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 Zwei-Chip-Design überflüssig wurde. Manche sprechen 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. Schnellere, 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 Einzel-Chip-Design packen. Bereits heute ist ein Grafikkern in vielen Intel Core-i-Prozessoren sowie in AMDs Llano-APUs vorhanden.
Auch bei den Schnittstellen fand im Laufe der Zeit eine Integration auf die Hauptplatine statt. Während früher selbst Standard-Anschlüsse wie die serielle („RS-232“) und parallele („LPT“) Schnittstelle nur über Steckkarten realisiert wurden, sind heute alle üblichen Ports schon auf der Hauptplatine vorhanden. Mehrere USB-Buchsen sind fester Bestandteil eines jeden I/O-Shields, ebenso PS/2-Schnittstellen für Maus und Tastatur (teils nur noch als Comboanschluss), die bereits erwähnten Audio- und Netzwerkanschlüsse, und, je nach Ausrichtung des Boards, Video-, eSATA, FireWire und andere Ports. Mitunter 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 ein Standard für Festplatten und optische Laufwerke ist. ATA/ATAPI („PATA“)-Schnittstellen sind, wenn überhaupt, nur noch einmal 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 Hauptplatinen 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 nichtprofessionellen ("consumer") Bereich 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 Leistung unter großer Belastung des Rechners 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 möglich 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 auf die hohe Datenrate von PCI-Express x1 oder höher angewiesen sind.
Bauformen
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)
| 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 und werden über das I/O Shield an das Gehäuse angepasst. 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 werden die Sound Ein- und Ausgänge des Frontpanels angeschlossen. |
| 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 -
AT-Hauptplatine für 80286er CPUs und 16-Bit-ISA-Steckplätzen, Ende der 1980er Jahre -
80286er Baby-AT-Hauptplatine von 1988 -
Hauptplatine mit 80386DX-CPU im AT-Format, Anfang der 1990er Jahre -
Mainboard vom Dell System 325P mit i386DX im LPX-Format, Steckplätze nur über LPX-Riser-Karte, Baujahr 1990 -
AT-Hauptplatine für 80486er-CPUs. -
Sockel-7-AT-Hauptplatine, mit Längsregler für CPU-Spannungen, Baujahr 1996 -
Super-Sockel-7-ATX-Hauptplatine, mit Abwärtswandler für CPU-Core-Spannung, Baujahr 1998 und 1999 -
Nur vierlagige ATX-Hauptplatine mit Sockel-462 für AMD-CPUs und SiS735-Chipsatz in einem Chip, Baujahr 2001 -
Server-Hauptplatine für zwei AMD Opteron-CPUs -
BTX-Format mit Socket AM2 -
ATX-Hauptplatine für Sockel 775 (unterstützt Core 2 Duo/Quad), 2008, unterstützt SLI. CPU und RAM sind bereits installiert. -
ATX – abgedeckter Socket 1155 – die Nordbridge und meist auch eine GPU sind in dieser Architektur in die CPU integriert, PCI und PCIe 1x und 16x, DDR3-RAM, 2011 -
Mini-ITX-Board, CPU und Chipsatz passiv gekühlt 2008 -
Nano-ITX Board mit abgenommenen Kühlkörpern, S0-RAM-Sockel, CPU aufgelötet 2008 -
Pico-ITX board mit abgenommenen Kühlkörpern, CPU aufgelötet 2008
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