Mainboard - Was ist das?

Das Mainboard oder Motherboard ist die zentrale Platine eines Computers, über die alle Komponenten miteinander verbunden sind. Neben Steckplätzen für elementare Hardware wie den Prozessor (CPU), den BIOS-Chip und den Arbeitsspeicher (RAM) verfügt es auch über eine ganze Reihe weiterer Anschlüsse, über die man nachträglich noch Peripheriegeräte (Geräte von außen, zum Beispiel Maus oder Tastatur) oder Erweiterungskarten verbinden kann.

Verschiedene Größen eines Mainboards

Das Mainboard ist in vielen verschiedenen Abmessungen erhältlich. Welchen sogenannten Formfaktor man benötigt, hängt dabei von unterschiedlichen Faktoren ab. Prinzipiell kann man sich an der Faustregel orientieren, dass sich ein Mainboard mit steigender Größe auch mehr Möglichkeiten bietet, dieses zu bestücken, was sich einerseits in der Flexibilität zeigt, andererseits aber auch der Leistungsfähigkeit zugutekommt.

Nachfolgend eine Auswahl, beginnend mit der kleinsten Variante:

• Mini-ITX (vorwiegend mobile Geräte)
• MicroATX (geringfügig größer, jedoch mit mehr Anschlüssen)
• ATX (gängigste, weil flexibelste Variante)
• XL-ATX (überwiegend fürs Gaming)
• E-ATX ("Königsklasse")

Mainboard-Anschlüsse

Folgende Übersicht gibt die wichtigsten Mainboard-Anschlüsse und Ihre Aufgabe wieder.

• · CPU-Sockel

Der Prozessor ist das Herzstück eines jeden Computers und bekommt daher einen speziellen Steckplatz, den sogenannten "Sockel". Dieser befindet sich in der oberen Hälfte des Mainboards, in etwa mittig auf der Platine. Um die CPU an Ort und Stelle zu halten, wird sie mithilfe eines Aluminiumbügels fixiert.

Der Sockel entscheidet auch über die Wahl der CPU bzw. des Motherboards, denn nicht jeder Prozessor ist mit jedem Mainboard kompatibel. So unterscheiden sich beispielsweise die Steckplätze von Intel und AMD grundlegend voneinander und die Prozessoren passen unter keinen Umständen in den jeweils anderen Sockel.

• Stromversorgung (ATX Power Supply)

Der 24-polige Anschluss rechts neben den RAM-Slots versorgt das Mainboard und die restlichen Komponenten über das Netzteil mit Strom. Ältere Boards haben häufig nur einen 20-poligen Anschluss. Oben links befindet sich noch ein weiterer (8-poliger) ATX-Anschluss. Dieser liefert die Energie für die CPU.

• Lüfter-Anschlüsse

Für den Betrieb und die Steuerung der CPU- und Gehäuselüfter befinden sich ein 4-PIN und mehrere 3-PIN-Anschlüsse auf der Hauptplatine.

Ihre Position unterscheidet sich allerdings von Mainboard zu Mainboard.

• · Mainboard-Anschlüsse: RAM-Slots

In den Steckplätzen rechts neben der CPU hat der Arbeitsspeicher (RAM, "Random Access Memory") seinen Platz. Aktuelle Mainboards verfügen in der Regel über vier Slots, von denen je nach Rechner einer, zwei oder sogar alle vier mit Speicherriegeln bestückt sind. Die RAM-Bausteine gibt es ebenfalls in unterschiedlichen Varianten (DDR3, DDR4,...).

Beim Einsetzen neuer Module kann man im Prinzip nichts falsch machen. Denn sie sind so gebaut, dass immer nur die mit dem Mainboard kompatiblen Version auch in die dafür vorgesehenen Steckplätze passen.

Bei den meisten Laptops und PCs lässt sich der RAM problemlos erweitern. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass ausschließlich Module mit gleicher Kapazität und Taktung verwendet werden, da es ansonsten zu Systemabstürzen und Kompatibilitätsproblemen kommen kann.

• USB-Verbindungen

Mithilfe der USB-Anschlüsse auf dem Motherboard verbindet man die Gehäuse-Buchsen, damit die Schnittstellen auch dort genutzt werden können. Der blaue Stecker markiert dabei das schnelle USB 3.0 / 3.1 am Frontpanel.

• Erweiterungen: PCI-/PCIe-Steckplätze

In der unteren Mainboard-Hälfte befinden sich PCI- und PCIe-Slots. PCIe oder PCI Express ist der Nachfolger von PCI, PCI-X und AGP mit höhere Datenübertragungsraten.

Eine zentrale Rolle spielen dafür sogenannten Lanes (englisch für Fahrbahnen): Je mehr davon in den Steckplätzen nutzbar sind, desto höher ist auch die Übertragungsrate. Für PCIe-Steckplätze üblich sind derzeit x4, x8 und x16. 

Die langen PCIe-Slots sollten vorzugsweise für Grafikkarten verwendet werden, während sich die kurzen eher für Sound- oder Netzwerkkarten eignen. Der Anfang aller Slots ist einheitlich gestaltet, nur die Länge des hinteren Bereiches wächst mit der Zahl der Lanes. So kann eine ×1 Karte auch in jedem ×16-Slot betrieben werden.

• Mainboard-Anschlüsse: SATA-Anschlüsse

Über Serial-ATA (kurz SATA) werden Massenspeicher wie Festplatten oder SSDs angeschlossen. SATA ist der aktuelle Übertragungsstandard zwischen Laufwerken und Prozessor.

Die SATA-Buchsen befinden sich direkt auf dem Mainboard wohingegen die eSATA (für externe Laufwerke) auf der Gehäuserückseite zu finden sind. Die meisten Mainboards besitzen mehrere SATA-Controller mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, die sich anhand ihrer Farbe unterscheiden lassen:

• Die schnellen SATA III Anschlüsse sind blau - bei den roten und schwarzen Anschlüssen variiert die Bedeutung je nach Hersteller.

• Zwei gleichfarbige Anschlüsse signalisieren, dass die Festplatten auch im RAID (Redundanter Array unabhängiger Festplatten) betrieben werden können. RAID ist eine Art von Speicher, bei der Daten auf mehrere Festplatten innerhalb desselben Systems geschrieben werden.

Gut zu wissen: SATA ist abwärtskompatibel. Das bedeutet, dass auch Geräte mit einem älteren Standard mit neueren Anschlüssen verbunden werden können. Allerdings muss in diesem Fall durch das Absinken der Datenrate mit Leistungseinbußen zu rechnen sein. 

• Externe Anschlüsse/ Schnittstellen für Peripherie

Abhängig vom Mainboard-Modell besitzt dieses auch noch verschiedenen externe Anschlüsse, die mit den von außen am PC sichtbaren Anschlüssen verbunden werden, z.B. USB, SD-Karte oder Kopfhörer.

• Bios-Chip

Das Basic Input Output System (oder die EFI-Firmware) ist die primäre Software und als kleiner Chip auf dem Mainboard integriert. Es initialisiert und konfiguriert dessen Hardware-Komponenten. Damit die Einstellungen Neustarts überdauern und die Systemzeit aktuell bleibt, wird ein kleiner Speicherbaustein mit einer eigenen Batterie versorgt. Beim Einschalten prüft das Bios die Mainboard-Hardware sowie die angeschlossenen Peripheriegeräte und kann im Anschluss daran über den Boot-Sektor des primären Laufwerks den Start des eigentlichen Betriebssystems initiieren.

• Chipsatz

Der Chipsatz des Mainboards besteht traditionell aus zwei Chips – der Northbridge und der Southbridge. Die Northbridge befindet sich in unmittelbarer Nähe der CPU, die Southbridge nahe bei den Erweiterungssteckplätzen. Auf manchen neueren Boards besteht der "Chipsatz" nur noch aus einem Chip, der Southbridge. Die Funktionen der Northbridge übernimmt dort direkt eine entsprechend ausgestattete CPU.

Der Chipsatz ist mit der Hauptplatine fest verlötet und kümmert sich um die Ansteuerung der einzelnen Komponenten und der Peripherie. Darüber hinaus regelt er auch die Datenübertragung zwischen Prozessor, RAM und Grafikkarte.