1. Chức năng

Mainboard là bo mạch chính, hay bo mạch chủ là trung tâm kết nối và điều phối mọi hoạt động của các thiết bị trong máy tính. Đây là một bản mạch in lớn nằm trong thùng máy, chứa những linh kiện điện tử và những chi tiết quan trọng nhất của máy tính như bộ xử lí máy tính, bộ nhớ, chipset, các bus mở rộng, các bộ điều khiển hệ thống và các bộ biến đổi tín hiệu.

Một số nhà sản xuất mainboard tiêu biểu:  Intel, Gigabyte, Asus,...

2. Các thành phần cơ bản trên Mainboard

a. Chipset

Chipset là bộ chip chính của bo mạch chủ, làm cầu nối chính cho tất cả các thành phần còn lại trên bo mạch, thường gắn chung với bộ sản phầm mainboard. Chipset xử lí hầu hết tất cả các chức năng hỗ trợ mà mainboard yêu cầu:  hỗ trợ tối đa đến mức độ nào đó cho CPU, tốc độ truyền của hệ thống bus nhanh hay chậm, có hỗ trợ tính năng 3D cho CPU hay không...

Chipset nói chung gồm có 2 thành phần:  Chipset cầu Bắc (North Bridge Chipset) và Chipset cầu Nam (South Bridge Chipset).

Chipset cầu Bắc: có nhiệm vụ quản lý việc giao tiếp dữ liệu giữa CPU, RAM, Card đồ họa AGP. Khả năng xử lý của mainboard phụ thuộc vào chipset này.

Chipset cầu Nam: có nhiệm vụ quản lý các thiết bị ngoại vi, thông tin từ ngoài vào chipset cầu nam được đưa lên cầu bắc xử lý và trả kết quả về.

Chipset cầu Bắc (North Bridge Chipset) và Chipset cầu Nam (South Bridge Chipset)

b. Đế cắm bộ vi xử lý

Công dụng:  Giúp bộ vi xử lý gắn kết với mainboard.

Slot và Socket là hai loại đế cắm để kết nối CPU với mainboard.

Socket là đế cắm PGA (Pin Grid Array) có dạng hình vuông, các chân cắm được bộ trí thành các hàng và cột. Socket hiện nay được gọi là Socket ZIF (Zero Insertion Force) là loại có một đòn bẩy nhỏ nằm ở một phía của Socket, khi lẫy được kéo lên một góc 90 độ, bạn dễ dàng nhấc CPU ra khỏi Socket, khi ấn đòn bẩy xuống, CPU sẽ được đưa vào đúng các chân cắm trên đế và được giữ chặt lại mà bạn không cần phải dùng một lực nào cả. Chữ số đánh sau Socket để chỉ kiểu Socket, ví dụ:  Socket 775 là đế cắm có 775 chân.

Một số socket của chip Intel

Slot là loại khe cắm hai hàng chân. Bộ vi xử lý sẽ được gắn đứng và được gắn chặt bằng các kẹp.

Công dụng:  Dùng để cắm RAM vào mainboard.

Nhận dạng:  Khe cắm RAM luôn có cần gạt ở 2 đầu.

Lưu ý:  Tùy vào loại RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) mà giao diện khe cắm khác nhau.

c. Khe cắm bộ nhớ (Slot RAM)  

Công dụng: Dùng để cắm RAM vào mainboard.

Nhận dạng: Khe cắm RAM luôn có cần gạt ở 2 đầu.

Lưu ý:  Tùy vào loại RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) mà giao diện khe cắm khác nhau.

Khe cắm bộ nhớ RAM

d. Các cổng giao tiếp 

Xét về hình dáng, ta phân biệt các cổng giao tiếp thành hai dạng: cổng đực có chân cắm và cổng cái có những lỗ tròn nhỏ để tiếp nhận chân cắm.

Cổng song song (LPT1, LPT2): thường sử dụng cho máy in, máy quét

Cổng nối tiếp (COM1, COM2): thường sử dụng cho chuột và Modem.

Cổng PS/2:  Dùng cho chuột và bàn phím.

Cổng USB: là một loại cổng giao tiếp tín hiệu nối tiếp tổng quát thế hệ mới. Công nghệ USB có nhiều ưu thế so với loại giao tiếp truyền thống như dễ cài đặt, khả năng Plug and Play, kết nối đồng thời nhiều thiết bị. Hiện nay chuẩn 2.0 đang là chuẩn kết nối ngoại vi cho hầu hết các máy Laptop, Desktop với tốc độ truyền dữ liệu tối đa 480Mb/s. Công nghệ USB 3.0 đang được đưa vào sản xuất với nhiều ưu điểm vượt trội. Dùng cho chuột, bàn phím, máy in và nhiều thiết bị khác thuộc thế hệ mới.

Cổng Audio: sử dụng cho loa hay headphone, external CD player (line-in), Microphone.

Cổng HDMI 1.4 (High Definition Multimedia Interface): hỗ trợ truyền tải âm thanh, hình ảnh chất lượng cao không nén với băng thông cực lớn tới 10,2 Gb/s. Đầu nối HDMI có hình dạng giống như đầu nối chuẩn USB nhưng nhỏ hơn và dễ sử dụng hơn so với đầu nối DVI. Đầu nối này có khả năng truyền cả tín hiệu hình ảnh và âm thanh, rất phù hợp cho các hệ thống giải trí gia đình. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, HDMI sử dụng công nghệ chống sao chép bất hợp pháp HDCP cho phép các nhà cung cấp nội dung số kiểm soát số lần khách hàng sao chép HDTV và các nội dung độ nét cao khác.

Cổng DVI: Hầu hết các màn hình và card đồ họa mới đều hỗ trợ đầu nối Digital Video Interface (DVI) thay cho đầu nối VGA được dùng ở màn hình CRT thông thường. Loại cổng DVI chỉ chuyển tín hiệu hình ảnh, không kèm âm thanh.

Cổng S/PDIF: Thông thường, mọi tín hiệu âm thanh số (digital) đều phải được chuyển đổi thành dạng tương tự (analog). Trong máy tính, card âm thanh có nhiệm vụ chuyển tín hiệu âm thanh số thành tương tự, rồi sau đó truyền ra loa. Loại loa số, sử dụng đầu nối USB, thực hiện việc biến đổi âm thanh dạng số sang dạng tương tự ngay bên trong loa. Âm thanh được giữ ở dạng tín hiệu số càng lâu thì chất lượng càng tốt. Và đó chính là lý do tại sao nhiều máy tính cao cấp và trung bình hiện nay được trang bị cổng Sony/Philips Digital Interface Format (S/PDIF) dùng để truyền tín hiệu số trực tiếp từ bo mạch chủ đến loa (mà không cần card âm thanh hay thiết bị ngoại vi nào khác).

Nhận diện:  Tìm một đầu nối hình vuông nhỏ – gọi là đầu nối TOSlink – ở mặt sau máy hoặc trên card âm thanh.

e. Những khe cắm mở rộng

AGP (Accelerated Graphics Port-cổng đồ họa tăng tốc):  là loại bus được Intel thiết kế đặc biệt nhằm nâng cao cho các tác vụ đồ họa. Ngoài ra thiết kế AGP cho phép card đồ họa có đường nối trực tiếp với RAM hệ thống, điều này cho phép card đồ họa truy cập trực tiếp tới RAM, do đó không cần bộ nhớ riêng biệt cho card đồ họa. Bus AGP độc lập về mặt vật lí với bus PCI. Phân loại AGP theo băng thông bao gồm:

1. AGP 1X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 1; Băng thông:  266 MBps
2. AGP 2X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 2; Băng thông:  533 MBps
3. AGP 4X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc:  66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp:  4; Băng thông:  1066 MBps
4. AGP 8X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc:  66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp:  8; Băng thông:  2133 MBps

Điện áp của các loại giao tiếp AGP phân biệt tuỳ thuộc vào từng loại. Với AGP 1X, 2X, sử dụng điện áp 3,3V. Với AGP 4X, 8X sử dụng điện áp 1,5V hoặc thấp hơn (0,8V).

PCI (Peripheral Component Interconnect) khe cắm mở rộng:

Công dụng:  Dùng để cắm các loại card như card mạng, card âm thanh,...

Được giới thiệu vào tháng 6/1992. Hoạt động ở tần số 32MHz, Bus PCI có độ rộng đường truyền bằng độ rộng đường dữ liệu của bộ xử lý. Do đó nếu bộ xử lý 32 bit thì dải thông của nó là 132MB/s, đối với bộ xử lý 64 bit thì dải thông của nó là 264MB/s. Trong các máy tính hiện nay đều có khe cắm PCI

Nhận dạng:  khe màu trắng trên mainboard.

PCI Express: PCIe là một định dạng kết hợp giữa truyền dữ liệu tuần tự và song song. Cụ thể, PCIe sử dụng nhiều kết nối song song trong đó mỗi kết nối truyền một luồng dữ liệu tuần tự và độc lập với các đường khác. Loại giao diện này đôi khi được gọi là Channel bonding. PCIe 1.1 chuyển dữ liệu với tốc độ 250 MB/s mỗi hướng trên mỗi luồng. Với tối đa 32 luồng, PCIe cho phép truyền tải tổng cộng 8 GB/s mỗi chiều. Khác các chuẩn card giao diện mở rộng PC khác, PCIe vừa là full duplex vừa là point to point. Bảng so sánh tốc độ các chuẩn PCIe

  Clock speed  Transfer rate  Overhead   Data rate

1x  1.25 GHz   2.5 GT/s  20%  250MB/s

2.0  2.5 Ghz 5 GT/s  20%  500MB/s

3.0  4 Ghz  8 GT/s  0%  1GB/s

f. Chip Video

Là chip tích hợp sẵn trên bo mạch chủ làm nhiệm vụ xuất hình ảnh ra màn hình.

g. Chip Sound

Là chip thực thi tác vụ âm thanh tích hợp sẵn trên bo mạch

h. Chip Lan

Là chip xử lý quá trình gửi nhận file bằng nhiều giao thức thông qua cổng giao tiếp RJ45

i. ROM BIOS

Là bộ nhớ sơ cấp của máy tính. ROM chứa hệ thống lệnh nhập xuất cơ bản (BIOS - Basic Input Output System) để kiểm tra phần cứng, nạp hệ điều hành nên còn gọi là ROM BIOS.

j. PIN CMOS

Là viên pin 3V nuôi những thiết lập riêng của người dùng như ngày giờ hệ thống, mật khẩu bảo vệ ...

k. Jumper

Jumper là một miếng Plastic nhỏ trong có chất dẫn điện dùng để cắm vào những mạch hở tạo thành mạch kín trên mainboard để thực hiện một nhiệm vụ nào đó như lưu mật khẩu CMOS.

Jumper là một thành phần không thể thiếu để thiết lập ổ chính, ổ phụ khi bạn gắn 2 ổ cứng, 2 ổ CD, hoặc ổ cứng và ổ CD trên một dây cáp.

l. Power Connector (Đầu cắm nguồn)

Bạn phải xác định được các loại đầu cắm cáp nguồn trên mainboard: 

Đầu lớn nhất để cáp dây cáp nguồn lớn nhất từ bộ nguồn. Đối với mainboard dành cho P IV trở lên có một đầu cáp nguồn vuông 4 dây cắm vào mainboard.

m. FAN Connector

Là chân cắm 3 đinh có ký hiệu FAN nằm ở khu vực giữa mainboard để cung cấp nguồn cho quạt giải nhiệt của CPU.

Trong trường hợp Case của bạn có gắn quạt giải nhiệt, nếu không tìm thấy một chân cắm quạt nào dư trên mainboard thì lấy nguồn trực tiếp từ các đầu dây của bộ nguồn.

n. Dây nối với vỏ máy

Mặt trước thùng máy thông thường chúng ta có các thiết bị sau: 

         Nút Power:  dùng để khởi động máy.

         Nút Reset:  để khởi động lại máy trong trường hợp cần thiết.

         Đèn nguồn:  màu xanh báo máy đang hoạt động.

         Đèn ổ cứng:  màu đỏ báo ổ cứng đang truy xuất dữ liệu.

Các thiết bị này được nối với mainboard thông qua các dây điên nhỏ đi kèm vỏ máy. Trên mainboard sẽ có những chân cắm với các ký hiệu để giúp bạn gắn đúng dây cho từng thiết bị.

3. Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng 

a. Mainboard của máy Pentium 2

Đặc điểm: 

CPU gắn vào Mainboard theo kiểu khe Slot 

Hỗ trợ tốc độ CPU từ 233MHz đến 450MHz 

Hỗ trợ  Bus của CPU (FSB)  là 66MHz và 100MHz 

Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ. 

Sử dụng SDRam có Bus 66MHz  hoặc 100MHz 

Sử dụng Card Video AGP 1X

b. Mainboard máy Pentium 3

Đặc điểm:

 CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 370 

 Hỗ trợ tốc độ CPU từ 500MHz đến 1,4GHz 

 Hỗ trợ  Bus của CPU (FSB)  là 100MHz và 133MHz 

 Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ, các đời về sau không có. 

 Sử dụng SDRam có Bus 100MHz  hoặc 133MHz 

 Sử dụng Card Video AGP 2X 

c.  Mainboard máy Pentium 4 socket 423 (đời đầu)

Đặc điểm: 

 CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 423 

 Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến 2,5GHz 

 Sử dụng Card Video AGP 4X 

d. Mainboard máy Pentium 4 socket 478

Đặc điểm: 

 CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 478 

 Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến trên 3GHz 

 Tốc độ Bus của CPU (FSB)  từ 400MHz trở lên 

 Sử dụng Card Video AGP 4X, 8X 

 Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus Ram từ 266MHz trở lên

e. Mainboard máy Pentium 4 socket 775

Đặc điểm:  

 CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 775 

 Hỗ trợ tốc độ CPU từ 2GHz đến trên 3,8GHz 

 Tốc độ Bus của CPU (FSB)  từ 533MHz trở lên 

 Sử dụng Card Video AGP 16X hoặc Card Video PCI Express 16X 

 Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus từ 400MHz trở lên 

f. Mainboard socket 775 (Intel Core Core™ 2  socket 775)

Đặc điểm:

 Thiết kế tiết kiệm năng lượng mang tính cách mạng với công nghệ DES.

 Hỗ trợ bộ xử lý đa nhân Intel® Core™ 2 và các bộ xử lý 45nm.

 Hỗ trợ FSB (Front Side Bus) 1600MHz.

Bộ nhớ DDR2 12800 với công nghệ Intel® ECC giúp nâng cao tốc độ và băng  thông dữ liệu cao hơn.

Module cấp điện cho CPU chất lượng cao với cuộn cảm kháng lõi Ferit, MOSFETs có RDS (on) thấp và tụ nhôm đặc có trở kháng tương đương thấp.

Hỗ trợ công nghệ CrossFire™ với 2 khe đồ họa PCI-E 2.0 x16 tăng cường hiệu năng cho game.

Kết nối Gigabit Ethernet tốc độ cao với thiết kế Xanh giúp tiết kiệm năng lượng

ALC889A chuẩn DTS Connect mang đến âm thanh chất lượng cao Full Rate Lossless Audio và hỗ trợ cả 2 định dạng Blu-ray và HD DVD.

Tích hợp chuẩn SATA 3Gb/s với giao tiếp 4 cổng eSATA 2.

Tính năng Quad BIOS tăng cường khả năng bảo vệ.

Thiết kế 12 pha điện tăng sự ổn định tuyệt đối cho hệ thống.

2 Gigabit Ethernet LAN và chức năng Teaming

g. Những biểu hiện hư hỏng Mainboard

Biểu hiện 1: Bật công tắc nguồn của Máy tính, máy không khởi động, quạt nguồn không quay.

Biểu hiện 2: Bật công tắc nguồn, quạt nguồn quay nhưng máy không khởi động, không lên màn hình.

Biểu hiện 3: Máy có biểu hiện thất thường, khi khởi động vào đến Windows thì Reset lại hoặc khi cài đặt Win XP giữa chừng thì báo lỗi không thể cài đặt.

Lưu ý:

 Các biểu hiện khi hỏng Mainboard rất giống với biểu hiện khi hỏng CPU hoặc khi nguồn bị lỗi, do vậy khi gặp các biểu hiện trên cần kiểm tra nguồn và CPU để loại trừ. 

Để loại trừ nguyên nhân do nguồn bạn hãy dùng một bộ nguồn tốt để thử.

Để thử CPU bạn có thể cắm thử sang một máy khác, nếu là CPU của máy Pentium2 hoặc Pentium3 thì bạn cần thiết lập cho đúng tốc độ BUS của CPU thì nó mới chạy.

Sau khi đã thử và đã chắc chắn rằng: Nguồn và CPU vẫn tốt nhưng máy vẫn bị các biểu hiện trên thì chứng tỏ Mainboard có vấn đề. 

h. Các biểu hiện sau thường không phải hỏng Mainboard 

Các biểu hiện sau thường là không phải do hỏng Mainboard:

Khi bật công tắc nguồn, máy không lên màn hình nhưng có tiếng bíp dài. (Trường hợp này thường do hỏng RAM hoặc Card màn hình).

Máy có báo phiên bản BIOS khi khởi động trên màn hình nhưng không vào được màn hình Windows (Trường hợp này thường do hỏng ổ đĩa). 

Máy hay bị treo khi đang sử dụng. (Trường hợp này thường do lỗi phần mềm hoặc ổ đĩa bị bad).

Máy tự động chạy một số chương trình không theo ý muốn của người sử dụng. (Trường hợp này thường do máy bị nhiễm Virut). 

i. Phương pháp kiểm tra Mainboard

- Các bước thực hiện: Tháo tất cả các ổ đĩa cứng, ổ CD Rom, các Card mở rộng và thanh RAM ra khỏi Mainboard, chỉ để lại CPU trên Mainboard. 

Cấp nguồn, bật công tắc và quan sát các biểu hiện sau: 

Biểu hiện 1: Quạt nguồn quay, quạt CPU quay, có các tiếng bip dài ở loa  => Điều này cho thấy Mainboard vẫn hoạt động, CPU vẫn hoạt động, có tiếng bíp dài là biểu hiện Mainboard và CPU đã hoạt động và đưa ra được thông báo lỗi của RAM (Vì ta chưa cắm RAM). 

Biểu hiện 2: Quạt nguồn và quạt CPU không quay (Đảm bảo chắc chắn là công tắc CPU đã đấu đúng) Điều này cho thấy Chipset điều khiển nguồn trên Mainboard không hoạt động. 

Biểu hiện 3: Quạt nguồn và quạt CPU có quay nhưng không có tiếng kêu ở loa. Điều này cho thấy CPU chưa hoạt động hoặc hỏng ROM BIOS nếu bạn đã thay thử CPU tốt vào thì hư hỏng là do ROM BIOS hoặc Chipset trên Mainboard.

- Kiểm tra Mainboard bằng card test Main

Ở trên là các bước giúp xác định là hư hỏng do Mainboard hay linh kiện khác của máy nhưng chưa xác định được là hỏng cái gì trên Mainboard, để làm được điều này bạn hãy sử dụng phương pháp kiểm tra Mainboard bằng Card Test Mainboard: 

Kiểm tra lại để xác định cho chính xác hư hỏng là thuộc về Mainboard chứ không phải RAM, CPU hay các Card mở rộng. Cách xác định này làm theo các bước ở phần kiểm tra Mainboard 

Dùng Card Test Main để xác định xem cụ thể là hỏng cái gì trên Mainboard 

Các bước tiến hành kiểm tra Mainboard bằng card Test Main

Bước 1: Kiểm tra để xác định hư hỏng thuộc về Mainboard

Chuẩn bị Mainboard nghi hỏng để kiểm tra. Dùng một bộ nguồn tốt để thử, Dùng CPU tốt để thử. 

Chưa cắm RAM và bất kỳ một thứ gì khác (trừ CPU) vào Mainboard.

Cắm zắc công tắc nguồn của Case vào Mainboard. Cấp điện nguồn và bật công tắc Power, quan sát các biểu hiện sau:

Quạt nguồn và quạt CPU có quay, có tiếng bíp dài ở loa.

Điều này là biểu hiện Mainboard vẫn bình thường. 

Quạt nguồn và quạt CPU không quay hoặc các quạt quay nhưng không có tiếng bíp ở loa.

Biểu hiện này cho thấy hư hỏng thuộc về Mainboard, để xác định rõ hơn bạn dùng Card Test Main để kiểm tra. 

Bước 2: Kiểm tra Mainboard bằng Card Test Mainboard.

Cắm Card Test Main vào khe PCI để kiểm tra.  

Chú thích các đèn Led

  5V: Báo có điện áp + 5V: Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn, nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn +5V trên Mainboard.

 3,3V: Báo có điện áp 3,3V (Tương tự đường 5V).

 12V: Báo có điện áp - 12V:  Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn, nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn - 12V trên Mainboard.

 12V: Báo có điện áp + 12V (Tương tự đường - 12V)

RST: Báo tín hiệu Reset: Đèn này chỉ chớp sáng rồi tắt khi ta bấm nút Reset.

OSC: Báo tín hiệu dao động của CPU, nếu đèn này không sáng nghĩa là CPU không hoạt động.

BIOS: Đèn báo BIOS: đèn này không sáng nghĩa là CPU không đọc dữ liệu trên BIOS hoặc BIOS hỏng.

CLK: Đèn báo xung Clock của Mainboard, đèn này sáng thường xuyên kể cả khi không có RAM và CPU, nếu đèn này không sáng nghĩa là Chipset trên Mainboard không hoạt động. 

Các bước thực hiện kiểm tra Mainboard:

Tháo tất cả các thiết bị ra khỏi Mainboard kể cả RAM và CPU.

Cắm Card Test Main vào khe PCI (Vì khe này có 2 múi nên ta không thể cắm ngược)

Cấp điện nguồn cho Mainboard và bật công tắc Power (Đấu dây Power vào đúng vị trí - xem chỉ dẫn trên Mainboard)