Das Mainboard

Als zentrales Objekt steht nicht nur im Klassik PC ohne Zweifel die CPU. Nun macht die CPU alleine noch keinen Computer, und würde vermutlich auch nur im Gehäuse nutzlos herum klappern. Wir brauchen also auch ein passendes Mainboard, die Hauptplatine verbindet die CPU mit allen weiteren Komponenten. Letztendlich muss das Mainboard auch noch in das Gehäuse passen.

CPU Sockel / Mainboards

Jede Hauptprozessor Serie hat einen oder mehrere Sockel oder Slots. Ein Mainboard muss dazu passen, hier bestimmt sich viel über die weitere Bestimmung eines Klassikrechners. In frühen Zeiten wurden deshalb Boards und Prozessoren immer gleich als Paket verkauft, daher sollte man darauf achten CPUs der 8086/88 Generation über 286er bis hin zu 386er komplett mit Mainboard zu erstehen.

Hier eine kleine Liste von veralteten Sockeln

CPU Sockel und Steckplätze Bild 1/12
Der Sockel 1 ist für die erste Generation an 486er Prozessoren und erlaubt den Einbau von DX/SX mit 5 Volt

Diese Liste macht deutlich, dass in etwa 10 Jahren Computergeschichte viel passiert ist. Jüngere Mainboards bieten neben den Annehmlichkeiten des ATX Formats vor allem mehr und leistungsfähigere Anschlüsse. Hat ein Sockel 1 Mainboard meist keinen Festplattenkontroller, hat man mit einen Sockel 478 die Möglichkeit sehr schnelle und große Platten ohne Zusatzhardware anzuschließen.

Man muss aber beachten das gerade bei den jüngeren Platinen nicht ein Sockel X CPU in ein Sockel X Mainboard passt oder optimal läuft. Mit anderen Worten es muss geprüft werden ob der Chipsatz passt und die nötigen Spannungen für den Prozessor bereitgestellt werden können. Ein AMD K6 ist dabei ein Harmloses Beispiel, manche benötigen 100 MHz Frontsidebus, besitzt man ein Mainboard das dies nicht leisten kann, kann man ihn zur Not auch mit weniger betreiben, der interne Takt kann meist angepasst werden, die CPU lässt das zu. Performaceverluste sind da, aber nicht dramatisch. Eine andere Geschichte sind z.B. Slot 1 Prozessoren. Ein Pentium 2 mit 400 MHz hat einen festen Multiplikator von 4 und braucht 100 MHz Frontsidebus (4x100=400). Baut man ihn in ein älteres Mainboard ein, mit nur 66 MHz erhält man nur den Bruchteil seiner Leistung (4x66=266). Noch schlimmer sind späte Slot 1 Prozessoren, durch andere Spannungsanforderungen sind diese zwar Mechanisch, aber nicht Elektrisch kompatibel. Bei den späteren Sockeln verschärft sich dieses Problem Zusehens. Der Sockel A erlebte gleich mehrere Prozessor Generationswechsel. Zumindest nach unten sind die Platinen aber kompatibel.

Die jüngeren Boards haben zudem ein ganz anderes Problem. Sie sind gerne defekt. Wer nach gebrauchten Sockel 478 oder A Platinen sucht, wird feststellen das die gebraucht Auswahl doch begrenzt ist, obwohl beide Plattformen sehr populär waren. Die Preise sind zur Leistung relativ hoch, gerade bei Markenplatinen. Unter anderem liegt das daran das die passenden Prozessoren sehr viel Strom verbraucht haben und eine hohe Abwärme produzierten. Eine wichtige Komponente auf einem Mainboard ist ein Kondensator. Fataler Weise mindert die Wärme seine Lebensdauer erheblich. Hinzu kommt das die Platinen sehr massenhaft und teils billigst hergestellt wurden, wobei minderwertige Komponenten zum Einsatz kamen. Die Folge ist eine hohe Sterblichkeit unter diesen Platinen gewesen. Ein Wechsel defekter Kondensatoren erfordert viel Erfahrung beim Löten.

Ein anderer Tod lauert vor allem auf Platinen der 386 und 486 Generation. Auch sie sind selten geworden, ein großer Teil ist einfach aus Altersgründen entsorgt worden, aber auch gelagerte Platinen sind häufig nicht mehr zu gebrauchen. Häufig wurden kleine Akkus auf den Platinen verlötet um die BIOS Einstellungen zu speichern, über die Zeit gehen die kaputt und laufen aus, wobei meist die Platine angegriffen wird, und diese damit nutzlos wird.

Ansonsten gibt es beim Thema Chipsatz 1.000 Meinungen. Der Chipsatz verbindet im Prinzip den Prozessor mit der Außenwelt, es gab im Laufe der Zeit etliche Hersteller, waren die Unterschiede in den Anfangsjahren noch gering, so fielen einige Firmen durch schlechte Chipsätze in den Jahren auf. Prinzipiell kann man bei einem Intel Prozessor auch zu einem Intel Chipsatz raten, auch wenn diese teils konservativ sind, haben sie sich einen guten Stabilitätsruf verdient.

Cache

Auf Mainboards mit 386, 486, Pentiums und anderen Sockel 7 Prozessoren ist meistens ein Zwischenspeicher verbaut, die Cache Module: das sind kleine Bausteine, zwischen Arbeitsspeicher und CPU. Fehlen sie, verliert man viel Performance. An sich sind so viel als möglich empfehlenswert. Man fügt zusätzliche Module hinzu indem man sie Kerbe an Kerbe reinsetzt. Sockel und auch Baustein haben eine kleine (manchmal nur angedeutete) Kerbe. Dann einfach reindrücken.

Auch die Cachebausteine müssen gejumpert werden. Dazu muss man Anzahl und Größe wissen. Die Bausteine werden meist zu viert eingesetzt, Es sind auch oft Einzelsockel vorhanden. Hier kommen Dirty Tag Rams rein. Das sind normale Cachebausteine, die zur Verwaltung der anderen missbraucht werden. Sie dienen der Geschwindigkeitssteigerung. Cachemodule bekommt man nur noch auf den Flohmarkt, Ebay oder den Elektronikschrottlager von jemanden.

Bei Pentium Rechnern sind auch Module, die aussehen wie ein Speichermodul, üblich. Neuere CPUs besitzen diesen Zwischenspeicher im Gehäuse oder im Kern. Beachtenswert ist die Cacheable Area. Ist ein Cache nicht groß genug, aber sehr viel Arbeitsspeicher verbaut, kann es sein, dass nicht der gesamte Speicher abgedeckt zwischengespeichert werden kann. Je nach Anwendung kann das ein Problem sein.

Cachefeld, oben belegt unten frei.

Die Bauform: AT, ATX & Seltsamkeiten

Eine der wichtigsten Entscheidungen für einen Klassik-PC betrifft die Bauform. Neben herstellerspezifischen Formaten gibt es zwei Standards. Der Ältere ist der AT Standard, der neuere ist heute noch der aktuelle ATX Standard Familie. Worin unterscheiden die sich? Zum einen ist das Mainboard im Gehäuse um 90 Grad gedreht worden. Dadurch befindet sich beim ATX Mainboard die CPU meist oberhalb der Erweiterungskarten, beim AT ist sie daneben. Hat ein AT Mainboard meist nur einen Tastaturanschluss direkt auf der Platine, so gibt es beim ATX Board einen definierten Bereich für beliebige Anschlüsse.

Zudem ist auch die Stromversorgung unterschiedlich gelöst. Nicht nur die Anzahl der Stecker, sondern auch die auch die elektrische Versorgung selbst. Ein AT Netzteil wird mittels Hauptschalter an der Front ein-/ausgeschaltet. Auf dem Schalter liegen 220 Volt an, es gibt keine Stand-By Modi. Ein ATX Netzteil dagegen wird via Mainboard über einen Taster eingeschaltet und ein Netzschalter ist höchstens optional auf der Rückseite vorhanden. Dafür besteht die Möglichkeit den Computer in Stand-By zu setzen, oder nach dem Herunterfahren automatisch abzuschalten.

Der Wechsel wurde während der Sockel 7 Ära vollzogen, daher ist es bei Pentium Platinen besonders zu beachten, für welches Format diese ist. Es gibt zwar Platinen mit doppelter Stromversorgung, meist ist aber der Einbau in die andere Gehäusegeneration nicht problemfrei.

Beim ATX Format gibt es einige Unterformate, das wichtigste ist das µATX. Diese Mainboards sind etwas kürzer, bieten weniger Steckplätze. In ein µATX Gehäuse passt kein ATX Board, aber in ein ATX ein µATX.

Zu Beachten ist allerdings, das diese zwei Standards noch eine Menge Wildwuchs von Herstellern gab, gerade wenn Gehäuse kleiner waren, passten nur einige Modelle eines Herstellers, oder sogar nur eine Serie/Modell. Berühmt berüchtigt ist hier Dell, hier ist selten mit Standardkomponenten zu Rechnen. Aber auch Fujitsu-Siemens hat gerne Rechner herausgebracht, die knapp an der Standardisierung vorbeischrammten, mal lässt sich die ATX Blende nicht austauschen, mal hat das Netzteil andere Maße.

Formfaktoren Bild 1/3
AT Board

Das Gehäuse vorbereiten.

Auf dem Boden/rechten Wand, sollten einige Löcher sein; Entweder für Plastikabstandhalter oder für Schraubgewinde. Jetzt sollte man vergleichen ob das Mainboard die Löcher ebenfalls vorhanden sind, falls das der Fall ist sollte man die Löcher mit den Befestigungsmaterial bestücken. Umso mehr möglich sind, umso stabiler ist das Board später befestigt, man sollte aber keine Löcher bestücken, für die es keine Mainboardgegenstück gibt. So verhindert man Spannungen und Kurzschlüsse. Hat man allerdings ein Loch im Mainboard, zu den es kein Gehäusegegenstück gibt, so kann man einfach Plastikabstandhalter nehmen, die kürzer sind, bzw. lange kürzen.


Die klassischen Mainboardhalter (v.l.n.r.):
Schraubgewinde mit Schraube,
Mainboardabstandshalter,
Mainboardhalter.

Nun setzt man das Mainboard so rein, das der Tastaturanschluss nach hinten raus geht und auch an dem passenden Öffnung sitzt. Bei ATX Mainboards sollte man sich zusätzlich vergewissern, das die ATX Anschlussblende richtig sitzt, und zum Mainboard passt.

AT

In der Nähe des Tastaturanschlusses ist meist auch der AT Stromanschluss, hier kommen die beiden großen Stecker vom Netzteil hinein, und zwar so dass die schwarzen Kabel in der Mitte sind.

AT Stromstecker Bild 1/3
Ein AT Stromanschluss.

ATX

Der ATX Stromstecker ist verpolungsfrei, er kann nicht verkehrt herum eingesetzt werden. Er besitzt auf einer Seite eine Einrastfunktion, so sieht man die richtige Seite sofort. Achtung heutige ATX Netzteile besitzen einen 24 poligen Stecker, ältere 20 polige Mainboards benötigen unter Umständen einen Adapter, meistens lässt sich aber bei diesen Netzteilen die letzten 4 Pole entfernen.


ATX Stromanschluss mit 20 Kontakten.

Stecker aufsetzen, dabei Nase an Haken, und einrasten lassen.

Zusatzversorgungen

Spätere Mainboards haben noch zusätzliche Stromanschlüsse. Mit Aufkommen des Pentium 4 gab es einen neuen Versorgungsstecker, welcher allerdings selten anzutreffen ist. Meist wird ein 4 poliger Stecker bei Pentium 4 und Sockel A Mainboards verwendet. Ursprünglich war dies die Versorgungsspannung für AGP Pro Slots. Später wurde er aber zur allgemeinen Stromversorgung. Im Zweifel einfach verwenden.

ATX Stecker
Die typischen ATX Stromstecker

 Zusätzlich zu den unten genannten Anschlüssen muss bei ATX Mainboards der Power Switch (Power SW) angeschlossen werden, da sonst der Rechner nicht eingeschaltet werden kann. Man kann zwar 2 Pins des ATX Steckers kurzschließen, um das Netzteil über eine Steckdose zu starten, ich rate davon aber ab.

Frontpanel Anschlüsse

Es gibt noch einige kleine Anschlüsse für das Gehäuse auf dem Board:

  • Für die Lämpchen: Power-, Turbo- LED, teilweise Green- und Festplatten LED
  • Für Schalter: Turbo, Reset, Green
  • Für den internen Lautsprecher (Speaker)

Die Position ist nicht genormt, hier hilft nur ausprobieren, oder das Handbuchstudium. Schon sehr alte Sockel 7 Boards bieten Pfostenleisten für USB Anschlüsse, auch Pfostenleisten für Audio und andere Schnittstellen sind nicht selten.

Tipp: fehlt ein Turboschalter sollte man die Pins mit einen Jumper kurzschließen, um maximale Geschwindigkeit zu haben. Turboschalter sind für ältere Programme, die sonst zu schnell laufen würden. Übrigens ist es nicht genormt was er macht: Mal schaltet er den Multiplikator runter mal wird der Cache deaktiviert.

Tipp 2: Der Speaker hilft einen ungemein bei der Fehlersuche.

Slots / Steckplätze für Erweiterungskarten

Bezeichnet man die Steckplätze im Mainboard, hier eine kleine Auswahl dem alter nach:

8 Bit ISA

Der älteste, langsam und nur noch wenige Karten zur Auswahl

16 Bit ISA

Ein erweiterter 8 Bit Slot, recht langsam, aber viele Karten

Vesa Local Bus

Ein auf 32 Bit erweiterter 16 Bit ISA Slot, passable Geschwindigkeit, aber es gibt kaum noch Karten: Meist Grafik- und I/O Karten

EISA

Luxus ISA, vor allem in Servern und auf SCSI Boards zu finden, gute Geschwindigkeit, aber wenig Karten, weil damals teuer. In die Slots können auch normale ISA Karten gesteckt werden.

Microchannel

IBM Eigenentwicklung, nur in IBM PS/2 Rechnern zu finden, kaum Karten.

PCI

Die beste Wahl, aber nur ab Sockel 3 Boards zu finden, schnell, viele Karte, heute noch sehr verbreitet.

AGP

Spezielle Grafikkartenschnittstelle, ab Pentium 1, verbreitet bei Pentium 2 Platinen. Achtung! Die AGP 4x und 8x Karten laufen mit anderen Spannungen, und sollten keinesfalls in alte AGP Steckplätze gesteckt werden. Am sichersten geht man, wenn (alle) Kerben der Karte und Stege des Steckplatzes identisch ist. Denn Eigentlich gibt die Position von Kerbe und Steg die Spannung an. Es gab allerdings einige Karten die sich daran nicht halten. Darunter 3dfx und Nvidia TNT 2 Karten. Details siehe Wikipedia.

Notebooks: Die meisten nicht zu alten Notebooks kommen mit der PCMCIA oder auch PCCARD Schnittstelle. Dies ist eine standardisierte Schnittstelle, wo eine Reihe von Karten, am häufigsten sind dies Netzwerkkarten, Modems und andere Schnittstellenkarten, aber auch CD-ROM Laufwerke, Soundkarten und Massenspeicher, eingesteckt werden können. Diese Karten sind in der Regel Hot Plug&Play fähig, können also während des Betriebs eingesteckt werden. Unterschieden wird dabei nach der Höhe: Typ 1, 2 und 3. Typ 2 ist die normale Höhe, Typ 3 die doppelte. Typ 1 Karten sind selten, sie sind extra Flach. Ansonsten werden noch 16 und 32 Bit und die Spannung differenziert. Dabei gilt, dass man mit einer 5V und 16 Bit Typ 2 Karte am sichersten in einem alten Notebook fährt.

Batterien

Was haben Batterien mit Mainboards zu tun?? Ganz einfach, die Grundeinstellungen für den Computer werden im BIOS gespeichert, alle Einstellungen werden elektrisch gespeichert und müssen dazu mit einer kleinen Batterie oder Akku versorgt. Das Problem ist das diese Teile nicht ewig halten, folgende Lösungen gibt es:

festgelöteter Akku

Bei diesen Akkus kann es vorkommen das sie nach langer Lagerung auslaufen und die Leiterbahnen beschädigen. Deshalb immer Prüfen, da ein Austausch schwierig ist. evtl. kann man sie durch ein Akkupack austauschen. Häufig sind diese Akkus auf 386 und 486 Boards.

Akku-/Batteriepack

Sie werden über einen kleinen Stecker mit den Mainboard verbunden, falls sie leer oder beschädigt sind, kann man sie leicht austauschen. Problem: Sie sind nicht gerade billig. Man kann sie allerdings auch selber bauen. Diese Art der Stromversorgung betrifft vor allem sehr alte Boards der 486 Prozessoren und deutlich älter.

Knopfzellen

Eine Knopfbatterie sitzt in einen kleinen Sockel und kann leicht und billig (Elektronikdiscounter unter einem Euro) ausgetauscht werden. Standard spätestens ab ATX Boards, in den meisten Fällen handelt es sich um eine CR2032. Es gibt allerdings auch Geräte, vor allem Notebooks wo die Batterie an dem Mainboard festgelötet ist.

Dallas Modul

Ein kleines Bauteil (häufig Aufschrift Dallas) speichert Strom und behält alle Änderungen. Kommt bei 486 und frühen Pentium Boards öfters vor. Es stellt ebenfalls teile der Echtzeituhr bereit. Im inneren besitzt es einen Akku, ist diese defekt, kann man mit Bastelarbeit diese mit einer Knopfzelle brücken, dafür muss allerdings der vergossene Plastikmantel teilweise entfernt werden.


Gelöteter Akku

Akku Pack

Knopfzelle CR2032

Dallas Modul

Anschlüsse

Hier mal eine Auswahl, der typischen Anschlüsse die auf Mainboards vorkommen können. Die restlichen wie Grafikkartenanschlüsse spar ich mir, da es ja klar ist was da ran kommt.

USB

Allzweckport, von der Maus bis zum Laufwerk. Gibt es in verschiedenen Geschwindigkeitsstufen, welche aber alle abwärtskompatibel sind.

Serieller Anschluss / COM (25 pol.)

u.a. für alte Mäuse und Modems

Serieller Anschluss / COM (9 pol.)

u.a. für Mäuse und Modems

Gameport

für Joysticks und Gamepads, ab Vista nicht mehr funktionstüchtig

PS2 Anschlüsse

Anschluss für eine Maus, bzw. Tastatur. An jeden Port funktioniert jeweils nur das eine Gerät. Codierung: Lila Tastatur, Grün Maus.

DIN Tastaturanschluss

Für die Tastatur, per Adapter kann man auch eine PS/2 Tastatur anschließen. Nur auf AT Boards zu finden.

Paralleler Anschluss (LTP)

u.a. für Drucker und externe Laufwerke.

Sound

Die meisten Mainboards besitzen meist mindestens 3 Soundboxen: Grün - Stereoboxen, Blau - Audioeingang, Pink - Mikrofon.

Adapter

Falscher Anschluss? Nicht unbedingt ein Problem!

Für Serielle Ports gibt es Adapter von 25 auf 9 polig und umgekehrt. Dies geht, da beim 25-poligen Anschluss nie alle 25 belegt sind.

Die Tastaturanschlüsse sind auch voll kompatibel: Eine DIN Tastatur lässt sich problemlos mit Adapter an einen PS/2 Anschluss bringen, genauso geht es andersherum. Hat man sogar eine USB Tastatur mit PS/2 Adapter, kann man die mit 2ten Adapter auch an einen 286er benutzen.

Mausadapter sind dagegen eine heikle Sache. Es gibt zwar Adapter für PS/2 Mäuse um sie an eine serielle Schnittstelle zu bringen, aber funktionieren, diese nur bei Mäusen, die das unterstützen! Dies ist selten der Fall, es gibt zum Beispiel nur eine Microsoft Maus die das kann, die Intellimouse Seriell/PS2.

Schnittstellen

In laufe der Zeit wurden immer mehr Controller auf das Mainboard integriert. Es gibt zwei Möglichkeiten wie diese Schnittstellen auf diese Geräte bereitgestellt werden. Interne Geräte werden meist direkt bereitgestellt. Für externe Geräte wird häufig ein kurzes Kabel mit Steckplätzen an einem Slotblech mitgliefert. Bei AT Mainboards waren die meisten Schnittstellen so beschaffen, bei ATX nur noch vereinzelt bei älteren Schnittstellen oder zusätzlichen USB Buchsen.


Dieses Mainboard besitzt eigene Controller für 2 serielle, 1 parallelen, Gameport Anschluss und je einen Controller für 2 Floppies, und für 2 IDE Geräte

Alle Anschlüsse, bis auf die Tastatur, werden über solche Slotblenden nach außen geführt.

Sehr alte AT Mainboards (Sockel 1, 386 und noch älter) besitzen meist keinen I/O Controller - dass bedeutet das bis auf die Tastatur keine internen oder externen Geräte angeschlossen werden können. Es muss erst in Form einer Steckkarte ein oder mehrere Controller hinzugefügt werden. Es gibt dabei wieder zwei Arten ISA und Vesa Local Bus Karten. Es gibt ältere Einzelkarten für die jeweiligen Schnittstellen, und Super I/O Karten. Diese bieten alle Schnittstellen auf einer Karte und brauchen daher weniger Platz. Einzelne Schnittstellen sind auf der Karte, andere müssen wieder über Slotblenden bereitgestellt werden. Man sollte auch das Festplattenlämpchen feststecken.

Auch bei neueren Boards kann man mit Controllerkarten die Schnittstellen Art und Anzahl erhöhen: USB 2.0, SCSI, UDMA und SATA Karten sind häufiger von Interesse.


Eine Super I/O Karte, sie bietet die selben Anschlussmöglichkeiten, wie das Board weiter oben.

Steckkarten

Steckkarten gehören in die passenden Steckplätze (Slots), und müssen meist noch gejumpert werden. Für den ersten Start empfiehlt es sich nur die Grafikkarte zum I/O Controller zu stecken. Dann kann man erst mal sehen ob das Grundgerüst steht. Danach kann man alle anderen hinzufügen, man sollte aufpassen bei der Jumperung Einstellungen nicht doppelt zu vergeben:

IRQ Voreinstellung Empfehlung
0 Systemzeitgeber  
1 Tastatur  
2 Interrupt Controller  
3 Serielle Schnittstelle (COM) 2  
4 Serielle Schnittstelle (COM) 1  
5 frei Soundkarte oder Druckeranschluss 2
6 Diskettenlaufwerkscontroller  
7 Druckeranschluss 1  
8 CMOS-Echtzeituhr  
9 frei Grafikkarten, Laufwerkscontroller, Scanner, Netzwerkkarten, Soundkarten,...
10 frei
11 frei
12 (PS/2 Maus)  
13 Co Prozessor  
14 primärer Festplattencontroller  
15 (sekundärer Festplattencontroller)  

Die Voreinstellungen können nur durch Deaktivieren der Betreffenden Hardware frei gemacht werden (wenn möglich). Geräte in Klammern nicht bei jeden Board vorhanden.

Bei Pentium Rechnern und neuer kann man sich meist auf die Plug&Play Eigenschaften der Hardware verlassen. Ein kritisches Thema können Interrupt-Lanes sein (siehe dazu in das Mainboardhandbuch), dies tritt auf, wenn mehr Slots als Interrupts vorhanden sind. So ist der erste PCI Slot (unter dem AGP) und der AGP Steckplatz meist mit einem "geteilten" (shared) IRQ versehen. Man sollte vermeiden dort eine Karte mit IRQ-Bedarf hineinzustecken. Deshalb bieten sich dort zum Beispiel Voodoo 1&2 Karten an, sie benötigen keinen.

Mit Entwicklung von ACPI und unter Verwendung geeigneter Betriebssysteme (Windows 2000, XP) ist die IRQ Geschichte deutlich unwichtiger geworden. Moderne Boards (ATX, teilweise schon Super Sockel 7) betrifft dies nur noch am Rande.

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