motherboard

طريقة عمل اللوحة الأم .mother board

تضم اللوحة الأم بين جنباتها معظم المكونات الأخرى التي يتطلبها الحاسوب , كما توفر لها وسيط الإيصال بين بعضها البعض .
وتمثل الخطوط التي تمتد طولاً وعرضاً على اللوحة الإلكترونية المطبوعة للوحة الأم , والنوافل والمنافذ , العناصر الحيوية التي توفر ذلك الاتصال , ويتطلب فهم أسلوب عمل اللوحة الأم , فهماً لمكوناتها .

تتألف اللوحة الأم من عدد من المكونات , منها :-
• منفذ الرسوميات المسرعة (Accelerated Graphics Port, AGP)
• ناقل ربط الأجهزة المحيطة (Peripheral Component Interconnect, PCI)
• ضابط التحكم بمنظومة الأقراص الفائقة الرخيصة
(Redundant Array Of Inexpensive Disks, AGP)
• وأطقم الرقاقات .
• المعالجات .
• وفي بعض الحالات وحدات معالجة وإخراج الصوت والرسوميات , وهذه كلها مكونات أساسية عامة في الحاسوب يمكن أن توجد علي اللوحة الأم , أو تتطلب وجود لوحة أم كي تعمل .

والمثير في أمر اللوحة الأم , أنها لا تنفذ وظائف أو مهام معينة كالعناصر الأخرى في الحاسوب .
فهي ببساطة , تسهل الاتصال بين مكوناته , وتدعم الدور الوظيفي لكلٍ منها , وتقدم المساعدة , من دون أن تطلب شيئاً لنفسها !
ويجب لهذا فهم طبيعة المكونات الأخرى في النظام . وسنركز هنا علي المعالج ودوره الذي يلعبه مع اللوحة الأم ....
للمعالج ثلاث وظائف أساسية يناط به تنفيذها .
الوظيفة الأولى :-
باستخدام وحدة العمليات الحسابية (Arittmetic Logic Unit,ALU) يستطيع أن يؤدى الحسابات الرياضية المطلوبة لمعالجة البيانات .
الوظيفة الثانية :-
وفيه أيضاً ما يسمى بوحدات الفاصلة العائمة (Floating Point Units,FPUs) التي تستطيع التعامل مع الحسابات الأكثر تعقيداً , كما أن من وظائفه نقل البيانات من الذاكرة , سواء كانت نقل البيانات إلى ذاكرة الوصول العشوائي (Random Access Memory,RAM) أو الوصول إلي ذاكرة كاش .
ومن العوامل الرئيسية في هيكلة الحاسوب التأكد من أن المعالج يتمتع بوصول مباشر إلى الذاكرة , ويجب أن تصمم هيكلية اللوحة الأم بحيث يكون المعالج متصلاً بالعناصر الأخرى التي يلزمه الإتصال بها , وأن ترتب أولوية هذا الاتصال من ناحية المسارات الفيزيائية المرسومة علي اللوحة المطبوعة وفق أكثر المعايير اقتصادية , كأن يتم تحقيق السرعة القصوي مثلاً .

الوظيفة الثالثة للمعالج :-
فهي اتخاذ القرارات , فعلى الرغم من أنه من المعروف عن الآلات عدم قدرتها على التفكير , إلا أن قدراً من البرمجة يعطيها القدرة على تحليل البيانات وعلى التخمين المبنى على معرفة بالجواب الممكن , وهو ما يسمى بتخمين الفرع , الذي يقرر فيه المعالج أي فرع يجب أن يرسل المعلومات إليه .
وخلال وظيفة تسمى الدورة الزمنية (Clock Cycle) , يتم إخبار المعالج بمكان وجود البيانات , ليقوم باستقبالها , وإجراء الحسابات اللازمة عليها , ويطلقها مرة أخرى , وينظف ذاته ويجهزها للمجموعة التالية من العمليات .
ويوجد جدل حول الطرق التي يجرى بها المعالج هذه الدورة , يقارن بين محاسن ومثالب تنفيذه لمجموعة التعليمات المختصرة للحوسبة (Reduced Instruction Set Computing ,RISC) أو لمجوعة التعليمات المختصرة للحوسبة (Complex Instruction Set Computing,CISC) وتوفر تلك التعليمات الطريقة التي يجرى بها المعالج عملياته على الأرقام , وتحدد جريانها ونسقها .
وفى الوقت الذي يحرك فيه المعالج بكفاءة ملايين العمليات , ويطلب آلاف العناويين , ويجرى العمليات على كميات ضخمة من البيانات , فهو يحتاج إلى أمرين اثنين ., شئ يجلب عبره تلك البيانات , ووسيلة يرسلها بها , وهذا هو الدور الذي تضطلع به اللوحة الأم .
وتتيح الوصلات والنواقل الموجودة على اللوحة الأم للمعالج طلب معادلة رسومية من بطاقة الرسوميات أو بيانات من مصدر آخر . ولتصوير ذلك الأمر ببساطة ...
يمكن تخيل اللوحة الأم كأسلاك تربط بين عدة أجهزة , كما تربط الأسلاك سماعة الهاتف بجهاز الهاتف ذاته .
لكن مهمة اللوحة الأم ليست مجرد إستيعاب المكونات المهمة للحاسوب . وتسهيل عمليات الإتصال بينها , فأشياء بسيطة لا يعرف عنها كثير من المستخدمين , أو هم ليسوا بواعين تماماً بها , تتحكم به اللوحة الأم .
فالمراوح مثلاً . من الوظائف البسيطة المرتبطة بشكل تام تقريباً باللوحة الأم .
وباستخدام نظام الإدخال والإخراج الأساسي (Basic Input /Output Systems,BIOS) المعروف باسم " بيوس" يصبح لدى المستخدمين قدرة على التحكم بسرعات بعض المراوح فلى أجهزتهم , وهذا أمر مفيد جداً عند محاولة تسريع الجهاز , أو التحكم بحرارة النظام .
وبعيداً دورها الواضح فى احتضان كآفة المكونات , فان اللوحة الأم مهمة لدورها في عملية إقلاع الحاسب .
تأتى اللوحة الأم مزودة ببرنامج بيوس مخزن في ذاكرة قراءة قابلة للمسح والبرمجة
(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM) .
وعندما يشغل الحاسوب . يمنح المعالج التحكم بالحاسوب إلي برامج بيوس , فتفحص في عملية الاختبار الذاتي عند التشغيل (Power On Self Test,POST) , كل العتاد المتصل في تلك اللحظة بالحاسوب .
وتحمل رقاقة تعتمد علي شبة موصل الأكسيد معدني معروف باسم
(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS) كل هذه المعلومات , وتنفرد بكونها تحافظ علي وضعها في حالة التشغيل المستمر , من خلال بطارية صغيرة مثبته هي الأخرى علي اللوحة الأم , لتزود رقاقة سيموس بالطاقة متى يكون الحاسب مغلقاً .
وتزود كل لوحة أم بنظام بيوس مسبقاً , ويستمر التعاون بين مصنعي رقاقات وبرامج بيوس واللوحات الأم , لضمان العمل بطريقة صحيحة .....................
وفي ظل تحديث العتاد والتطور الذي أصبحت تتسم به المكونات , قد تبدأ اللوحة الأم بالتخلف وراء الركب , ويصبح بيوس , الذي يستخدم كذلك في التحكم بالعتاد وتغيير إعداداته , بحاجة إلى ترقية .
وينصح لهذا بترقية بيوس عندما تتوفر إصدارات جديدة منه , بمساعدة دليل تثبيت برنامج بيوس الجديد خطوة بخطوة , من موقع ويب التابع لمصنع اللوحة الأم .


من أكبر معوقات اللوحات الأم , باعتبارها المحور المركزي للربط و التوجية , ناقل PCI . حيث أصبحت سرعتة البالغة 133 ميجابت في الثانية , مقارنة بالسرعات التي توفرها النواقل الأخرى ( مثل الناقل الأمامي ) بطيئة للغاية .
وكان علي هيكلة اللوحة الأم أن تتغير للتغلب علي PCI , لأن كل المكونات المبنية علي هذه التقنية ( وتشمل بطاقات الصوت والرسوميات ) توجه عبره قبل الوصول إلى المعالج .
وتم تصميم منفذ AGP لإتاحة المجال للرسوميات أن تمر من ناقل مختلف , ومنذ ذلك الحين ينتج المصنعون مكونات لهذا الناقل .
وبوجود PCI Express يُعتقد أن اللوحة الأم ستصل حقاً إلى مستوى المكونات الأخرى في نظام الحاسوب من ناحية السرعة , لكن لن يطول الأمر حتى تصبح في مدخل عنق الزجاجة لا يمكن تحاشيه بسهولة , كما هو الحال عليه الآن....