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Una scheda madre (plurale schede madri^[1]) detta anche scheda di sistema, in lingua inglese motherboard ("scheda madre") mainboard ("scheda principale"), o meno conosciuta come planar board (scheda piana), abbreviata MB, M/B, mobo, in elettronica e informatica, è un tipo di scheda elettronica principale, raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica e i collegamenti di interfaccia tra i vari componenti interni principali di un personal computer come memoria e le altre schede elettroniche montate o alloggiate sopra, comprendendo anche i bus di espansione e le interfacce verso le periferiche esterne.

Descrizione |

È responsabile dunque della trasmissione e temporizzazione corretta di molte centinaia di segnali diversi, tutti ad alta frequenza e sensibili ai disturbi, tra processore e RAM, schede di espansione e periferiche esterne attraverso i vari bus di sistema. La sua buona realizzazione è quindi un fattore chiave per le prestazioni e l'affidabilità dell'intero computer.

È composta da un circuito stampato estremamente complesso, ricavato da un sandwich di strati di vetronite e rame: generalmente una scheda madre può avere dai quattro a sei strati di rame. In questi sono ricavate le piste che collegano i componenti, che devono essere calcolate con molta cura: alle frequenze normalmente adoperate dalle CPU e dalle memorie RAM in uso oggi, infatti, la trasmissione dei segnali elettrici non si può più considerare istantanea ma deve tenere conto dell'impedenza propria della pista di rame e delle impedenze di ingresso e di uscita dei componenti connessi, che influenzano il tempo di volo dei segnali da un punto all'altro del circuito.

Su questo circuito stampato vengono saldati una serie di circuiti integrati, di zoccoli e di connettori; gli integrati più importanti sono il chipset che svolge la gran parte del lavoro di interfaccia fra i componenti principali e i bus di espansione, la ROM (o PROM, EEPROM o simile), il Socket per il processore e i connettori necessari per il montaggio degli altri componenti del PC e della espansione. La struttura attuale delle schede di sistema dei computer è il frutto di un'evoluzione tecnologica che ha portato a definire un'architettura di sistema valida, in linea di massima, per tutti i sistemi di classe personal computer o di potenza paragonabile. Chiaramente, i server, i blade server o le workstation hanno schede madri specifiche, così come i telefonini o i dispositivi mobili. Infine, qualsiasi apparato informatico o elettronico contiene una scheda madre.

Formati standard |

Il processo di standardizzazione ha interessato non solo il progetto elettronico, ma anche e soprattutto la forma, le dimensioni e il posizionamento dei componenti: nel tempo si sono affermati alcuni formati standard a cui si sono conformati tutti i produttori. Nel campo dei personal computer IBM compatibili è stata la Intel a giocare un ruolo chiave, imponendo i due formati ATX e BTX. Dopo una iniziale diffusione di schede madri in formato BTX, ad oggi lo standard ATX, anche nelle sue varianti, è quello più diffuso.

Elenco principali formati schede madri

Nome	Size (mm)
WTX	(356×425)
AT	(350×305)
Baby-AT	(330×216)
BTX	(325×267)
ATX	(305×244)
SSI CEB	(305x267)
EATX (Extended)	(305×330)
LPX	(330×229)
microBTX	(264×267)
NLX	(254×228)
Ultra ATX	(367×244)
microATX	(244×244)
DTX	(203×244)
FlexATX	(229×191)
Mini-DTX	(203×170)
EBX	(203×146)
Mini-ITX	(170×170)
EPIC (Express)	(165×115)
Mini ATX	(150×150)
ESM	(149×71)
Mini-STX	(140×147)
Nano-ITX	(120×120)
COM Express	(125×95)
ESMexpress	(125×95)
ETX	(114×95)
XTX	(114×95)
NUC	(102×102)
Pico-ITX	(100×72)
PC/104 (-Plus)	(96×90)
ESMini	(95×55)
SMARC	(82×80)
Qseven	(70×70)
mobile-ITX	(60×60)
CoreExpress	(58×65)

Esistono anche altri componenti della scheda madre:

Di seguito una serie di formati ATX e BTX ed altre varianti:

• 
  ATA Controller - può essere definito da ATA (Advanced Technology Attachment) Interface Controller è un collegamento che permette lo scambio dei dati tra il resto del computer e hard disk.


• 
  PC/XT - Il formato originale creato da IBM per il suo primo personal computer, l'IBM-PC. È stato adottato dalle schede madri di un gran numero di cloni, poiché non era coperto da copyright, e divenne per questo uno standard de facto.


• 
  AT (Advanced Technology) - Anche questo secondo formato divenne molto popolare, soprattutto per le schede madri 386. Ora è obsoleto, ma è stato la base per lo sviluppo dell'ATX.


• 
  Baby AT - Il successore IBM del formato AT. Funzionalmente del tutto equivalente, era però molto più piccolo e guadagnò seguito rapidamente; le schede madri che lo adottavano non avevano interfaccia AGP.g


• 
  ATX - nato a partire dal Baby AT, è a tutt'oggi il formato di scheda madre più comune in commercio.


• 
  ETX, usato nei sistemi embedded e nei computer monoscheda.


• 
  Mini-ATX - quasi identico all'ATX, ma leggermente più piccolo.


• 
  MicroATX - un ATX ridotto, con tre soli slot di espansione PCI o PCI express.


• 
  ATA Controller - può essere definito da ATA (Advanced Technology Attachment) Interface Controller è un collegamento che permette lo scambio dei dati tra il resto del computer e hard disk.


• 
  FlexATX - una variante di microATX che permette maggior flessibilità nel progetto della scheda madre e nel posizionamento dei componenti.


• 
  LPX - Questo formato è basato su un progetto Western Digital, e permette di usare case più sottili spostando le schede di espansione su un riser (in sé una speciale scheda di espansione) disponendole parallele alla scheda madre anziché perpendicolari. Di solito viene adottato solo dai grandi produttori OEM.


• 
  Mini LPX - un sottoinsieme delle specifiche LPX.


• 
  NLX - un tipo di formato a basso profilo, che prevede un riser per le schede di espansione. È stato ideato per assecondare le richieste del mercato per PC piccoli, ma non ha mai guadagnato molta popolarità.


• 
  BTX (Balanced Technology Extended) - uno standard recente, proposto da Intel come possibile successore dell'ATX.


• 
  microBTX e picoBTX - sottoinsiemi più piccoli del BTX.


• 
  Mini-ITX - Un formato di scheda madre molto piccolo ad alta integrazione, introdotto da VIA e pensato per thin client, chioschi elettronici e set-top box.


• 
  


• 
  Nano-ITX - Altro formato di scheda madre molto piccolo ad alta integrazione, introdotto da VIA e pensato per thin client, chioschi elettronici e set-top box. Utilizza processori Via C7 o Eden. Le dimensioni sono di 12 cm per ogni lato.


• 
  Pico-ITX - Formato di scheda madre molto piccolo ad alta integrazione, introdotto da VIA nel 2007 e pensato per thin client, chioschi elettronici e set-top box. Utilizza processori Via C7 o Eden. Le dimensioni sono di 10x7,2 cm di lato.


• 
  WTX (Workstation Technology Extended) - un formato grande, molto più dell'ATX, ideato per schede madri di server e workstation multiprocessori di fascia alta.

ATA Controller |

Il componente ATA Controller può essere definito da ATA (Advanced Technology Attachment) Interface Controller ed è un collegamento che permette lo scambio dei dati tra il resto del computer e hard disk. Si trova sulla scheda madre spesso fra l'Analog Telephone Adapter e il Coin Cell.

Connettore Floppy |

L'interfaccia del disco floppy utilizza un cavo che è notevolmente strano e unico. È simile al cavo IDE standard in quanto è di solito un cavo piatto e nastro a nastro. È inusuale in termini di numero di connettori che ha e come viene utilizzato per configurare l'impostazione dei dischi floppy nel sistema.

CPU Fan Connection |

Il connettore di CPU Fan si trova nei PC tipici che dispongono di una singola CPU e di un dissipatore montato sopra di esso con un ventilatore su cui il ventilatore è collegato. L'importanza dell'header serve per rilevare se il ventilatore è in funzione. Se rileva che il ventilatore non è in esecuzione o non funziona correttamente, il sistema verrà disattivato o si rifiuterà di avviare il sistema per proteggere la CPU dal surriscaldamento.

Coin Cell CMOS Backup Battery |

Coin Cell CMOS Backup Battery o Coin Cell Battery è una cella di pulsanti ed è una piccola batteria a singola cella modellata come cilindro tipicamente da 5 a 25 mm di diametro e da 1 a 6 mm di altezza, come un pulsante su un indumento. Un metallo può formare il corpo inferiore e il terminale positivo della cella. Il cappuccio superiore isolato è il terminale negativo.

P4 Power Connector |

Il connettore P4 è un cavo di alimentazione da 12V utilizzato con schede madri con processore Intel Pentium 4 o successivo. Oggi, il connettore è un connettore di alimentazione standard e viene utilizzato con entrambe le schede madri Intel e AMD. Come si vede nell'immagine, il cavo P4 ha due fili neri che servono da terra e due fili gialli che sono + 12VDC e si collegano a una connessione a quattro pin sulla scheda madre.

USB Header |

Header dell'USB o semplicemente USB Header è un gruppo di pin, tipicamente su una scheda madre di computer o scheda di espansione, a cui può essere collegato un cavo USB interno per fornire un USB supplementare.

12/24-Pin Connettore Motherboard Power |

Il Connettore Motherboard Power (Motherboard Power Connector) si trova sulla scheda madre.Èuna delle connessioni più importanti del PC è quella tra l'alimentatore e la scheda madre. È attraverso questa connessione (o insieme di connessioni) che le varie tensioni e altri segnali vengono inviati tra questi due importanti dispositivi. (Potrebbe essere necessario familiarizzarsi con questi segnali nella sezione sulle funzioni di alimentazione se necessario.) I fattori di forma differenti utilizzano diversi numeri, tipi, forme e dimensioni dei connettori tra l'alimentatore e la scheda madre.

Serial Port |

Sulla scheda madre, una porta seriale è un'interfaccia seriale di comunicazione attraverso la quale le informazioni trasferiscono o escono un bit alla volta (in contrasto con una porta parallela). Durante la maggior parte della storia dei personal computer, i dati sono stati trasferiti tramite porte seriali a dispositivi come modem, terminali e periferiche diverse.

Componenti di una scheda madre |

I componenti di una scheda madre possono variare a seconda di che tipo di computer si sta considerando: nel seguito di questa descrizione faremo riferimento a una generica scheda madre per personal computer.

• 
  Socket (CPU), è una parte fondamentale del computer che accoglie la CPU. Nelle schede embedded (o in quelle vecchie e molto economiche) è assente, e il processore è saldato direttamente sullo stampato. Lo zoccolo (socket) può essere di tipo PGA o LGA. Nel caso di processori di tipo PGA, i pin di interconnessione risiedono sulla parte inferiore della CPU. Se il socket è di tipo LGA (ovvero Land Grid Array) i pin risiedono sul socket ed è necessaria una piastra di caricamento per tenere in posizione la CPU dato che, a differenza delle CPU PGA, non è tenuta in posizione dai piedini che vanno ad incastrarsi nel socket. La soluzione LGA è adottata da diverso tempo da Intel con molti dei suoi processori Pentium IV, Core, entrambi interfacciati con 775 pin. A differenza di Intel, la rivale AMD ha adottato più tardi soluzioni LGA con l'avvento dei processori Athlon FX serie 7x interfacciati con 1207 pin alla scheda madre.


• 
  RAM (Random Access Memory), può essere di diversi tipi, esistono vari tipi di RAM diffusi dalle industrie sin dai primi anni ottanta. Attualmente (2006) le schede madri in commercio adottano slot DDRAM, evoluzione delle precedenti SDRAM, che a loro volta erano derivate dalle SIMM e SIPP presenti sulle macchine che montavano processori compatibili con l'80386.


• 
  Chipset: l'insieme di chip che si occupano di smistare e dirigere il traffico di informazioni passante attraverso il Bus di sistema, fra CPU, RAM e controller delle periferiche di input/output (come Floppy disk, Hard disk ecc.).


• 
  ROM (Read Only Memory), è la piccola memoria presente su tutti i personal computer, che in alcuni casi può essere riprogrammata,(può essere PROM, EEPROM, flash o altro) contenente l'Uefi della scheda madre. L'Uefi è un tipo di firmware dalle funzionalità molto limitate. Le sue funzioni sono essenzialmente tre: eseguire il controllo dell'hardware all'accensione (il POST, Power On Self Test), eseguire alcune istruzioni basilari per il controllo dell'hardware stesso e caricare il sistema operativo.


• 
  CMOS, piccola memoria RAM, in cui sono memorizzate le impostazioni dell'Uefi. Il CMOS è un semiconduttore che richiede pochissima energia per funzionare. Quando il computer viene spento, per mantenere memorizzate le impostazioni dell'Uefi, utilizza una piccola batteria al litio (cr2032, output 3v).


• 
  Il bus di espansione. Si tratta di un collegamento dati generico punto-multipunto, progettato per permettere di collegare alla scheda madre delle altre schede di espansione alloggiate su connettori (slot), che ne estendono le capacità. Attualmente il tipo di bus più diffuso è il bus PCI, destinato nel tempo a lasciare strada alla sua estensione PCI Express, più veloce e più semplice elettricamente. In linea di principio ad un bus può essere collegato hardware di ogni tipo: schede video aggiuntive, schede audio professionali, schede acquisizione dati, unità di calcolo specializzate, coprocessori: nella pratica si ricorre ad una scheda di espansione su slot interno solo per hardware che ha bisogno di una collaborazione estremamente stretta con la CPU o con la memoria RAM; per le espansioni hardware meno critiche si sfruttano le connessioni "lente" (USB, seriali ecc.). Fa parte del bus PCI anche lo slot AGP, dedicato alla scheda video, che è uno slot PCI dotato di alcuni comandi aggiuntivi separati e di una trasmissione dati privilegiata; anche le interfacce AGP sono destinate ad essere sostituite dagli slot PCI Express, perfettamente in grado di fare da ponte fra la scheda grafica e il resto del sistema.

Onboard Wireless Chipset |

È un chip che è montato direttamente sulla scheda a circuito stampato (PCB). Dopo che i fili sono collegati, un glob di epoxy o di plastica viene utilizzato per coprire il chip e le sue connessioni. Il processo di incollaggio automatico a nastro (TAB) viene utilizzato per inserire il chip sulla scheda.

Altri tipi di schede madri |

Le console per videogiochi, come i primi home computer, sono costituite da una scheda madre custom (personalizzata) e il firmware memorizzato nella loro ROM non è un BIOS, ma integra una parte del sistema operativo della console stessa (l'altra parte è memorizzata sul supporto del gioco, CD-ROM o DVD); inoltre non hanno bus di espansione interni e il processore è saldato direttamente sul circuito stampato.

Dispositivi industriali o molto miniaturizzati, che possono fare a meno delle caratteristiche necessarie nei comuni PC, possono essere assemblati attorno a un core module, che è un tipo di scheda madre molto piccola comprendente esclusivamente processore, RAM e chipset, che dialoga con l'esterno attraverso un connettore dedicato o una sola interfaccia (di rete, USB o altro): generalmente la ROM contiene già tutto il software necessario per il funzionamento e non è necessario caricare nulla all'avvio.

Invece nel caso dei supercomputer, dei mainframe e dei server a più vie di fascia alta ed altissima, l'hardware è costituito da più schede con processori e chipset indipendenti che comunicano fra loro in una struttura a cluster: non c'è più una singola scheda che sia "madre", cioè più importante delle altre, ma sono tutte sullo stesso piano.

Anche molte apparecchiature elettroniche, quali strumenti di misura, calibratori, o generatori di segnali elettrici, possono essere costituite da una scheda principale sulla quale risiede il microprocessore, collegata ad altre aventi funzioni varie.

Note |

Voci correlate |

• Microprocessore


• Advanced Configuration and Power Interface


• Scheda elettronica


• Scheda figlia

Altri progetti |

• 
  Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su scheda madre
  

Collegamenti esterni |

• [1]

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V · D · M Componenti basilari dei computer
Drive · Periferiche
Dispositivi di ingresso	Tastiera · Dispositivo di puntamento (Joystick · Penna ottica · Mouse · Touchpad · Trackball · Trackpoint · Gamepad · Tavoletta grafica) · Microfono · Scanner · Webcam
Dispositivi di uscita	Monitor · Altoparlanti · Stampante · Plotter
Dispositivi di ingresso e uscita	Modem · Schermo tattile · Stampante multifunzione
Porte	Ethernet · Firewire (IEEE 1394) · Porta parallela · Porta seriale · USB (Universal Serial Bus)
Schede elettroniche	Scheda madre · Daughterboard · Scheda di rete · Scheda video · Scheda di acquisizione video · Scheda audio
Processore	CPU · Coprocessore (Coprocessore matematico · Graphics Processing Unit · DSP)
Memoria	Memoria primaria RAM · ROM · Memoria cache Memoria di massa Memoria flash Scheda di memoria · Unità a stato solido · Chiave USB Memoria magnetica Disco rigido · Floppy disk Dischi ottici CD · DVD · Blu-ray Disc

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