мини|десно|300п|Матична плоча са прикључцима
Матична плоча представља електронску штампану плочу која повезује све делове рачунара. На њој се налази сет управљачких чипова који контролишу меморију, магистралу, диск, улазно-излазне операције. Реализује се као вишеслојна штампана плоча (Printed Circuit Board - PCB) и на њој се налазе кључне компоненте рачунарског система као што су процесор, меморијски модули, управљачка кола, контролери и конектори за проширења. Све интерне и екстерне рачунарске компоненте се међусобно, директно или индиректно, повезују преко матичне плоче, електронским везама које су изведене бакарним водовима и површинама. Елементи који на матичној плочи омогућавају прикључивање других елемената рачунара се називају конекторима или подножјима (slot). Поред многобројних интегрисаних елемената - чипова, на плочи се налазе отпорници, диоде, транзистори, завојнице и други елементи који су потребни да би се генерисали и преносили сигнали потребни за рад рачунара.
Матичне плоче су током времена преузимале на себе све више и више функција осталих делова рачунара. Тако, врло брзо су се појавиле плоче које имају уграђену графичку картицу, затим уграђену и звучну картицу, па мрежну итд. Овакве „уграђене“ (или „интегрисане“) картице углавном важе за мање квалитетне него спољашње, премда се та разлика током времена смањује, што нарочито важи за звучне и мрежне картице.
Историја
Пре изума микропроцесора, дигитални рачунар се састојао од више штампаних плоча које су биле међусобно спојене на основној плочи. Централна процесорска јединица (ЦПУ), меморија и периферна опрема биле су одвојене штампане плоче, спојене на основну плочу. Сабирница С-100 из 1970-их година била је пример система са основном плочом.
Најпопуларнији рачунари из 1980, попут -{Apple II}- и ИБМ ПЦ, јавно су представили своје нацрте и другу документацију која је омогућила да и други копирају дизајн и праве заменске матичне плоче.
Током касних 80-их и почетка 1990-их постало је исплативије интегрисати многе функције у матичну плочу. Крајем осамдесетих матичне плоче личних рачунара почеле су да укључују појединачне чипове који су могли подржати: тастатуру, миш, дискетне јединице, серијске портове и паралелне портове. До касних деведесетих година, многе матичне плоче су укључивале многе функционалности у себе као што су интегрисани чипови за рачунарску мрежу и звук, и чак графику, иако за потребе већих могућности обраде графике, графичка картица је најчешће била једина одвојена компонента.
Рачунари из 1990-их интегрисали су најчешће периферне уређаје. То је чак укључивало матичне плоче без надоградљивих компоненти, тренд који ће постати уобичајен и све чешћи доласком таблет рачунара и осталих преносника мањих димензија. Меморија, процесор, мрежни контролер, извор напајања и похрана су данас обично интегрисани у такве системе.
Дизајн мини|Матична плоча -{Octek Jaguar V}- из 1993. године. Ова плоча има мало уграђених периферних уређаја, и зато има 6 утора предвиђених за -{ISA}- картице. Велики прикључак за АТ тастатуре са десне стране је једини периферни интерфејс. мини|Матична плоча -{Samsung Galaxy SII}-; готово све функције уређаја интегрисане су у врло малој плочи
Матична плоча пружа електричне везе путем којих комуницирају остале компоненте система. За разлику од основне плоче, она такође садржи централну процесорску јединицу и удомљава друге подсистеме и уређаје.
Типично рачунар има микропроцесор, главну меморију и остале битне компоненте спојене на матичну плочу. Остале компоненте као што су спољашње напајање, контролери за видео приказ и звук и периферни уређаји могу се прикључити на матичну плочу као прикључне картице или путем каблова.
Важна компонента матичне плоче је чипсет микропроцесора, који пружа потпорне интерфејсе између ЦПУ-а и различитих сабирница и спољних компоненти. Овај чипсет у одређеној мери одређује и могућности матичне плоче.
Модерне матичне плоче укључују:
ЦПУ уторе у које је могуће инсталирати један или више микропроцесора. Неки су директно залемљени, као што је VIA C3. Меморијски утори у које се инсталира главна меморија система, обично у облику -{DIMM}- модула који садрже -{DRAM}- чипове Чипсет који формира интерфејс између процесорске предње сабирнице, главне меморије и периферних сабирница Меморијски чип (обично -{Flash ROM}- у модерним матичним плочама) који садржи фирмвер или -{BIOS/UEFI}- система Тактни генератор који производи системски тактни сигнал за синхронизацију разних компоненти Утори за проширујуће картице Конектори за напајање, који примају електричну енергију из рачунарског напајања и напајају ЦПУ, чипсет, главну меморију, графичке картице и картице за проширење. Конектори за тврде дискове, обично само -{SATA}-. У прошлости су били -{IDE}- конектори. Дискови се такође повезују са напајањем.
С обзиром на велику топлоту коју стварају јачи ЦПУ-ови и компоненте, модерне матичне плоче готово увек укључују хладњаке и места монтирања вентилаторе како би распршили сувишну топлоту.
Формати мини|Разни формати матичних плоча
Матичне плоче производе се у различитим величинама и облицима, од којих су неки специфични за поједине произвођаче рачунара. Матичне плоче су дизајниране да буду компатибилне са различитим величинама кућишта. Већина матичних плоча личних рачунара користи -{ATX}- стандард. Величина матичне плоче и јединице напајања (PSU) морају се подударати, иако ће неке мање матичне плоче из исте породице одговарати и кућиштима која су предвиђена за веће плоче. На пример, -{ATX}- кућиште обично може примити и -{microATX}- матичну плочу. Рачунари данас углавном користе високо интегрисане, минијатуризоване и прилагођене матичне плоче. То је један од разлога што су преносни рачунари тешко надоградиви и њихова поправка јако скупа. Често због квара само једне компоненте преносног рачунара потребна је замена целе матичне плоче, која је обично скупља од читаве машине.
ЦПУ подножја ЦПУ подножје јесте подножје који је залемљено за штампану плочу (-{PCB}-) и у које се монтира централна процесорска јединица (ЦПУ). То је посебна врста подножја са интегралним колом који има јако велики број контактних ножица. ЦПУ подножје пружа физичку структуру за подршку ЦПУ-а, подршку за хладњак, и најважније, пружа електрични интерфејс између плоче и ЦПУ-а. Процесорска подножја на матичној плочи најчешће се могу наћи у већини личних и серверских рачунара (преносни рачунари често директно интегришу процесор), посебно оних заснованим на Интел x86 архитектури.
Интегрисана периферија Уз стално смањење трошкова и величину интегралних кола, било је могуће интегрисати све више функција у саму матичну плочу. Неки од најчешћих су:
Диск контролери за дискетну јединицу, до 2 -{PATA}- погона и до 6 -{SATA}- погона (укључујући -{RAID}- 0/1 подршку). Од 2017. све чешћи је и М.2 интерфејс за веома брзе -{SSD}- uređaje. Интегрисани графички процесор који подржава 2Д и 3Д графику. У савременим плочама, графички процесор се налази у ЦПУ, док плоча пружа само физички интерфејс са -{DVI}-, -{VGA}-, -{HDMI}-, -{DisplayPort}- излазима Интегрисана звучна картица која подржава 8-канални (7.1) звук и -{S/PDIF}- излаз -{Ethernet}- мрежни контролер за повезивање с ЛАН-ом и Интернетом -{USB}- контролер Сензори температуре, напона и брзине вентилатора који омогућавају софтверу да прати здравље компоненти рачунара. -{Wi-Fi}- адаптер
Утори за картице мини|Дијаграм модерне матичне плоче која подржава бројне уграђене периферне функције као и неколико утора за проширење
Стандардна, модерна -{ATX}- матична плоча обично има две или три -{PCI-Express 16x}- везе за графичку картицу, ниједан, један или два стара -{PCI}- слота за разне картице за проширење и један или више -{PCI-E 1x, 4x}- утора. (који је наследник -{PCI}-)
Неке матичне плоче имају два или више -{PCI-E 16x}- утора како би омогућили посебну графичку технологију која се зове -{SLI}- (за -{Nvidia}-) и -{Crossfire}- (за -{AMD}-). Омогућују повезивање 2 до 4 графичке картице.
Стандардизовани типови матичне плоче Матичне плоче се производе у различитим стандардизованим облицима и величинама. Стандардом су обухваћене укупне димензије плоче, распоред компоненти, типови конектора и подножја, потребни напони и конектори за напајање, позиције отвора за монтирање и сл. Стандард треба да обезбеди компатибилност различитих произвођача. Оригинални Интелов стандард под именом АТ (-{Advanced Technology}-) je 1995. године замењен новим, АТХ (-{Advanced Technology eXtended}-) стандардом који уз мање измене и данас одређује величину и дизајн савремених матичних плоча. Очигледно је да овај стандард нема вртоглаву динамику која је својствена персоналном рачунару у целини.
Конектори за напајање мини|Конектори за напајање (20+4 пински) на матичној плочи
Да би се омогућио рад рачунара потребно је да се обезбеде потребни напони напајања за све компоненте које се налазе на матичној плочи. Матичне плоче -{АТХ}- формата имају најмање 1 конектор којим се обезбеђује напајање матичне плоче. Овај конектор је обавезан и може да има 20 или 24 пина.
Конектор који има 24 пина у суштини нема „нове“ напонске водове, већ на додатна 4 вода доводи напоне од -{12V}- са намером да се обезбеди додатна снага за потрошаче који се напајају овим напоном.
Преко конектора за напајање се доводе напони од +-{3.3V, +5V, -5V, +12V, -12V,}- помоћни напон од -{+5VSB}-, сигнал за укључивање рачунара -{PS-ON (Power Switch On)}- и сигнал исправности напона за напајање -{PW-OK}- (овај сигнал се често назива -{power good}- и означава са PG).
Поред обавезног 20 или 24-пинског конектора на савременим матичним плочама постоји и додатни АТХ 12V конектор. Преко овог конектора се доводи напон од +12V на део матичне плоче у близини процесора на ком се налази прекидачки степен за напајање који обезбеђује потребан напон за напајање процесора. Процесор је један од највећих потрошача електричне енергије у рачунару, а то за фиксне напоне напајања подразумева повећану струју напајања. С обзиром да се са повећањем јачине струје повећава температурна дисипација, показало се бољим да напонски водови за напајање процесора не пролазе кроз већи део штампане плоче већ да се доведу у његову непосредну близину. Из истог разлога, неке видео картице захтевају посебне конекторе за напајање.
Предња и задња страна матичне плоче мини|десно|Предња и задња страна матичне плоче
На предњој страни матичне плоче се налазе група игличастих конектора на које се прикључују ЛЕД (-{Light-Emitting Diode}-) индикатори и тастери са контролног панела на кућишту рачунара преко којих се управља радом рачунара и прати његов рад. На задњој страни матичне плоче се налази група стандардних конектора преко којих је могуће прикључити спољашње уређаје као што су: миш, тастатура, монитор, штампач... Миш и тастатура се прикључују преко -{PS/2}- конектора, док се за серијски пренос података може користити (старија варијанта) -{RS232}- конектор или -{USB}- (-{Universal Serial Bus}-). Преко -{USB}- конектора је могуће прикључити велики број спољашњих уређаја, и он данас представља један од стандардних конектора. Уређаји који се прикључују преко -{USB}- конектора, могу од персоналног рачунара да добију напајање, тако да не морају да поседују сопствено.
Већина матичних плоча садржи конектор за прикључење на заобљене ивице конектора додатне вођице на конекторима заобљени простор за пинове 13 рачунарску мрежу (RЈ-45) и више конектора за прикључење аудио опреме. Предуслов је да на матичној плочи постоји интегрисана звучна и/или мрежна картица. Уколико је интегрисана и графичка картица, тада постоји и неки од конектора за пренос видео сигнала. Неке сложеније матичне плоче могу да садрже и додатне конекторе.
Компоненте које се налазе на матичној плочи