اللوحة الأم وعلبة التغذية الكهربائية: المكونات والوظائف

اللوحة الأم (Motherboard)

تمهيد

اللوحة الأم هي المكون الرئيسي في الحاسوب، والتي تُعدّ العمود الفقري للحاسوب، حيث تربط بين جميع المكونات عبر نواقل وتُتيح التواصل بينها. تتصف اللوحة الأم بعامل شكل يحدد أبعادها وبعناصرها الأساسية.

عامل الشكل

• اللوحة الأم هي لوحة دارات مطبوعة (PCB) مصنوعة من الألياف الزجاجية والنحاس.
• تتكون اللوحة من طبقات متعددة (أربع أو أكثر) حسب الشركة المصنعة والجودة.
• يتم تحديد حجم اللوحة وطريقة تموضع العناصر بناءً على "عامل الشكل".
• أشهر عامل شكل هو ATX الذي صممته شركة Intel.
• توجد عوامل شكل أخرى مع مواصفات مختلفة حسب الحاجة.

عوامل الشكل المختلفة:

عامل الشكل	الطول (مم)	العرض (مم)
Standard-ATX	305	244
Micro-ATX	244	244
DTX	200	244
Mini-ITX	170	170
SSI CEB	305	267

عناصر اللوحة الأم

تحوي اللوحة الأم كثيرًا من العناصر وهي:

مقبس المعالج (CPU Socket)

يُؤمِّن هذا المقبس اتصالًا فيزيائيًا وإلكترونيًا بين اللوحة الأم والمعالج، ولكلّ معالج مقبس مخصَّص له ويمكن أن يتشارك معالجان أو أكثر مقبسًا واحدًا، وستلاحظ أنَّ بعض المقابس تحوي إبرًا PGA والأخرى تحوي ثقوبًا LGA.

النواقل (Buses)

هي عبارة عن أسلاك نحاسية مطبوعة على اللوحة الأم وظيفتها نقل البيانات والتيار الكهربائي.

• لكل ناقل عرض يقاس بالبت (Bit) وسرعة تقاس بالميغاهيرتز (MHz).
• النواقل التي تراها أعلى وأسفل اللوحة هي للطبقة الأولى والأخيرة من اللوحة.

الجسر الشمالي (Northbridge) والجسر الجنوبي (Southbridge)

• الجسر الشمالي (North Bridge): هو شريحة مدمجة في اللوحة الأم وتربط المعالج بالذاكرة وبطاقة العرض عبر الناقل الأمامي (FSB). يتعامل مع المكونات ذات السرعة العالية مثل الذاكرة وبطاقة الرسوميات.
• الجسر الجنوبي (South Bridge): شريحة مدمجة في اللوحة الأم تتعامل مع المكونات الأخرى مثل رقاقة الصوت، منافذ USB، منافذ SATA/IDE، وشقوق التوسعة، وهي أقل ارتباطًا مباشرة بالناقل الأمامي (FSB).

ناقل FSB (Front-Side Bus):

• ناقل FSB يربط المعالج (CPU) ببقية المكونات الرئيسية في اللوحة الأم.
• يشمل ارتباطه مكونات مثل الذاكرة العشوائية (RAM) والجسر الشمالي (North Bridge).
• ينقل البيانات بين المعالج وبقية العناصر بسرعة محددة.
• سرعة الناقل تؤثر بشكل كبير على أداء النظام بشكل عام.

شقوق الذاكرة (Memory Slots)

• منافذ الذاكرة تقع على يمين المعالج وتُستخدم لتركيب وحدات الذاكرة.
• تتميز بوجود قفلين على جانبيها لتثبيت وحدات الذاكرة.
• تدعم نوعًا واحدًا من الذاكرة (مثل DDR3 أو DDR4).
• يختلف عدد المنافذ حسب تصميم اللوحة الأم، وعادةً يتراوح بين 1 إلى 4 في اللوحات العادية.
• تحتوي المنافذ على ثلم يجب أن يتطابق مع وحدة الذاكرة لضمان التركيب الصحيح.
• في حالة عدم تركيب الذاكرة بشكل صحيح، يجب التحقق من التوافق بين المنفذ ووحدة الذاكرة.

شقوق التوسعة (Expansion Slots)

تُستخدم لوصل الأجهزة الإضافية باللوحة الأم مثل بطاقة العرض والصوت والمودم. وتقع في القسم الجنوبي للوحة الأم، ولها عدة أنواع:

• ISA: شق قديم وذو حجم كبير، كان يستخدم ولكن أصبح بطيئًا وتم استبداله بـ PCI.
• PCI: ابتكرته Intel عام 1993 ويمتاز بسرعته، ويعمل بعرض 32 بت أو 64 بت بتردد يصل حتى 133 ميغاهيرتز في الخوادم. يوجد إصدار أسرع منه يُسمى PCI-X.
• AGP: مخصص لبطاقات العرض ويتميز بسرعة أكبر تصل إلى 8 أضعاف PCI، حيث يتصل مباشرة بالجسر الشمالي، ويوجد منه نوع حديث يُسمى AGP Express.
• PCI Express (PCI-e): طوَّرت شركة Intel في 2004 PCI Express (PCI-e)، وهو أسرع من PCI وAGP. يُستخدم مع بطاقات العرض والمودم والشبكة، ويمتاز بتعدد الأنواع مثل PCI-e X1، X4، X8، و X16، حيث يُستخدم X16 غالبًا مع بطاقات العرض. كما يتميز بوجود قفل في نهايته.

منافذ التغذية

تستخدم هذه المنافذ لتزويد اللوحة الأم بالطاقة اللازمة لعملها وهي ثلاثة أنواع:

• المنفذ ATX: هو المنفذ الأساسي لتغذية اللوحة الأم بالطاقة عبر الكابل الآتي من وحدة التغذية Power Supply وإمَّا أن يكون عدد الثقوب 20 أو 24 بحسب كمية الطاقة التي تحتاجها اللوحة.
• المنفذ ATX 12 volt: يقع هذا المنفذ بجوار المعالج ويمدُّه بالتغذية ويتألف من أربعة ثقوب.
• منافذ التغذية الإضافية: تتطلب اللوحات الأم ذات الأداء الكبير أو التي تحوي على الكثير من شقوق التوسعة طاقة أكبر لذا أضيفت منافذ إضافية لهذا الغرض ومنها المنفذ EPS 12 volt الذي يزود اللوحة الأم التي تحوي أكثر من معالج بالطاقة.

المنفذ PATA/IDE

يدعى هذا المنفذ IDE أو PATA (نقل بيانات بتقنية ATA التوازي)، ويُستخدم لربط الأقراص الصلبة والسواقات باللوحة الأم. يحتوي على منفذين ويمكن توصيل جهازين بكل منفذ، مما يتيح ربط 4 أجهزة كحد أقصى. يُعتبر هذا المنفذ قديمًا وبطيئًا، وبدأ في الانقراض بعد ظهور منفذ SATA.

المنفذ SATA

يعتمد هذا المنفذ على التقنية السابقة نفسها ATA ولكنَّ طريقة النقل على التسلسل Serial حيث يختلف كثيرًا عن المنفذ PATA لذا فهو أسرع بكثير منه. يتميَّز بسرعة كبيرة ويدعم طول كبل يصل إلى 2 متر كما يمكن وصل جهاز خارجي إلى اللوحة كالقرص الصلب عبر التقنية eSATA.

منفذ USB

يستخدم هذا المنفذ لتوصيل منافذ USB خارجية كالموجودة على الصندوق من الجهة الأمامية، ويكتب بجوار هذا المنفذ “USB” لتمييزه عن منفذ توصيل أزرار التشغيل بالصندوق Case. ويكون الكبل الذي نصله بهذا المنفذ قطعة واحدة وانتبه جيدًا للاتجاه الصحيح أثناء توصيله.

منافذ التوصيل بهيكل الصندوق

تتوضع بالقرب من منافذ USB ومنافذ SATA وتستخدم لتوصيل الأزرار الأمامية (التشغيل وإعادة التشغيل وضوء التشغيل وضوء القرص الصلب) باللوحة الأم ويكتب بجوارها “F_PANEL”، والكابلات الآتية من الصندوق قد تكون مبعثرة ومنفردة وتحتاج إلى مخطط لتوصيلها وهو مبين بالصورة التالية، وقد تكون قطعةً واحدةً تشبه كابل توصيل USB وتوصيلها حينئذ سهلٌ جدًا. يوجد منفذ “مكبر الصوت” Speaker بجانب المنفذ السابق وهو المسؤول عن الصوت الذي تسمعه أثناء تشغيل الحاسوب.

علبة التغذية الكهربائية (Power Supply Unit - PSU)

تعريف علبة التغذية الكهربائية

علبة التغذية الكهربائية هي جهاز مسؤول عن تحويل التيار الكهربائي القادم من مصدر الطاقة (مثل المقبس الكهربائي) إلى تيارات بجهود (فولطيات) مختلفة تناسب عمل مكونات الحاسوب، مثل اللوحة الأم، بطاقة الرسومات، الأقراص الصلبة، والمراوح. تعمل علبة التغذية أيضًا على حماية المكونات من تقلبات الجهد الكهربائي.

تعريف الفولطية

الفولطية (أو الجهد الكهربائي) هي الفرق في الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة. تُقاس بوحدة الفولت (V)، وهي تمثل القوة التي تدفع التيار الكهربائي ليتدفق عبر الأسلاك أو المكونات. بمعنى آخر، الفولطية تحدد مقدار الطاقة التي تصل إلى كل مكون، ويجب أن تكون مناسبة حتى تعمل الأجهزة بكفاءة ودون تلف.

كيفية عمل مزود الطاقة (علبة التغذية الكهربائية)

يوفر مزود الطاقة التيار الكهربائي لجميع مكونات الحاسوب. يجب أن يمتلك هذا الجهاز قدرة كافية لتغذية مختلف المكونات والأجهزة الطرفية في الحاسوب.

يقوم مزود الطاقة بتحويل الجهد الكهربائي المتردد (230 فولت) إلى جهود كهربائية مستمرة تُستخدم لتشغيل اللوحة الأم والأجهزة الطرفية (مثل القرص الصلب وقارئ الأقراص المدمجة).

في الولايات المتحدة، تستقبل مزودات الطاقة جهداً كهربائياً بقيمة 110 فولت وتردد 60 هرتز، بينما المعيار في أوروبا هو 230 فولت بتردد 50 هرتز. لذلك، غالباً ما تحتوي مزودات الطاقة على مفتاح يتيح اختيار نوع الجهد الكهربائي الداخل.

تحذير:

لا تقم مطلقاً بضبط مزود الطاقة على وضع 110 فولت إذا كنت تعيش في أوروبا وكان جهد الكهرباء في منزلك 230 فولت، حيث قد يؤدي ذلك إلى تدمير المزود بشكل دائم وإلحاق الضرر بالمكونات المتصلة به.

أنواع الوصلات

علبة التغذية الكهربائية تحتوي على عدة أنواع من الوصلات لتغذية مكونات الحاسوب المختلفة بالطاقة المناسبة. إليك أبرز الأنواع:

1. وصلة 24-pin ATX:
   • تستخدم لتوصيل الطاقة إلى اللوحة الأم.
   • هي أكبر وصلة، وتعتبر الأساسية لعمل الحاسوب.
2. وصلة 4/8-pin EPS (CPU):
   • مخصصة لتوصيل الطاقة إلى المعالج (CPU).
   • تأتي عادة بتصميم 4 أو 8 أسنان (Pins) حسب متطلبات المعالج.
3. وصلة PCIe (6/8-pin):
   • مخصصة لتوصيل الطاقة إلى بطاقات الرسومات (GPU).
   • بعض البطاقات القوية تتطلب وصلتين أو أكثر من هذا النوع.
4. وصلة SATA:
   • تستخدم لتوصيل الطاقة إلى الأقراص الصلبة (HDD)، الأقراص الصلبة SSD، ومشغلات الأقراص الضوئية.
   • تصميمها نحيف لتناسب الأجهزة ذات المساحات الصغيرة.
5. وصلة Molex 4-pin:
   • قديمة نسبيًا، لكنها لا تزال تُستخدم في بعض الأجهزة مثل المراوح أو الإضاءة الإضافية.
6. وصلة Floppy (FDD):
   • كانت تُستخدم لتوصيل الطاقة إلى مشغلات الأقراص المرنة، وهي نادرة الاستخدام حاليًا.