Hauptplatine

Hauptplatine aus dem Jahr 2004 (ASRock K7VT4A Pro)

Die Hauptplatine (englisch mainboard, auch motherboard) ist die zentrale Platine eines Computers. Auf ihr sind die einzelnen Bauteile wie Hauptprozessor (CPU), Speicher, der BIOS-Chip mit der integrierten Firmware, Schnittstellen-Bausteine und Steckplätze für Erweiterungskarten montiert; die dafür notwendigen Leiterbahnen sind auf mehrere Lagen (Layer) aufgeteilt.

Aufgaben

Die Hauptplatine beinhaltet Steckplätze für den Prozessor, Speicherbausteine und Erweiterungskarten wie Grafik-, Sound- und Netzwerkkarten sowie Bausteine, die die Komponenten miteinander verbinden. Die ehemalige Aufteilung in eine Northbridge für die hochperformante Anbindung von Arbeitsspeicher und Grafikkarte und eine Southbridge für Festplatte, PCI-Steckplätze und Peripheriegeräte verschwindet derzeit (2010). Funktionen wie etwa der Speichercontroller sind mittlerweile in der CPU selbst integriert, weswegen ein 2-Chip-Design überflüssig wurde. Man spricht dennoch weiterhin von einer Southbridge und einem Chipsatz, obwohl es faktisch nur noch ein zentraler Baustein auf der Hauptplatine ist.

Viele ehemalige Einzelkomponenten sind heute bereits fest auf dem Mainboard integriert („onboard“), besonders Sound- und Netzwerkkarten sind praktisch ausnahmslos Standard und genügen den Anforderungen vieler Benutzer. Anders als bei Notebooks sind Onboard-Grafikkarten im Desktopbereich eher selten zu finden, obwohl sie für Bürorechner durchaus ausreichende Leistung bieten. Performantere, spieletaugliche Grafikkarten sind weiterhin nur als Steckkarte zu haben – seitens der Prozessorhersteller gibt es allerdings die Bemühung, CPU und GPU wieder zu vereinen. Insbesondere AMD hat nach der Übernahme von ATI Technologies sowohl konkurrenzfähige Prozessoren, als auch Grafikchips im Angebot, und möchte diese in der kommenden Fusion-Plattform wieder in ein Singlechip-Design packen. Bereits heute ist ein Grafikkern in vielen Intel Core-i-Prozessoren, sowie in AMDs Llano-APUs vorhanden.

Bei den Schnittstellen fand im Laufe der Zeit ebenso eine Integration auf die Hauptplatine statt. Während früher selbst Standardports wie die serielle („RS-232“) und parallele („LPT“) Schnittstelle nur über Steckkarten realisiert wurden, sind heute alle üblichen Ports schon auf dem Mainboard vorhanden. Mehrere USB-Buchsen sind fester Bestandteil eines jeden I/O-Shields, ebenso PS/2-Schnittstellen für Maus und Tastatur (teilweise nur noch als Comboanschluss), die bereits erwähnten Audio- und Netzwerkanschlüsse, und, je nach Ausrichtung des Boards, Video-, eSATA, FireWire und andere Ports. Teilweise müssen selten genutzte Anschlüsse aus Platzgründen auf Slotblenden ausgelagert werden, sodass etwa noch ein Gameport zur Verfügung gestellt werden kann. Die ehemalige Vielfalt von verschiedenen Anschlüssen für externe Komponenten ist heute völlig verschwunden und durch USB ersetzt worden.

Für interne Komponenten werden auf dem Mainboard außerdem diverse Serial-ATA-Ports („SATA“) bereitgestellt, welcher inzwischen als Standard für Festplatten und optische Laufwerke gelten kann. ATA/ATAPI („PATA“)-Schnittstellen sind, wenn überhaupt, nur noch 1x vorhanden, während früher zwei (Primary und Secondary) zum Anschluss von bis zu vier Laufwerken üblich waren. Anschlüsse für Floppy-Laufwerke sind ebenfalls nur noch auf der Hälfte der aktuellen Boards überhaupt noch vorhanden. Auch hier übernimmt ein Schnittstellentyp den Anschluss sämtlicher Komponenten, wobei auch die Substitution der Diskette durch USB-Sticks eine Rolle spielt.

Bei den Steckplätzen (engl. slots) für Erweiterungskarten verlief die Entwicklung vom XT-Bus über den ISA-Bus, den EISA-Bus, den PCI-Bus zum PCI-Express-Bus (PCIe), der gegenwärtig (2010) im Consumerbereich aktuell ist. Im Serverbereich ist PCI-X noch aktuell, wobei auch hier der Übergang zu PCIe vollzogen wird. Ferner gab es Parallelentwicklungen wie den MCA-Bus und spezielle Steckplätze für Grafikkarten wie den VLB- und den AGP-Slot. Auch diese sind inzwischen vollständig durch PCIe abgelöst.

Steckplätze werden heute fast nur noch belegt, wenn in einem Aufgabenbereich besonders hohe Leistung gefragt ist, welche von Onboard-Komponenten nicht geliefert werden kann. All diese Karten besitzen eigene Prozessoren, die den Hauptprozessor des Systems entlasten, und auf den jeweiligen Einsatzzweck optimiert sind. Onboard-Komponenten lassen Berechnungen dagegen von der CPU durchführen, weswegen ihre Performance unter Last einbrechen kann. Neben Grafikkarten sind insbesondere Festplattencontroller gängige Komponenten, die in professionellen Systemen RAID-Funktionalität für bis zu 28 SAS- oder SATA-Festplatten bieten können. Sie sind zudem bei Defekt ohne Datenverlust austauschbar, was bei Onboard-RAID nicht gegeben ist und besitzen eigene XOR-Einheiten für die Paritätsberechnung. Daneben gibt es noch Ein- oder Mehrport-Netzwerkkarten für Kupfer- und Glasfasernetzwerke, sowie Soundkarten mit umfangreichen digitalen und analogen Ein- und Ausgängen. Für Controllerkarten für antiquierte Anschlüsse wie etwa RS-232 genügt die PCI-Schnittstelle vollkommen, während aktuelle USB-3.0-Erweiterungskarten zwingend auf die hohe Datenrate von PCI-Express x1 oder höher angewiesen sind.

Bauformen

Maße aktueller Hauptplatinenstandards

Das Format der Hauptplatinen wird nach dem Formfaktor unterschieden. Seit über zehn Jahren ist das ATX-Format aktuell. Es löste seinerzeit das AT-Format ab, was diverse Umstellungen an Gehäusen, Netzteilen und Komponenten nötig machte. Es existieren diverse Variationen von ATX und AT, um auch kompaktere Geräte ohne proprietäre Formate bestücken zu können, etwa Baby AT oder µATX. Diese sind im Artikel Formfaktor (Computertechnik) aufgelistet.

Das ATX-Format sollte ab 2003 durch das damit inkompatible BTX-Format abgelöst werden, BTX konnte sich aber nicht durchsetzen und wurde 2007 wieder vom Markt genommen.

AMD hat außerdem Anfang September 2007 das DTX-Format angekündigt, das für sparsame Benutzer gedacht ist, da es kleiner und außerdem zum größten Teil ATX-kompatibel ist.

Beispiel einer ATX-Hauptplatine (2010)

ATX-Hauptplatine mit X58-Chipsatz von ASUS. Es handelt sich um ein P6T Deluxe.

Externe Anschlüsse, auch Back Panel genannt. Von links: PS2-Anschluss für Maus (jener für die Tastatur fehlt hier, er wäre violett), darunter 2xUSB; TOSLINK; HDMI-Anschluss; IEEE 1394-Anschluss, darunter 2xUSB; Analoger VGA-Anschluss, darunter DVI; RJ-45-Netzwerkanschluss, darunter 2xUSB; Analoge Ton-Ein/Ausgänge (oft konfigurierbar)

Komponenten einer Hauptplatine am Beispiel eines ATX-Boards von Asus aus dem Jahr 2010. Die Nummern beziehen sich auf die Abbildung.

Nummer	Komponente	Beschreibung
1	CPU-Sockel	Land Grid Array-Sockel, hier ein Sockel 1366 zur Montage eines Intel Core-i-Prozessors. Es ist kein Prozessor im Sockel und die Schutzkappe ist entfernt.
2	Chipsatz	Northbridge, ein Intel X58-Chipsatz (unter dem Kühlkörper).
3	Chipsatz	Southbridge, ein Intel ICH10, mittels Heatpipe mit einem Kühlkörper der Northbridge verbunden.
4	RAM-Steckplätze	Steckplätze für den Arbeitsspeicher, in diesem Fall für DDR3
5	PCI-Steckplätze	Für Erweiterungskarten.
6	PCI-Express-Steckplätze	drei PCIe-x16-Slots (lang), sowie ein PCIe-x1-Slot (kurz). Der blaue (hier rechte, in üblicher Einbauanordnung obere) Slot ist für die Grafikkarte reserviert.
7	Jumper	Kleine Kurzschlussstecker zur Aktivierung oder Deaktivierung von Einstellungen (Hier: aufheben von Spannungslimit zum übertakten).
8	Anschlüsse für Frontblende	Mit diesen werden Mainboard und Frontblende des Gehäuses verbunden: Hauptschalter, Power-Anzeige (Ein/Standby), Laufwerkaktivitäts-Anzeige. Weiterhin, sofern vorhanden, Resetknopf und der eingebaute Lautsprecher.
9	24-poliger ATX-Connector	Die Hauptstromversorgung für die Hauptplatine durch das Netzteil. Bei einigen älteren Boards nur 20-polig, die meisten Netzteile sind aber mit Steckern ausgerüstet, die beide Anschlusstypen unterstützen.
10	8-poliger ATX-Connector	Anschluss für die Stromversorgung der CPU. Bei älteren Boards oft nur 4-polig.
11	Externe Anschlüsse	Diese Anschlüsse ragen aus dem Gehäuse heraus und dienen als Anschluss für Peripheriegeräte wie Maus, Tastatur oder USB-Geräte. Siehe unteres Bild.
12	Interne USB-Anschlüsse	Über diese werden z. B. USB-Anschlüsse an der Vorderseite des Gehäuses oder ein eingebauter Speicherkartenleser mit dem Mainboard verbunden.
13	AAFP-Soundanschluss	An diesem Anschluss wird der Analogausgang des CD- oder DVD-Laufwerks angeschlossen, er dient dem direkten Abspielen von Musik-CDs.
14	Serial-ATA-Anschlüsse	Ermöglicht die Verbindung von Festplatten oder optischen Laufwerken mit der Hauptplatine
15	IDE-Anschluss	Ermöglicht ebenfalls die Verbindung von Festplatten oder optischen Laufwerken mit dem Mainboard.
16	Floppy-Disk Stecker	Ermöglicht den Anschluss der Diskettenlaufwerke. Softwareseitig wird oft nur noch ein Laufwerk unterstützt.

Weitere Bilder typischer Hauptplatinen

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  PC-XT-kompatible Hauptplatine, gefertigt mit Peripherie- und Logik-Bausteinen, wie sie bereits beim IBM PC verwendet wurden

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  Hauptplatine für 80286er CPUs, Ende der 1980er Jahre

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  Hauptplatine mit 80386DX-CPU, Anfang der 1990er Jahre

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  Mainboard vom Dell System 325P mit i386DX.

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  Hauptplatine für 80486er-CPUs.

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  Sockel-7-AT- Hauptplatine, Baujahr 1996

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  Super-Sockel-7-ATX- Hauptplatine, Baujahr 1999

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  Server-Hauptplatine für zwei AMD Opteron-CPUs

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  Hauptplatine für Sockel 775 (unterstützt Core 2 Duo/Quad), gekauft 2008, unterstützt SLI. CPU und RAM sind bereits installiert.

Weblinks

 Commons: Hauptplatine – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Hauptplatine – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Spezifikationen der einzelnen Formfaktoren (englisch)
• Aufbau und Aufgaben eines Mainboards