Mainboards

Neben dem geplanten Verwendungszweck ist der angedachte Prozessor (CPU) eines der primären Entscheidungskriterien bei der Wahl des Mainboards! Eine AMD-CPU kann nicht auf einem Mainboard mit Intel-Chipsatz genutzt werden und auch unter den Mainboards für einen CPU-Hersteller muss auf die Kompatibilität zwischen Mainboard und CPU geachtet werden.

Zum Beispiel kann ein Intel Core i7-7700K nur auf einem Sockel-1151-Mainboard mit einem Chipsatz der 200-Serie ("Union Point") oder 100er-Serie ("Sunrise Point") eingesetzt werden. Das Suffix "K" bedeutet zudem, dass der Prozessor über einen freien Multiplikator verfügt und somit übertaktet werden kann. Um den Prozessor übertakten zu können, muss ein Mainboard mit dem Z270/Z170-Chipsatz gewählt werden, ist aber mit anderen Chipsätzen aus diesen Serien kompatibel.

Ein weiteres Beispiel sind CPUs aus AMDs FX-Reihe, die nur auf Mainboards mit dem AM3(+)-Sockel passen, während APUs mit integrierter Grafikeinheit nur auf Sockeln der FM1/2(+)-Reihe eingesetzt werden können. Mainboards mit dem Sockel AM4 sind jedoch sowohl mit AM4-CPUs als auch AM4-APUs kompatibel. Welches AMD-Mainboard mit welchem Prozessor oder welcher APU benutzt werden kann, sind den Produktbeschreibungen zu entnehmen.

Angaben zur Kompatibilität von Prozessor und Mainboard können in den HARDWARE AREA-Produktbeschreibungen und auf den Seiten der CPU/Mainboard-Hersteller gefunden werden. Abhängig vom Sockel (oder auch Socket) ist zudem die Kompatibilität des Prozessorkühlers zu beachten. In der Regel ist ein Prozessorkühler mit mehreren Sockeln benutzbar, allerdings sollte der Kühler auch die nötige Kühlleistung (TDP in Watt) besitzen, um den Prozessor optimal zu kühlen.

Das ATX-Format (engl. Advanced Technology Extendend) wurde eingeführt, um eine Normierung von Gehäusen, Netzteilen, Steckkarten und Mainboards zu ermöglichen. Die Formfaktoren "XL-ATX, "E-ATX", "ATX", "Micro-ATX" und "Mini-ITX" sind im Konsumer-Segment am häufigsten vertreten. Ein PC-Gehäuse im ATX-Formfaktor ist zu klein für E-ATX-Mainboards, kann aber Mainboards in den Formfaktoren ATX, Micro-ATX und Mini-ITX aufnehmen. Der Formfaktor wird gelegentlich auch als Bauform bezeichnet.

Ein Mainboard im Mini-ITX-Formfaktor ist demnach das kleinste der vier genannten Formate und passt in alle Gehäuse (oder zumindest sollten entsprechende Montagemöglichkeiten vorhanden sein), die mindestens den Mini-ITX-Formfaktor oder größer besitzen. Angaben zu den Formfaktoren des Mainboards und der Gehäuse können in den Produktbeschreibungen im HARDWARE AREA-Online-Shop und auf den Herstellerseiten gefunden werden.

Je größer der Formfaktor des Mainboards ist, umso mehr Schnittstellen für Grafikkarten und Datenspeicher können auf einem Mainboard untergebracht werden. Der Formfaktor ist aber nicht ausschlaggebend für die Leistung, die mit dem System erzielt werden kann. Gaming-Systeme auf einem Mini-ITX-Mainboard können genauso "gut" oder besser sein, als Systeme, die auf dem XL-ATX-Formfaktor basieren.

Arbeitsspeicher (RAM: Random Access Memory) wird von der CPU und Programmen genutzt, um Daten, die gerade verwendet werden, zwischenzuspeichern. Welcher RAM-Typ (zum Beispiel DDR3 oder DDR4) von einem Mainboard und der CPU genutzt werden können, kann der Produktbeschreibung entnommen werden. Hier findet man auch Angaben über die maximale Kapazität des Arbeitsspeichers, die ein Mainboard verwalten kann.

Zusätzlich zum Typ des RAMs ist auch die Taktung der RAM-Riegel zu beachten. Ein Mainboard mit Intels H170-Chipsatz und einem Intel Core i5-6600 Prozessor ist zum Beispiel mit DDR4-2133-RAM kompatibel. Die Taktung dieses DDR4-Arbeitsspeichers sollte also 2.133 MHz betragen. Arbeitsspeicher mit einer höheren Taktrate wird entweder automatisch auf 2.133 MHz heruntergetaktet oder nicht erkannt.

Es ist weiterhin zu beachten, dass zum Beispiel Mainboards mit Intels Z270-Chipsatz RAM mit weit höheren Taktraten als 2.400 MHz verwenden können. Hierfür muss jedoch im BIOS/UEFI des Mainboards eingestellt werden, mit welchem Takt der Arbeitsspeicher laufen soll. Je nach Hersteller stehen dazu verschiedene Optionen zur Verfügung, die von einem einfachen Wählen eines XMP-Profils bis hin zum manuellen Anpassen der Taktrate, der Latenz und der Spannungsversorgung des RAMs reichen.

Arbeitsspeicher wird in Form von Riegeln geliefert und in den DIMM-Slots neben dem Prozessor-Sockel auf das Mainboard gesteckt. Arbeitsspeicher wird häufig in Dual-Channel-Kits angeboten. Im Dual-Channel-Modus betriebener Arbeitsspeicher ist auf Grund einer parallelen Anbindung besonders schnell. Um das Dual-Channel-Feature nutzen zu können, müssen die RAM-Bausteine entsprechend der Bedienungsanleitung des Mainboards angebracht werden.

PCI/PCIe-Slots (oder auch Erweiterungsslots) auf einem Mainboard werden benutzt, um Steck- und Erweiterungskarten zu betreiben. Zu den gängigsten Steckkarten gehören die Grafikkarten, die vor allem in Gaming-PCs anzutreffen sind. Wichtig bei der Kaufentscheidung für ein Mainboard ist hier die Anzahl, die Bauart und die Platzierung der PCI-Slots. Die Anzahl der auf einem Mainboard vorhanden PCI/PCIe-Slots wird durch den Formfaktor begrenzt, sodass ein Mini-ITX-Mainboard in der Regel über einen einzelnen PCI/PCIe-Slot verfügt, während XL-ATX-Mainboards über bis zu sieben Slots verfügen.

Die PCIe-Slots (PCIe: Peripheral Component Interconnect Express) liegen unter dem Prozessor-Sockel und befinden sich bei einem verbauten Mainboard immer auf Höhe der PCI-Blenden des Gehäuses. PCIe ist eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit eine Länge von knapp 9 cm, mit deren Hilfe Hardware-Komponenten miteinander verbunden werden. Zu den gängigsten PCI- und PCIe-Slot-Bauformen gehören unter anderem:

• PCIe x16
  Dieser PCIe-Slot ist ein vollwertiger Steckplatz zum Anschließen von Grafikkarten oder anderen Steck- und Erweiterungskarten. Der PCIe-x16-Slot verfügt über 16 Lanes, sowohl physikalisch als auch elektrisch. Die maximale Datenübertragungsrate beträgt 15.754 MB/s.
• PCIe x16 (elektrisch x8)
  Der PCIe x16 (elektrisch x8)-Slot ist physikalisch genauso lang wie der PCIe x16-Slot. Allerdings ist dieser Slot mit nur 8 Lanes an den Chipsatz angebunden, sodass die maximale Datenübertragungsrate 7.877 MB/s beträgt.
• PCIe x16 (elektrisch x4)
  Der PCIe x16 (elektrisch x4)-Slot ist ebenfalls physikalisch genauso lang wie der PCIe x16-Slot, allerdings mit nur 4 Lanes an den Chipsatz angebunden. Die maximale Datenübertragungsrate 3.983 MB/s beträgt. Dieser Slot kann nicht für Grafikkarten genutzt werden.
• PCIe x4
  Der PCIe x4 ist von der Form nur 4 Lanes groß (3,9 cm lang) und elektrisch mit 4 Lanes an den Chipsatz angebunden. Wie beim PCIe x16 (elektrisch x4)-Slot beträgt die Datenübertragungsrate 3.983 MB/s.
• PCIe x1
  Der kleinste PCIe-Slot für Steck-und Erweiterungskarten ist der PCIe x1 (2,5 cm Länge). Dieser Slot ist mit nur einer Lane angebunden und erreicht eine maximale Datenübertragungsrate von 985 MB/s. Dieser Slot kann nicht für Grafikkarten genutzt werden.
• Mini-PCIe
  Der Mini-PCIe-Slot wird in der Regel für WiFi/BT-Module genutzt und unterscheidet sich vom PCIe x1-Slot dadurch, dass die Steckkarte nach dem Montieren quasi auf dem Mainboard liegt und nicht im 90-Grad-Winkel absteht. Dieser Slot kann nicht für Grafikkarten genutzt werden.
• PCI
  Der Periphal-Component-Interconnect-Slot, kurz PCI-Slot, ist der Vorgänger des PCIe-Standards und findet vereinzelt bei günstigen Mainboards Verwendung. Der PCI-Standard ist nicht mit PCIe kompatibel.
• AGP
  Der Accelerated Graphics Port (AGP) ist der Vorgänger des PCI-Slots und findet keinerlei Verwendung mehr bei neueren Mainboards. Wer ein gebrauchtes Mainboard mit einem AGP-Slot kaufen möchte, sollte auf die Version des AGP-Slots achten.

Neben der Bauform der Erweiterungsslots ist der Geschwindigkeitsstandard von Relevanz. Einige Mainboards kombinieren zum Beispiel PCIe-x16-Slots im Standard 3.0 mit PCIe x16 (elektrisch x4)-Slot im Standard 2.0. Der 3.0-Standard ist knapp zwei mal so schnell wie der 2.0-Standard. Ein PCIe-2.0-x16-Slot ist dementsprechend genauso schnell wie ein mit nur 8 Lanes angebundener x16-Slot im 3.0-Standard.

Für das Anschließen von Festplatten (HDD: Hard Drive Disks) und Solid State Disks (SSDs) stellen Mainboards verschiedene Schnittstellen bereit. Zu den gängigsten Schnittstellen auf einem Mainboard gehören Serial ATA (SATA), SATA-Express, M.2 und U.2.

• SATA
  Serial ATA wurde aus dem Übertragungsprotokoll AT Attachment entwickelt und ist ein Busdesign mit einer bit-seriellen Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Die SATA-6G-Schnittstelle (auch SATA III) ist die mittlerweile 3. Generation von SATA und quasi auf allen Desktop-Mainboards verbaut. Die maximale Datentransferrate beträgt 6,0 Gbit/s und SATA 6G wird zum Anschließen von herkömmlichen 3,5-Zoll-Festplatten und 2,5-Zoll-SSDs genutzt.
• SATA-Express
  Mit SATA 3.2 wurde SATA-Express mit Übertragungsraten von 8 Gbit/s je PCIe-Lane eingeführt. Die Datenübertragung erfolgt bei SATA-Express über die PCIe-Schnittstelle und nicht über SATA. SATA-Express ist somit ein direkter Vorgänger der M.2/NVMe-Schnittstelle, jedoch ohne das NVMe-Protokoll, weshalb die Lese- und Schreibraten durch das bei herkömmlichen SSDs benutze AHCI-Protokoll (Advanced Host Controller Interface) begrenzt werden.
• M.2
  M.2 ist eine Spezifikation, die unter anderem für ultra-kompakte SSDs und den dazugehörigen Steckplatz (M.2 Key M), oder Port, genutzt wird. M.2-SSDs erinnern optisch an RAM-Riegel und sind zirka 22 mm breit sowie 42, 60, 80 oder 110 mm lang. Es muss unterschieden werden zwischen M.2-SATA-SSDs und M.2-PCIe-SSDs. Letztere werden über vier PCIe-Lanes im 3.0-Standard an den Chipsatz angebunden und ermöglichen in Kombination mit dem NVMe-Protokoll eine Datentransferrate von knapp 4 GB/s. Damit sind M.2-PCIe-SSDs bis zu acht mal schneller als (M.2-)SSDs mit SATA-6G-Schnittstelle.
• U.2
  Der U.2-Anschluss ist über vier PCIe-Lanes im 3.0-Standard an den Chipsatz angebunden und ermöglichen in Kombination mit dem NVMe-Protokoll eine Datentransferrate von knapp 4 GB/s. Das entspricht den Datentransferraten von M.2-PCIe-SSDs, allerdings werden U.2-SSD nicht direkt auf dem Mainboard befestigt, sondern wie herkömmliche SATA-SSDs im Gehäuse in 2,5-Zoll-Slots verbaut.