اللوحة الأم Motherboard ما هي ؟ وما أهم مكوناتها؟ شرح شامل

اللوحة الأم Motherboard ما هي ؟ وما أهم مكوناتها؟ شرح شامل

مكونات الـ Motherboard

مدخل المعالج CPU Socket

تتميز نقطة حساسية في اللوحة الأم بمقبس المعالج، حيث يتكون من مجموعة كبيرة من الأطراف أو الفتحات التي يتصل بها المعالج الأساسي. تعتمد طبيعة المقبس على المعالج الذي سيتم تركيبه في اللوحة الأم. هناك نوعان من المقابس، وهما LGA1700 الذي يستخدمه إنتل في معالجات الجيل الثاني عشر، وAM4 الذي يستخدمه AMD في معالجات Ryzen من الجيل الرابع. يقوم الشركات المصنعة للمعالجات بتطوير المقابس الخاصة بها.

تنقسم المقابس إلى ثلاثة أنواع حسب طريقة الاتصال أو شكل الاتصال بين المعالج واللوحة الأم.

أنواع مداخل المعالج

هناك أنواع مختلفة من مداخل المعالج في اللوحة الأم:

1. LGA (Land Grid Array): يتم وضع مسامير الاتصال في المدخل نفسه والمعالج يكون مستقبل لهذه المسامير. يوفر هذا النوع حماية أفضل للمعالج ويجعله أقل عرضة للتلف.
2. PGA (Pin Grid Array): يتم وضع مسامير الاتصال في المعالج نفسه والمدخل في اللوحة الأم يستقبلها. يكون المعالج هو الأكثر عرضة للتلف في هذا النوع.
3. ZIF (Zero Insertion Force): يستخدم آلية الرافعة لفتح وغلق أماكن الاتصال أو وحدة الاتصال. يسهل هذا النوع تركيب المعالج بسهولة ويسمح بإحكام إغلاقه على اللوحة الأم.

يجب مراعاة أن المقابس وأجيالها تختلف في ترتيب وشكل توزيع الدبابيس وعددها، لذا يجب التحقق من توافق اللوحة الأم مع المعالج المراد شراؤه. أخطاء في التوافق قد تؤدي إلى تلف الدبابيس وتسبب مشاكل في الجهاز. هناك أيضًا أنواع خاصة لأجهزة الخوادم والمحطات العمل الثقيلة التي تدعم معالجات ذات أداء عالٍ، مثل AMD Threadripper التي تحتوي على حجم معالجين متجاورين.

فتحات الذاكرة

توجد فتحات الذاكرة (RAM slots) على جانب المدخل المعالج أو على يمينه، وذلك يعتمد على نوع اللوحة الأم. تُستخدم هذه الفتحات لتركيب وحدات الذاكرة العشوائية (RAM)، حيث يتم تثبيت شرائح DIMM (Dual Inline Memory Module) داخلها. تحتوي هذه الشرائح على دوائر DRAM (Dynamic Random Access Memory) التي تقوم بتخزين البيانات والملفات التي يعمل عليها المعالج وتقوم بمراجعتها ومعالجتها.

يجب أن نعلم أن الذاكرة العشوائية (RAM) ليست المسؤولة الرئيسية عن سرعة الجهاز، إنما تساهم في زيادة سرعة أدائه. تلعب الذاكرة العشوائية دورًا مساعدًا في تسريع عمليات المعالجة وتحسين أداء النظام. يمكنك مراجعة المقال المتعلق بأنواع الذاكرة العشوائية وفوائدها لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع.

توجد أجيال مختلفة من ذواكر الوصول العشوائي، مثل DDR و DDR2 و DDR3 و DDR4 و DDR5 التي ظهرت مؤخرًا. ويختلف مدخل الذاكرة بناءً على نوع وجيل الذاكرة المستخدم. على سبيل المثال، فإن الرامات DDR4 هي النوع الشائع حاليًا، وكل نوع من هذه الأجيال يختلف في تصميم مدخله ولا يمكن تركيبه إلا في اتجاه واحد.

مجموعة الشرائح – Chipsets

تعمل رقاقات الشرائح (Chipsets) على ربط المعالج بباقي أجزاء النظام، مثل الذاكرة العشوائية (RAM) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) وبطاقة الشبكة (كارت الإنترنت). كما تسهم في ربط المعالج مع المكونات الإضافية في الجهاز مثل الماوس ولوحة المفاتيح والشاشة والطابعة. تتم عملية الربط هذه داخل العديد من الدوائر أو شرائح التحكم التي تكون مجمعة داخل رقاقات الشرائح المركزية.

الجسر الشمالي

تتكون رقاقة الشريحة الحالية من قسمين. القسم الأول يُعرف باسم الجسر الشمالي (Northbridge) ويقع في الجزء الشمالي من اللوحة الأم. يتحكم الجسر الشمالي في المكونات التي تتطلب سرعات اتصال عالية، مثل الذاكرة و الـ PCIe ووحدة المعالجة الرسومية المدمجة (IGP). يتم ذلك عن طريق وحدة النقل الأمامي (Front Side Bus)، وعلى الرغم من أن الجسر الشمالي لا يعتبر جزءًا مستقلًا بشكل فعلي الآن، إلا أنه متكامل داخل المعالجات الحديثة والبعض من رقاقات اللوحة الأم وفقًا لجيل اللوحة.

الجسر الجنوبي

أما القسم الثاني في رقاقة الشريحة فهو الجسر الجنوبي (Southbridge)، ويعرف أيضًا باسم وحدة التحكم في الإدخال/الإخراج (Input/Output Controller) أو وحدة التوسعة (Expansion Controller). يتحمل الجسر الجنوبي مسؤولية ربط معظم المكونات الأخرى في النظام، مثل أجهزة التخزين ووحدات الإدخال والإخراج و منافذ PCIe و USB SATA. تتم عملية نقل البيانات هنا باستخدام نواقل سرعتها أقل، وتتصل هذه المكونات بالمعالج بشكل غير مباشر عبر الجسر الشمالي.

ساعة المعالج

ساعة المعالج (CPU Clock) أو ساعة وحدة المعالجة المركزية هي المسؤولة عن تنظيم توقيت تشغيل جميع أجزاء الكمبيوتر وتوفير إشارة التوقيت الأساسية لوحدة المعالجة المركزية. تعتمد الساعة على بلورة من الكوارتز التي تساعد في توليد نبضات دقيقة ومستمرة تستخدم لتنظيم سرعة المعالج.

على سبيل المثال ، إذا كان لدينا معالج بسرعة 2 ميجاهرتز (2 MHz)، فإنه سيتلقى 2 مليون نبضة في الثانية الواحدة. وبالمثل، معالج آخر بسرعة 2 جيجاهرتز (2 GHz) سيتلقى 2 مليار نبضة في الثانية الواحدة. تستخدم هذه الساعة لمزامنة نبضات البيانات بين المرسل والمستقبل في النظام.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام ساعة المعالج لتوفير ساعة النظام (Real-Time Clock) أو ساعة الوقت الفعلي. تقوم ساعة النظام بتثبيت الوقت الحالي على جهاز الكمبيوتر وتوفير هذه البيانات للجهاز.

فتحات بطاقات التوسعة Expansion Slots

يعتبر مصطلح PCI اختصارًا لـ Peripheral Component Interconnect وهو نوع من واجهات التوصيل المستخدمة في الكمبيوتر. تستخدم فتحات PCI لتوصيل مكونات إضافية مثل بطاقات الشاشة وبطاقات الشبكة وبطاقات الصوت الإضافية. تعمل واجهة PCI كناقل توسعة يستخدم لنقل البيانات بين الكمبيوتر أو المعالج والأجهزة الإضافية المتصلة به.

من جانبها، تطورت فتحات PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) على مر الزمن وحصلت على عدة أجيال. في الوقت الحالي، هناك فتحة PCIe 5.0 التي تدعم سرعات تصل إلى 63 جيجابايت في الثانية (63 GB/s)، وهي ضعف سرعة الجيل الرابع PCIe 4.0. يتميز PCIe بأداء أفضل وسرعات نقل بيانات أعلى مقارنةً بـ PCI، ويعتبر الجيل الحالي PCIe 5.0 الأحدث في هذا السياق.

موصلات وحدات التخزين

هناك نوعان من الموصلات المستخدمة في توصيل محركات الأقراص ووحدات التخزين. النوع الأول هو SATA (Serial ATA)، وهي واجهة توصيل تستخدم لتوصيل محركات الأقراص الصلبة (Hard Drive)، ومحركات الأقراص الضوئية (CD و DVD)، وبعض وحدات التخزين الصلبة SSD. توجد إصدارات مختلفة من SATA مثل SATA 3.2 و mSATA و eSATA. يختلف استخدام الموصل حسب نوع التخزين المستخدم أو نوع الجهاز الذي سيتم توصيله.

تستخدم واجهة mSATA (mini-SATA) لوحدات التخزين من نوع SSD أو أقراص HDD بحجم 2.5 بوصة، وهذا يشمل الأقراص المستخدمة في أجهزة اللابتوب. تتميز mSATA بحجمها الأصغر واستهلاكها المنخفض للطاقة، مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي تتطلب مساحة صغيرة و استهلاك طاقة منخفض.

واجهة SATA و mSATA توفران وسيلة سهلة وفعالة لتوصيل وتوسيع سعة التخزين في الأجهزة المختلفة.

صحيح ، نوع M.2 هو نوع آخر من الموصلات المستخدمة في وحدات التخزين SSD. تتوفر إصدارات M.2 بنوع SATA 3 التي تدعم تركيب SSD بواجهة SATA تعمل بسرعات تصل إلى 6Gbps. ومن الأفضل أنواع M.2 هو NVMe (Non-Volatile Memory Express) الذي يدعم SSD بفئات سرعة أعلى بكثير.

وحدات التخزين M.2 NVMe توفر سرعات فائقة وأداءًا ممتازًا، حيث يمكن لبعضها الوصول إلى سرعات تصل إلى 7000MB/s وأكثر عند استخدام تقنية PCIe 4.0 أو PCIe 5.0 الجديدة. توفر هذه السرعات العالية أداءً ممتازًا في عمليات القراءة والكتابة وتحميل التطبيقات.

يوجد العديد من المقالات السابقة عن SSD ووحدات التخزين على موقعنا، يمكنك قراءتها لمزيد من المعلومات والتفاصيل حول هذه التكنولوجيا المثيرة وكيفية استخدامها لتحسين أداء الأنظمة التخزينية.

موصلات الطاقة

في كل جهاز كمبيوتر يتواجد وحدة تزويد الطاقة الرئيسية PSU (Power Supply Unit) وهي المسؤولة عن توفير الطاقة الكهربائية لجميع المكونات الموجودة في الجهاز. تعتبر وحدة تزويد الطاقة من أهم المكونات في الحاسوب حيث توفر الطاقة اللازمة لتشغيل جميع الأجزاء والأجهزة.

عادةً ما تتوفر وحدة تزويد الطاقة بمجموعة متنوعة من مداخل الطاقة وكابلات الطاقة المختلفة. توجد مداخل خاصة للتوصيل باللوحة الأم و الذاكرة العشوائية (RAM) والمعالج ووحدة التبريد الخاصة به، بالإضافة إلى مداخل خاصة بالشرائح الرقاقية (Chipsets) الموجودة على اللوحة الأم. يتم توصيل كل مكون بوحدة التزويد بالطاقة بواسطة الكابلات المناسبة.

ومن الجدير بالذكر أنه عند تثبيت كروت الشاشة الكبيرة والحديثة، قد يتطلب توصيلها بمصدر طاقة إضافي مباشرة من وحدة التزويد بالطاقة بشكل منفصل، وذلك لتلبية احتياجاتها الكهربائية العالية.

باختصار، وحدة تزويد الطاقة تلعب دورًا حاسمًا في توفير الطاقة الكهربائية اللازمة لجميع المكونات داخل الحاسوب، وتوفير توزيع فعال ومناسب للطاقة بين المكونات المختلفة.

الذاكرة الثابتة ROM

صحيح ، جميع اللوحات الأم (Motherboards) تحتوي على ذاكرة ثابتة تسمى Flash ROM (Read-Only Memory)، والتي تستخدم لتخزين تعليمات الـ BIOS الخاصة بالنظام. الـBIOS هو النظام الأساسي الذي يقوم بربط وتوصيل جميع الأجهزة والعتاد في الحاسوب مع بعضها البعض.

تعمل ذاكرة الـ Flash ROM كوحدة تخزين دائمة تحتفظ بتعليمات الـ BIOS حتى عند إيقاف تشغيل الحاسوب. يتم تحميل الـ BIOS من ذاكرة الـ Flash ROM إلى الذاكرة العشوائية (RAM) عند تشغيل الحاسوب لتنفيذ التعليمات الأساسية اللازمة لبدء تشغيل النظام وتهيئة المكونات الأخرى.

تختلف تعليمات الـ BIOS بين أنواع اللوحات الأم وتطوراتها، وعادةً ما يتم تطويرها وتحديثها من قبل شركة تصنيع اللوحة الأم. يُمكن تحديث الـ BIOS بتثبيت إصدارات أحدث عن طريق تنزيل تحديثات البرامج الثابتة (Firmware) من موقع الشركة المصنعة وتنفيذ عملية تحديث الـ BIOS.

يعتبر الـ BIOS جزءًا حاسمًا في عملية بدء تشغيل الحاسوب وضبط إعدادات النظام الأساسية، ولذلك يجب الحذر عند تحديث الـBIOS واتباع التعليمات المقدمة من قبل الشركة المصنعة لتجنب أي مشاكل محتملة.

بطارية CMOS

صحيح، اللوحات الأم تحتوي على ذاكرة CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) التي تعمل بشكل مستمر في الكمبيوتر وتحتفظ بالمعلومات الأساسية حتى عند انقطاع التيار الكهربائي. تُعتبر ذاكرة CMOS جزءًا من وحدة التخزين في اللوحة الأم وتتميز بأنها تعمل بطاقة منخفضة جدًا.

تُستخدم بطارية CMOS لتوفير الطاقة لذاكرة CMOS والحفاظ على محتوياتها حتى عندما يكون الكمبيوتر مطفأً. تحتوي ذاكرة CMOS على معلومات مهمة مثل إعدادات النظام ومعلومات الأجهزة الموجودة على اللوحة الأم، مثل أنواع وترتيب محركات الأقراص والأجهزة الموجودة وإعدادات الساعة والتاريخ.

عند تشغيل الحاسوب ، يتم قراءة محتوى ذاكرة CMOS واستخدامه لضبط إعدادات النظام الأساسية وتهيئة المكونات. يمكن للمستخدمين أيضًا تعديل إعدادات CMOS من خلال واجهة BIOS لتخصيص سلوك النظام وإجراء تغييرات مثل توقيت النظام وتفضيلات الإقلاع.

بالإضافة إلى ذلك ، يُستخدم الـCMOS لحفظ تاريخ النظام والوقت الحالي ، حيث يُعتبر جزءًا من ساعة النظام الوقت الحقيقي (Real-Time Clock) التي تعمل على تتبع الوقت وتزويد النظام بتوقيت دقيق حتى عندما يكون الجهاز مغلقًا.

مكونات أخرى

دعنا نستعرض هذه المكونات بالتفصيل:

• مداخل USB: تستخدم لتوصيل الأجهزة الخارجية مثل الطابعات والفأرة ولوحة المفاتيح والسماعات والأجهزة التخزينية والهواتف الذكية. تُعتبر USB واحدة من أكثر وسائل التوصيل شيوعًا وتوفر توافقًا واسعًا مع معظم الأجهزة.
• USB Type-C: يعتبر نوعًا خاصًا من موصلات USB تم إدخاله حديثًا لتوحيد الموصلات المستخدمة في الأجهزة. يتميز بكونه موصل صغير الحجم وقابل للتوصيل بأي اتجاه، ويمكن استخدامه لشحن الأجهزة ونقل البيانات بسرعات عالية. النماذج المتقدمة من USB Type-C تُعرف بـ Thunderbolt وتدعم توصيلات أكثر قدرة وسرعة، بما في ذلك توصيل الشاشات الكبيرة.
• مداخل VGA/HDMI/DP/DVI: تستخدم لتوصيل الشاشات بالحاسوب. مدخل VGA و DVI أصبحا أقل شيوعًا في الأجهزة الحديثة، بينما تم تبني مداخل HDMI و DisplayPort (DP) على نطاق واسع. تتيح هذه المداخل نقل الإشارة الرقمية وتوفر جودة عالية للصورة والصوت.
• النواقل (Buses): هي خطوط نحاسية تنتشر على اللوحة الأم وتستخدم لنقل التيار الكهربائي والبيانات بين مكونات الحاسوب المختلفة، مثل المعالج والذاكرة وبطاقات التوسع (مثل كروت الصوت والشبكة). النواقل تسهم في تنظيم وتنسيق تدفق البيانات داخل الحاسوب.
• المكثفات: تعمل على توزيع الإشارات الكهربائية داخل اللوحة الأم.

أنواع لوحات الأم Motherboard

تُعتبر "AT Motherboard" اختصارًا لعبارة "Advanced Technology Motherboard"، وكانت واحدة من أكثر اللوحات الأم شيوعًا في الفترة من عام 1980 إلى 1990، وتم إنتاجها بواسطة شركة IBM. تمتاز هذه اللوحات بوجود منافذ من نوع ISA، ولكن الأجيال الحديثة من اللوحات تأتي بمنافذ PCI. تتوفر اللوحات الأم بأبعاد 8.66 × 13 بوصة، وهناك نوع آخر بأبعاد 12 × 13 بوصة، والذي لم يعد شائعًا في الوقت الحالي بسبب ظهور أنواع أحدث على الساحة.

ATX Motherboard

تُعتبر "ATX Motherboard" هي النوع المتقدم من الـ AT Motherboard، وتُعتبر اختصارًا لعبارة "Advanced Technology Extended Motherboard". ظهرت هذه التقنية بعد عام 1996 وأصبحت هي النوع الأكثر استخدامًا حاليًا لمعظم اللوحات الأم التي ستجدها في أجهزتك. تتميز اللوحات الأم من نوع ATX بأنها توفر حجمًا أكبر ومرونة أكبر في إضافة المكونات، و تحتوي على منافذ وتوصيلات معيارية تُسهّل عملية التوصيل مع العتاد الآخر. 

هناك أيضًا نوع خاص من اللوحات الأم بأسم "mini-ATX" للأجهزة الأصغر حجمًا، وعلى الرغم من أنها تشبه إلى حد كبير اللوحات الأم ATX، إلا أنها تكون أصغر في الحجم وتتضمن بعض القيود في قدرة إضافة المكونات والتوسعات بالمقارنة مع النوع الأكبر.

NLX Motherboard

تتحدث عن "Low-Profile Extended Motherboard"، وهي نوع مشابه للوحات ATX ولكنها مصممة خصيصًا لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة والرفيعة جدًا. تختلف طريقة تركيب الملحقات والتوسعات في هذه اللوحات عن أي نوع آخر من اللوحات الأم. تم تقديمها في بداية عام 1987، ولكنها لم تحقق شهرة قوية إلا بعد عام 1996.

شرح بالفيديو لجميع مكونات اللوحه الام بالتفصيل:

في الختام: يمكن القول إن اللوحة الام تعتبر عنصرًا أساسيًا وحاسمًا في أي نظام كمبيوتر. تلعب دورًا حيويًا في توصيل المكونات المختلفة وتوفير التواصل بينها، بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية والذاكرة وبطاقات الرسومات والتخزين والأجهزة الأخرى.

تتميز اللوحه الام بتصميمها المعقد والمتطور الذي يتطلب العناية والدقة في التركيب والتوصيل. تأتي اللوحة الأم بمجموعة متنوعة من المنافذ والفتحات التي تسمح بتوصيل مختلف الأجهزة والمكونات الأخرى، مما يسهم في توسيع إمكانيات الكمبيوتر وتحسين أدائه.

مع تقدم التكنولوجيا، شهدت اللوحات الأم تحسينات هائلة في السنوات الأخيرة. زادت سرعة نقل البيانات وزادت قدرة اللوحات الأم على التعامل مع المكونات الأحدث والأكثر تطورًا. يمكن للوحات الأم الحديثة أن تدعم تقنيات مثل USB 3.0 وPCIe 4.0 والذاكرة عالية السرعة والصوت عالي الدقة، مما يوفر تجربة استخدام أكثر سلاسة وفاعلية.

بالإضافة إلى الأداء والتوصيل، تلعب اللوحة الام أيضًا دورًا هامًا في استهلاك الطاقة وتبريدها. تعتمد اللوحة الأم على تصميم الدوائر المتكاملة و المكونات الإلكترونية الفعالة من حيث استهلاك الطاقة للحفاظ على كفاءة النظام وتجنب ارتفاع درجة الحرارة الزائدة التي قد تؤثر على أداء الكمبيوتر.

في النهاية ، فإن اللوحة الأم تمثل ركيزة أساسية لأي نظام كمبيوتر، حيث تجمع بين المكونات وتوفر التواصل والتكامل السلس بينها. بفضل التطور التكنولوجي المستمر، نشهد تحسينات مستمرة في أداء وإمكانيات اللوحات الأم، مما يساهم في تحقيق تجربة استخدام أفضل وتطوير أنظمة كمبيوتر أكثر قوة وفعالية.