีอยู่เพียงหัวเดียว เมนบอร์ดรุ่นปัจจุบันจะมีคอนเนคเตอร์เหล่านี้อยู่บนบอร์ด ที่เรียกกันว่า On Board นั่นเอง แต่ถ้าเป็นเมนบอร์ดสมัยก่อนที่ออกแบบสำหรับซีพียู 80386 80486 จะมีแผงวงจรเล็กๆแยกออกต่างหาก สำหรับต่อฮาร์ดดิสก์ ไดรฟ์ฟล๊อปปี้ พอร์ตขนาน พอร์ตอนุกรม เรียกแผงวงจรนั้นว่า Multi I/O Board หรือแผงสำหรับอุปกรณ์ Input/Output นั่นเอง เป็นแผงเสียบลงบน Slot ISA 16 BIT
-พอร์ต
พอร์ต เป็นคำทับศัพท์ในทางคอมพิวเตอร์ไปแล้ว เรียกกันจนเคยชิน พอร์ตขนาน พอร์ตอนุกรม ข้อเท็จจริงมาจาก ในเมนบอร์ดนั้นถูกสร้างด้วยสถาปัตยกรรมเรียกว่า BUS เป็นเมนบอร์ด BUS แบบไหน PCI /ISA BUS ก็คือ ช่องทางเดินของข้อมูล เพราะสัญญาณหรือข้อมูลจะวิ่งผ่านลายทองแดงตลอดเวลา แต่เมื่อไรก็ตามที่ข้อมูลเหล่านั้นวิ่งไปสุดถนน หรือสุดชายฝั่ง จะต้องมี "ท่า" เช่น "ท่ารถ" "ท่าเรือ" สำหรับขนส่งโดยอุปกรณ์ชนิดอื่นต่อไป เช่นไปที่ "Air Port" ท่าอากาศยานเพื่อส่งไปทางเครื่องบิน ในคอมพิวเตอร์ก็เช่นเดียวกัน ข้อมูลที่จะต้องถูกลำเลียงออกโดยเครื่องพิมพ์จะต้องถูกส่งไปที่ Parallel Port หรือ Printer Port หรือข้อมูลที่จะต้องถูกนำไปยังปลายทางโดยทางโมเด็มก็จะต้องถูกส่งไปที่ Communication Port (หรือเรียกกันว่า COM Port เรียกสั้น ความหมายที่แท้จริงก็คือ พอร์ตสำหรับสื่อสาร)
- คอนเนคเตอร์สำหรับ LTP 1, COM 1 COM2, PS/2, Keyboard
ถัดมาตอนหลังของบอร์ด จะมองเห็นหัวต่ออีก 3- 4 หัวต่อ สำหรับพอร์ตขนาน LTP 1 ช่อง สำหรับพอร์ตอนุกรม COM1 COM2 อีก 2 ช่อง และสำหรับเมาส์แบบ PS/2 อีก 1 ช่อง นอกจากนี้ยังมีช่องสำหรับเสียบคีย์บอร์ดอีก 1 ช่อง ปกติถ้าเป็นเมนบอร์ดแบบ AT ละก็ จะต้องเอาสายแพที่มีพอร์ตมาต่อกับหัวต่อเหล่านี้ แต่ถ้าหากเป็นมนบอร์ดแบบ ATX ล่ะก็ ไม่ต้องต่อ เพราะพอร์ตจะถูกสร้างไว้บนเมนบอร์ดแล้ว เรียกว่า Built In ลงไปแล้ว
- สล๊อตขยาย (Expansion Slot)
สืบเนื่องมากจากความต้องการของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ในยุค 486 และเพนเทียมต้นๆ มาตรฐานของคอมพิวเตอร์คือ เมนบอร์ด ซีพียู การ์ด I/O ฮาร์ดดิสก์ ไดรฟ์ฟล๊อปปี้ การ์ดแสดงผล ทำให้ผู้ผลิตเล็งเห็นว่าเพื่อลดต้นทุนการผลิต จึงออกแบบเมนบอร์ดที่มีสล๊อตขยาย เพื่อให้ผู้ใช้งานมีโอกาสที่จะเลือกอุปกรณ์สำหรับคอมพิวเตอร์ของตนเองประการหนึ่ง และอีกประการหนึ่งคือ เพื่อเป็นการลดต้นทุนของคอมพิวเตอร์ทั้งชุดลงไป สล๊อตขยายจึงได้ถูกออกแบบเพื่อรองรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว หน้าตาของ Slot ขยายจะมีลักษณะเป็นช่องเสียบ สำหรับเสียบอุปกรณ์ ซึ่งเรียกว่า Add on Card หรือการ์ด หรือที่รู้จักกันในชื่อของ Daughter Board หรือบอร์ดลูกนั่นเอง ปัจจุบันสล๊อตขยายทางคอมพิวเตอร์ มีทั้งที่สนับสนุนมาตรฐานแบบ ISA และ PCI สังเกตได้ว่า สล๊อตสำหรับ ISA จะมีสีดำและขนาดใหญ่กว่า PCI สล๊อตแบบ PCI จะมีสีขาวและมีขนาดเล็กกว่า