Prieš išrandant mikroprocesorių, centrinis procesorius (CPU), atmintis ir išoriniai įtaisai buvo montuojami ant atskirų spausdintų schemų ir sujungiami kartu užpakalinėje plokštėje. Tokios sistemos pavyzdys 8-tojo dešimtmečio S-100 magistralė.
9-tajame dešimtmetyje buvo viešai išplatintas populiariausių kompiuterių Apple II ir IBM PC dizainas ir kita dokumentacija, kuri leido kitiems kopijuoti dizainą ir gaminti pakaitines pagrindines plokštes.
9-tojo dešimtmečio pabaigoje ir 10-tojo dešimtmečio pradžioje tapo ekonomiškiau integruoti daugelį funkcijų į pagrindinę plokštę. Asmeninių kompiuterių pagrindinėse plokštėse pradėti įmontuoti atskiri lustai palaikantys klaviatūrą, pelę, diskelių įrenginius, nuosekliuosius ir lygiagrečiuosius prievadus.
Nuo 10-tojo dešimtmečio pabaigos iki šių dienų daugelyje asmeninių kompiuterių pagrindinės plokštės integruojamos su garso, vaizdo ir tinklo plokštėmis ir nereikia montuoti papildomų plėtotės plokščių. Šiuolaikiniai asmeniniai kompiuteriai dėl išaugusio greitesnio vaizdo apdorojimo poreikio įprastai vaizdo plokštę turi kaip atskirą į pagrindinę plokštę montuojamą komponentą.
Komponentai
Pagrindinės plokštės komponentai gali skirtis priklausomai nuo to, kokio tipo kompiuteris komplektuojamas. Bendras visoms plokštėms elementas – neapdorota (tuščia) spausdinta plokštė, ant kurios sumontuojami komponentai.
Egzistuoja keli procesoriaus lizdų tipai, pvz., Intel: LGA 775, 1366, 1156, 1150, 1151; AMD: AM2, AM2+ ir AM3. Kiekvienas lizdo tipas skiriasi savo sandara ir nėra tarpusavyje suderinamas, net jeigu yra to paties gamintojo.
Procesoriaus lizdas dažniausiai montuojamas viršutinėje pagrindinės plokštės dalyje. Tai apsaugo kitas kompiuterio dalis nuo perkaitimo kai procesorius generuoja šiltą orą.
Mikroschemų rinkinys – svarbiausias pagrindinės plokštės komponentas užtikrinantis duomenų perdavimą tarp skirtingų kompiuterio komponentų: procesoriaus, atminties ir išorinių įtaisų. Skirstomas į dvi dalis: šiaurinį ir pietinį tiltą. Naujose plokštėse šis skirstymas išnyko.
Plėtotės jungtys
Plėtotės jungtys (lizdai) leidžia prie kompiuterio prijungti plėtotės plokštes ir praplėsti kompiuterio galimybes.[2]
Pagrindinėje plokštėje, atitinkančioje ATX standartą, įprastai montuojama viena PCIe 16x jungtis vaizdo plokštėms ir viena ar daugiau PCIe 1x jungčių kitoms plėtotės plokštėms.
Įvairios plėtotės jungtys tarpusavyje skiriasi duomenų perdavimo sparta ir galimybe aprūpinti įtaisus elektros maitinimu:
ISA – nebenaudojama. Naudota vaizdo plokštėms (tuo metu su 2D spartintuvu), taip pat garso ir kitoms plokštėms.
PCI – anksčiau skirta visoms plėtotės plokštėms, tačiau vėliau neišlaikė vaizdo plokščių poreikio. Šiuo metu pakeista PCI Express jungtimi.
AGP – specialiai sukurta vaizdo plokštėms. Žymiai lėtesnė negu PCI, pakeista PCI Express jungtimi.
PCI Express – universali magistralė tinkama prijungti įvairias plokštes (vaizdo, garso, tinklo ir kitas). Išgauna daug didesnę perdavimo spartą lyginant su pirmtakais.
Operatyviosios atminties (DRAM) jungtys, kad būtų lengviau atskirti pagrindinėje plokštėje, paprastai išskiriamos spalvomis. Jungčių įprastai būna 2-6, rečiau 8. Kai atmintis būna įstatoma į savo jungtis suveikia šalia jų esantys nedideli spaustukai, kurie užsifiksuoja ir tvirtai laiko atmintį.
Daugumos pagrindinių plokščių galiniame skydelyje yra mažiausiai keturi USB prievadai (pelei, klaviatūrai ir kitiems išoriniams įrenginiams) ir dvi papildomos jungtys pačioje plokštėje (priekinio skydelio USB prievadams). Pagrindinėje plokštėje taip pat yra Ethernet prievadas, skirtas prijungti kompiuterį prie tinklo arba maršrutizatoriaus. Šiuolaikiniuose kompiuteriuose nebėra PS/2 jungčių, skirtų prijungti pelę ir klaviatūrą.
Galiniame pagrindinės plokštės skydelyje yra jungtys, skirtos prijungti garsiakalbius ir mikrofoną. Be to, čia gali būti įmontuota lygiagrečioji ir nuoseklioji jungtis. Jei procesoriuje įmontuotas grafinis procesorius, tai galinis skydelis turi vaizdo išėjimus, pvz. VGA, DVI, HDMI arba DisplayPort.
Maitinimo jungtys, kurios gauna elektros energiją iš kompiuterio maitinimo bloko, paskirsto ją centriniui procesoriui, mikroschemų rinkiniui, pagrindinei atminčiai ir plėtotės plokštėms. Nuo 2007 m. kai kurioms vaizdo plokštėms, pvz., GeForce 8 ir Radeon R600, reikia daugiau galios nei gali suteikti pagrindinė plokštė, todėl buvo sukurtos atskiros jungtys, skirtos tiesiogiai prijungti prie maitinimo bloko.[3]
Kiti komponentai
BIOS – pagrindinės plokštės įmontuotoji programinė įranga, nuo kurios prasideda kompiuterio paleidimas. Šiuolaikiniuose kompiuteriuose BIOS pakeista UEFI.
CMOS RAM – atmintis, sauganti svarbią kompiuterio informaciją (nustatymus, datą ir laiką) kai jis atjungtas nuo elektros tinklo. Dažniausiai naudoja mažą ličio bateriją, CR2032 tipo su 3 V įtampa.
Pastovioji atmintis (ROM) – nedidelė atmintis, kurią kai kuriais atvejais galima perprogramuoti, pvz., PROM, EEPROM. Būdinga UEFI pagrindinėms plokštėms.
Anksčiau Apple II ir IBM PC mikrokompiuteriai naudojo ROM lustus sumontuotus pagrindinės plokštės lizduose. Įjungus maitinimą, centrinis procesorius įkeldavo savąjį programos skaitiklį įkrovos ROM adresu ir pradėdavo vykdyti įkrovos ROM instrukcijas.
Šiuolaikinės pagrindinės plokštės operacinei sistemai paleisti naudoja BIOS, saugomą EEPROM arba NOR mikroschemose. Kai kompiuteris įjungiamas, BIOS programinė įranga patikrina ir sukonfigūruoja atmintį, grandines ir išorinius įtaisus. Toks procesas dar vadinamas POST testu (angl.Power-On Self Test).
Šiandien daugelis pagrindinių plokščių dabar naudoja BIOS įpėdinį, vadinamą UEFI.
Temperatūra ir aušinimas
Pagrindinės plokštės paprastai aušinamos oru, naudojant radiatorius. Esant nepakankamam arba netinkamam aušinimui kompiuteris gali užstrigti arba sugesti jo vidiniai komponentai. Iki 1990-ųjų pabaigos daugeliui stalinių kompiuterių procesorių užtekdavo pasyvaus aušinimo arba vieno ventiliatoriaus maitinimo bloke, nuo tada, dėl didėjančios spartos ir energijos suvartojimo, daugumai kompiuterių prireikė procesoriaus ventiliatorių, sumontuotų ant radiatorių. Dauguma pagrindinių plokščių turi integruotus temperatūros jutiklius pagrindinės plokštės bei procesoriaus temperatūrai nustatyti kartu su valdomomis ventiliatoriaus jungtimis, kurias BIOS arba operacinė sistema gali naudoti ventiliatoriaus greičiui reguliuoti.[4] Kaip alternatyvą kompiuteriai gali naudoti vandens aušinimo sistemą.
Formato standartai
Plokštės formatas arba formos faktorius (angl.form factor) apibrėžia jos dydį, komponentų išdėstymą ir tvirtinimo varžtų skylių padėtį. Be to, kompiuterio korpusas ir maitinimo blokas turi sutapti su plokštės formatu.
Šiuo metu tarp stalinių kompiuterių dominuoja Intel 1995 m. sukurtas ATX plokštės formato standartas (305 x 244 mm), kiti standartai:
AT: pirmasis formatas, naudotas 1984-1995 m. prieš atsirandant ATX.
EATX (305 × 330 mm)
Micro-ATX (244 × 244 mm): skirta mažo dydžio kompiuteriams, pavyzdžiui, parduotuvės kasose.
Mini-ITX (170 × 170 mm): kompaktiniams kompiuteriams, pvz., HP Pavilion Slimline.
Nano-ITX (120 × 120 mm): vis dažnesnė automobilių kompiuteriuose ir mažuose staliniuose kompiuteriuose.
Pico-ITX (100 × 72 mm)
Mobile-ITX (75 × 45 mm)
Daugiaprocesorė plokštė
Pagrindinėje plokštėje gali būti du ar daugiau procesoriaus lizdų, tokiu atveju pagrindinė plokštė vadinama daugiaprocesore plokšte. Kai kurie gamintojai tiekia pagrindines plokštes, kuriose gali tilpti iki 8 procesorių.