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Welche Komponenten umfasst ein Motherboard?

04.10.2020 - Motherboards sind vor allem als Hauptbestandteile von PCs bekannt. Ohne sie könnten die Komponenten eines Computers in Verbindung miteinander nicht funktionieren. Prozessor und Arbeitsspeicher bestimmen die Leistung des Systems maßgeblich. Weitere Bestandteile sind für eine Funktion des Computers unerlässlich und beinhalten Optionen zur Individualisierung. Weil nicht alle Modelle der Bestandteile auf jedes Motherboard passen, fällt mit der Wahl eines Motherboards zugleich eine Entscheidung für eine Leistungsklasse des Computers.

  • Ein Motherboard ist das Bindeglied zwischen allen Komponenten eines rechenintensiven Geräts. © pixabay.com / blickpixel CCO Public

    Ein Motherboard ist das Bindeglied zwischen allen Komponenten eines rechenintensiven Geräts. © pixabay.com / blickpixel CCO Public Domain

Motherboards nicht nur für den Computer

Das Motherboard – auch Mainboard oder Hauptplatine – ist im Zusammenhang mit PCs am geläufigsten. Es dient der Verbindung aller Komponenten eines Computers. Die Ausstattung des Motherboards nimmt Einfluss darauf, wie groß die Systemleistung ausfällt und wie erweiterbar sowie zukunftsfähig ein Computer ist.

Außerhalb des Einsatzes von Computern kommen zum Beispiel auch in industriellen Maschinen spezielle Arten von Motherboards zum Einsatz. Sie variieren durch die Anpassung an die jeweilige Maschine im Aufbau und in den Bestandteilen gegenüber einem PC, werden aber ebenfalls Motherboards genannt. Diese werden mit präzisen Maschinen mittels SMD-Technologie bestückt. Geräte mit dieser Technologie montieren die gewünschten Komponenten auf den Leiterplatten.

Beispiel anhand von Biegemaschinen

Durch die Bestückung mittels SMD-Technologie entstehen einerseits Motherboards, die den Gegebenheiten der Industrie gerecht werden: erhöhte Leistungsfähigkeit, verringerte Anfälligkeit auf Schäden bei Staub- und Schmutzansammlungen und die Eignung für einen intensiven Dauerbetrieb.

Andererseits werden Maschinen individualisiert, was insbesondere Industrieunternehmen mit hohen Ansprüchen in die Karten spielt. Als Beispiel dient an dieser Stelle die Biegemaschine bzw. Profilbiegemaschine mit digitaler Steuerung, die zum Formen von Blechen für Schiff- und Luftfahrt sowie die Automobilindustrie unentbehrlich ist: Durch eine individuelle Bestückung des Motherboards mit hochqualitativen Teilen lassen sich die Steuerungsprozesse optimieren. Wie wenn bei einem PC die Leistung optimiert werden sollt, wird auch bei Motherboards von Biegemaschinen der Prozessor ausgetauscht. Eine Multicore-Technologie im Motherboard ist meist der Schlüssel zu besseren Leistungen, 3D-Visualisierungen zur Verbesserung des intuitiven Arbeitens und einer beschleunigten Kommunikation der Biegeachsen mit Maschinenaufbauten.

Besonders die Formfaktoren sind bei industriellen Motherboards sehr unterschiedlich von denen für PCs, da sie für völlig andere Zwecke entwickelt werden. Zwar ist die Rolle und Grundfunktion der Motherboards dieselbe – aber mit einer Hauptplatine für ein eingebettetes System könnte man kaum einen Multimedia-PC für zuhause aufbauen.

Detaillierter Überblick am Beispiel eines PCs

Für eine detaillierte Ausführung werden am Beispiel eines Personal Computers der Aufbau sowie die Funktionsweise eines Motherboards geschildert. Ein Motherboard lässt sich immer nur mit bestimmten Modellen von Systembauteilen bestücken. Hochwertige Motherboards bringen die Grundvoraussetzungen für einen leistungsfähigen Computer mit, weil sie speziell auf die Aufnahme von Hochleistungsprozessoren zugeschnitten sind. Bei günstigeren Motherboards ist das Gegenteil der Fall. Somit bestimmt die Wahl eines Motherboards über die Möglichkeiten, den Computer unter technologischem Blickpunkt langfristig aktuell zu halten, entscheidend mit.

Die Qualität der Systembauteile mag variieren, aber die Art der Bauteile ist immer gleich. Es werden folgende Komponenten verwendet:

• Chipsatz; unterteilt in Northbridge und Southbridge

• CPU-Sockel

• Netzteilanschluss zur Stromversorgung 

• PCI-Steckplätze

• Peripherie / externe Schnittstellen

• AGP-Steckplatz

• Arbeitsspeicher

• SATA-Anschlüsse

• Batterie

Northbridge und Southbridge als Chipsatz

Der Chipsatz ist dafür verantwortlich, dass alle Komponenten des Computers miteinander kommunizieren. Anfangs noch aus vielen einzelnen Chips bestehend, wurde er im Zuge der Weiterentwicklung auf einen Northbridge und einen Southbridge reduziert. Die Leistungsfähigkeit ist trotz der Reduktion auf zwei Einzelchips gestiegen. In einigen Motherboards werden Northbridge und Southbridge in einem Chip verbaut, aber aus Gründen der Wärmeentwicklung ist eine Trennung beider Chips üblicher.

Northbridge ist weitaus leistungsfähiger als Southbridge. Daher sind die Hauptaufgaben des Northbridge die schnelle Datenverarbeitung zwischen Prozessor und Festplatte, während der Southbridge primär der Steuerung externer angeschlossener Geräte und der Schnittstellen dient.

CPU-Sockel

Auf dem CPU-Sockel wird der Prozessor angebracht, der DAS Bauteil für Leistungsfähigkeit ist. Wer einen schwachen Prozessor durch einen leistungsfähigen ersetzen und damit die Leistung des PCs optimieren möchte, muss auf die Passform des CPU-Sockels achten. Die CPU-Sockel nehmen einige Prozessoren nicht auf. Durch Kompatibilitätslisten im Internet lässt sich in Erfahrung bringen, welche Prozessoren zum CPU-Sockel des eigenen Motherboards passen. Idealerweise wird schon beim Kauf des Motherboards berücksichtigt, eine Variante zu wählen, die mit ihren Anschlüssen hochwertige Prozessoren aufnimmt. Bei geringeren Ansprüchen kann in diesem Punkt gespart werden.

In die Wahl eines Prozessors fließen die Anzahl der Kerne, die Sicherheit und die Integration einer leistungsstarken Grafikdarstellung als Kaufkriterien ein. Vier- und Sechskernprozessoren genügen bereits für alltägliche Anwendungen. Acht bis 16 Kerne werden bei beruflicher Nutzung notwendig; vor allem bei der Video- und Audiobearbeitung. In puncto Sicherheit gelten AMD-Prozessoren als vorteilhaft. Die größte Sicherheit gewährleisten aber nach wie vor nur Updates der Betriebssysteme und sonstige Vorkehrungen zur IT-Sicherheit. Handelt es sich um einen Grafikprozessor, so können sich Personen unter Umständen den Kauf einer Grafikkarte sparen.

PCI-Steckplätze

Die älteren PCI-Steckplätze werden von den schnelleren PCIe-Anschlüssen abgelöst, was zu einer Beschleunigung in der Datenübertragung führt. © pixabay.com / Wikimedialimages CCO Public DomainDie älteren PCI-Steckplätze werden von den schnelleren PCIe-Anschlüssen abgelöst, was zu einer Beschleunigung in der Datenübertragung führt. © pixabay.com / Wikimedialimages CCO Public Domain

Die PCI-Steckplätze werden allmählich von den PCIe-Steckplätzen abgelöst. Der neue Standard PCI-Express wartet mit höheren Datenübertragungsraten auf. An den PCI-Steckplätzen erweitern Nutzer das System. TV-Karten, Soundkarten und andere Erweiterungen, die einen PCI-Anschluss haben, lassen sich anbringen. Gleiches gilt für Festplatten, wenngleich ein PCI-Anschluss bei Festplatten nur vereinzelt vorhanden ist.

In den meisten Motherboards wird in lange und kurze PCI-Steckplätze unterteilt. Die längeren dienen aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit dem Anschluss von Festplatten, Grafikkarten und anderen größeren Systemteilen. Die kürzeren Steckplätze sind vor allem für besagte Sound- und TV-Karten.

Arbeitsspeicher

Leistungsfähigkeit eines Computers geht. Der Arbeitsspeicher ist dafür verantwortlich, Daten zwischenzuspeichern und sie während der Arbeit direkt verfügbar zu machen. Je höher der Arbeitsspeicher, umso schneller sind die Daten verfügbar. Frühere Minima von 2 oder 4 GB sind nicht mehr zeitgemäß. Heutzutage beginnen Arbeitsspeicher ab 8 GB, womit Office-Anwendungen, das Surfen und Filme schauen einwandfrei funktionieren. Für die Durchführung komplexer Anwendungen, wie neue Computerspiele, Designarbeiten, Programmierung sowie komplexe Software sind 16 GB Arbeitsspeicher aufwärts das Minimum. Bei der Wahl eines Arbeitsspeichers für das Mainboard ist auf eine Übereinstimmung zwischen beiden zu achten. Der Speichertakt und Speicherbaustein von Arbeitsspeicher sowie Motherboard müssen sich gegenseitig unterstützen, damit der Arbeitsspeicher im Motherboard funktioniert.

SATA-Anschlüsse

Die SATA-Anschlüsse sind die für Festplatten üblichen Slots. SSD-, HDD- und Hybrid-Festplatten werden hier angeschlossen. Sollte eine fehlerhafte Festplattenerkennung vorliegen, sind nach einer Diagnose mittels Software die Ursachen im Motherboard zu suchen. Oftmals ist bei Fehlern am Motherboard die falsche Festplattenwahl verantwortlich. Wie beim Prozessor verfügt das Motherboard über spezielle Anschlüsse. Zwar ist es von neueren zu älteren Festplattentypen abwärtskompatibel, aber sobald in ein Motherboard von vor zehn oder 20 Jahren eine hochmoderne SAS-Festplatte eingefügt wird, wird es kompliziert. Folglich ist auf eine Übereinstimmung der Anschlüsse an Festplatte sowie Motherboard Rücksicht zu nehmen.

Weitere Bestandteile 

Die weiteren Bestandteile sind teils selbstverständlich (z. B. Netzteilanschluss für Stromversorgung, Batterie), teils individuell. Der individuelle Charakter spiegelt sich gut in der Peripherie wider: Welche Anschlüsse sind vorhanden? Welchen Standard weisen die Anschlüsse auf? Gute USB-Anschlüsse zeichnen sich mindestens durch den Standard 4.0 aus. Aktualität bedingt höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten und / oder einen geringeren Stromverbrauch. Beste Motherboards haben hochaktuelle Anschlüsse.

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