Hauptplatine

Die Hauptplatine, auch als Main- oder Motherboard bezeichnet, ist eine Leiterplatte, auf der alle Funktionseinheiten zusammengeführt werden. Sie besteht u.a. aus folgenden Teilen:

  • Chipsatz
  • Firmware-Chip
  • Ein-/Ausgabeleitungen (Adress-, Daten- und Steuerleitungen)
  • Prozessorsockel
  • Steckplätze für Arbeitsspeicher
  • Steckplätze für Grafikkarte und andere Ein-/Ausgabegeräte (z.B. Soundkarte, Netzwerkkarte)
  • Anschlüsse für externe Geräte (z.B. Maus, Tastatur, Bildschirm, Lautsprecher)  

Aufbau

Komponenten einer Hauptplatine (v.l.n.r.):

PCI-Express-Schnittstellen

Die PCI-Express-Steckplätze (PCI = Peripheral Component Interconnect) für Erweiterungskarten (z.B. Grafik-, Sound-, Netzwerk- oder TV-Karten) gibt es in 2 Längen: 25 mm (PCIe x1) und 89 mm (PCIe x4, x8  oder x16). Die Zahl hinter dem x bezeichnet die Anzahl der Übertragungswege (Lanes). Je nach benötigter Bandbreite gibt es für jede Ausbaustufe entsprechende Steckkarten. PCI x16 wird meist für die Grafikkarte verwendet, kann aber auch für x1-, x4- und x8- Karten benutzt werden.

Externe Schnittstellen

Auf der Rückseite befinden sich die Anschlüsse für externe Geräte (v.l.n.r.):

Audio für Lautsprecher, Mikrofon, Headset

USB 3.2 Gen 1 (blau), USB 3.2 Gen 2 (rot) für Maus, Tastatur, Drucker, USB-Stick, externe Festplatte

RJ45-Anschluss (rot) für Netzwerkkabel

USB Typ-C für externe Festplatte/Monitor/Drucker ohne separate Stromversorgung

HDMI für Fernseher, Bildschirm, Beamer

Display Port (DP) für Bildschirm

PS/2 für Tastatur, Maus (veraltet)

CMOS-Batterie

Diese Knopfzelle sorgt dafür, dass Datum, Uhrzeit und geänderte Hardware-Einstellungen auch nach Unterbrechung der Stromversorgung erhalten bleiben.

CPU-Sockel

Der Prozessor wird in einen speziell angepassten Sockel auf der Hauptplatine eingesetzt, der sich neben den Arbeitsspeicher-Steckplätzen befindet. Intel bezeichnet seine Sockel meist entsprechend der Anzahl der Kontaktflächen (z.B. Sockel 1151).

Firmware-/BIOS-Chip

Die Betriebssoftware, auch als Firmware oder BIOS (Basic Input/Output System, dt. „grundlegendes Ein-/Ausgabesystem“) bezeichnet, ist in einem wiederbeschreibbaren Flash-Speicherchip (EEPROM) untergebracht, damit sie auch erneuert werden kann.

Strom-Anschluss für CPU

Der achtpolige EPS12V-Anschluss dient der Stromversorgung der CPU.

DIMM-Steckplätze

Die Steckplätze für die Arbeitsspeichermodule (DIMM = Dual Inline Memory Module) befinden sich unterhalb des Prozessorsockels und sind bei Hauptplatinen, die mehrere Speicherkanäle (z.B. Dual-Channel) unterstützen, mit unterschiedlichen Farben gekennzeichnet. Wenn man mehr Leistung benötigt, sollte man jede Farbe mit mindestens einem Modul bestücken.

Strom-Anschlüsse für Lüfter

Anschlüsse für Gehäuse- und CPU-Lüfter

SATA (Serial ATA)-Anschlüsse

An die schmalen Serial-ATA-Anschlüsse (Serial Advanced Technology Attachment) unten links werden Festplatten, SSDs, DVD-Laufwerke und -Brenner angeschlossen. Die Farbe ist vom Mainboard-Hersteller abhängig.

ATX-Stromanschluss

Mit der 24-poligen ATX-Buchse unten rechts wird die Hauptplatine an das Netzteil angeschlossen.

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.
    RAIDRAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Standard zur Verbindung mehrerer Festplatten, um eine höhere Übertragungsrate und/oder Datenintegrität zu erreichen.
    -Verwaltung, Virtualisierung)