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Se vi è mai capitato di vedere un computer desktop aperto, si tratta di quel grosso "pezzo di plastica" attaccato a una delle paratie del case con quattro o più viti. Se vi state ancora chiedendo cosa sia, si tratta della scheda madre, una delle componenti hardware più datate e, allo stesso tempo, più importanti per un dispositivo informatico (non solo PC, ma anche smartphone, tablet e smartwatch hanno una scheda madre all'interno delle loro scocche).
Se vi chiedete a cosa serve la scheda madre e perché è così importante, è presto detto. Se il processore è il "cervello" del PC, mentre RAM e hard disk sono le varie tipologie di memorie del sistema, la motherboard può essere paragonata allo scheletro e al sistema nervoso di un corpo: nei suoi vari slot trovano spazio tutte le altre componenti hardware e schede di espansione, mentre i microcircuiti di rame consentono alle informazioni (sotto forma di impulsi elettrici) di viaggiare tra CPU, RAM e disco rigido.
Cos'è la scheda madre
La scheda madre è un grande modulo solitamente di forma rettangolare composto da circuiti stampati sul quale trovano spazio tutte le altre parti hardware di un computer. Sulla scheda sono presenti:
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il socket, destinato a ospitare il processore (ovvero la CPU, Central Processing Unit);
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gli slot per schede esterne (come la scheda video, la scheda audio, la RAM, ecc.);
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le varie componenti elettroniche (condensatori, transistor, ecc., oltre ai già citati circuiti stampati);
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il chipset e tutti gli ingressi per periferiche esterne (l'ingresso per il monitor, quello per le casse audio, le porte USB, la presa ethernet, ecc.) che interagiscono con il computer.
La scheda madre, fisicamente, garantisce il collegamento tra tutte queste componenti e l'unità di elaborazione centrale, permettendo lo scambio di dati tra CPU, RAM, hard disk e le altre parti hardware del computer.
Chipset
Nell'ambito dei personal computer, con la parola chipset ci si riferisce a due componenti della scheda madre – il northbridge e il southbridge – il cui compito è quello di gestire e regolare il flusso dati tra processore, memoria e periferiche. Il northbridge funge da ponte tra il processore e periferiche veloci come RAM e controller video. Il southbridge collega la CPU a periferiche più lente, come quelle che utilizzano gli slot PCI per essere connesse al sistema.
Ogni produttore di CPU – Intel e AMD sono le due maggiori società, leader del mercato, ma ne esistono anche altre minori – ha un chipset realizzato ad hoc per la propria famiglia di processori: di conseguenza le motherboard si distinguono le une dalle altre per il chipset e la compatibilità con questo o quel produttore di unità centrali.
Gestendo interamente (o comunque la parte di maggior importanza) del flusso dati, il chipset è da considerarsi come uno dei maggiori responsabili delle prestazioni del computer.
Socket
Altra componente fondamentale di ogni motherboard è il socket CPU, la "culla" destinata a ospitare il processore. Si tratta di un componente meccanico che permette alle unità centrali di elaborazione di collegarsi fisicamente ed elettricamente alla scheda madre.
Un socket è composto solitamente da una piccola base di plastica, attaccata direttamente alla superficie della scheda madre, attraverso una leva e un fermo e tanti collegamenti elettrici quanti sono i pin presenti sul processore. È disegnato e realizzato appositamente per permettere di montare e smontare velocemente – senza provocare disastri – il processore. Grazie ai collegamenti elettrici, il socket consente lo scambio di dati tra processore, RAM e altre periferiche.
Slot di espansione
Al pari del processore, ogni componente hardware che va collegato alla motherboard ha un proprio socket. In questo caso, però, si parla di slot di espansione. Le schede madre di ultima generazione sono dotate di tre differenti tipologie di slot: PCI, PCI express e AGP.
Gli slot PCI (Peripheral Component Interconnect, interconnessione di componente periferica) sono bus di comunicazione sviluppati da Intel nei primi anni '90 e sono collegamenti standard tra la scheda madre e le diverse periferiche interne. La velocità di trasferimento dei dati dei bus PCI è, negli anni, rimasta fissa a 133 Megabyte per secondo e rappresenta il più grande limite di questa tecnologia.
Gli slot AGP (Accelerated Graphic Port), fino ad un decennio fa, erano l'unico modo per collegare una scheda video esterna alla scheda madre. Sviluppata nel 1996 da Intel, serviva a garantire migliori prestazioni in fatto di grafica. Basata sullo standard PCI 2.1, lavorava a una frequenza di 66 Mhz, ovvero il doppio di un normale slot PCI. Grazie a questo upgrade, i primi esemplari di slot AGP garantivano una velocità di lavoro di 260 Megabyte al secondo, successivamente raddoppiata, quadruplicata e ottuplicata per incrementare ulteriormente le prestazioni grafiche del computer.
Gli slot PCI Express sono l'evoluzione degli slot PCI e hanno finito con il sostituire lo standard AGP per il collegamento delle schede video alla scheda madre. Si basa su un sistema di trasferimento dati seriale (anziché parallelo come nello standard PCI) ed è costituito da una serie di canali. Ciò permette una migliore modularità della connessione, con conseguente aumento delle prestazioni nel trasferimento dei dati. Lo standard attuale è il PCI Express 3.0, che garantisce una banda di 3 GT/s (3 Gigatransfer al secondo, ovvero 3 miliardi di trasferimenti di dati al secondo), traducibile in circa 985 Megabyte al secondo. In fase di determinazione lo standard 4.0, che dovrebbe portare al raddoppio della banda, per un totale di 16 GT/s per ogni canale.
Formati schede madri: ATX, MicroATX, MiniITX
Le schede madri non sono tutte della stessa forma né delle stesse dimensioni. Da diversi anni si sono imposti alcuni formati standard, pensati per tipi diversi di computer: l'ATX è il più diffuso, seguito da MicroATX e da MiniITX.
Il formato ATX nasce nel lontanissimo 1995 (lo creò Intel) e si è poi evoluto fino alla forma, alle dimensioni e alle caratteristiche attuali: un rettangolo di 305x244 millimetri di dimensioni ospita un'enorme quantità di slot per la memoria RAM e di connettori per schede di espansione. La disposizione dei componenti è studiata per facilitare il flusso d'aria all'interno di un case di dimensioni medie. Con le schede madri ATX sono realizzati la maggior parte dei computer finalizzati ai normali compiti di produttività, alla navigazione su Internet e al gaming non estremo.
Le schede MicroATX, invece, sono pensate per computer molto compatti, nei quali è possibile sacrificare l'espandibilità: gli slot per la memoria di solito sono solo due e non c'è spazio per molte schede aggiuntive nei 243x203 millimetri di spazio della scheda. Impensabile, con una scheda MicroATX, creare un computer ad alte prestazioni che non soffra di surriscaldamenti: questo standard è studiato per i PC da ufficio, destinati a compiti poco impegnativi.
Il MiniITX, infine, è lo standard d'elezione per i micro PC, con i suoi 170x170 millimetri, che hanno anche un basso consumo e una scarsa produzione di calore. Su queste schede madri è quasi sempre impossibile installare schede video di lunghe dimensioni e/o che occupano lo spazio di due normali slot di espansione.
