컴퓨터는 CPU, 모니터, 키보드, 마우스 등 여러 가지 부품으로 구성되어 있다. 이러한 구성 요소들은 마더보드를 통해 서로 연결되어 통신한다. 하지만 일반적인 사용자들은 이러한 구성요소에 무엇이 있는지, 어떻게 서로 통신하는지 모를뿐더러 아마 회로 판도 본 적이 없을 것이다. 하지만 마더보드는 컴퓨터의 안전성과 호환성에 막중한 책임을 지고 있는 마치 컴퓨터의 심장 같은 존재다. 마더보드만 알더라도 컴퓨터가 어떠한 구성 요소로 작동하는지 알고 조립식 컴퓨터를 맞출 때도 좋은 지식이 될 것이다.

마더보드는 메인보드라고도 불리며 시스템보드, 외국에서는 mobo라고도 불린다. 마더보드는 컴퓨터가 제대로 돌아가기 위해 여러 구성 요소 사이에서 연결을 설정하기 위한 플랫폼 역할을 한다. 마더보드의 회로 기판은 납땜이나 확장 슬롯을 통해 모든 구성 요소를 수용하는 컴퓨터의 가장 기본적인 블록이다. 마더보드는 기본적으로 중앙처리장치, 메모리, 프린터, 키보드, 그래픽 카드 및 기타 주변 장치와 같이 컴퓨터의 다른 부품을 물리적 슬롯 및 인터페이스 커넥터를 통해 연결하는 데 사용되는 회로보드 형식으로 인쇄되어 있다. 만약 기계를 열어 본 적이 있다면 녹색 기계 판에 여러 선이 줄 가 있는 것을 보았을 것이다. 그 선은 마더보드에 연결된 여러 하드웨어 장치끼리 통신할 때 사용하는 회로를 구성한다. 데이터가 담긴 전기 신호는 이 선을 통해 오고 간다. 이런 인쇄 회로 기판의 전류 흐름은 일반 회로와 비슷하지만, 전압은 더 낮다. 일반 회로와 다르게 인쇄 보드는 적은 공간에 더 많이 수용할 수 있다.

마더보드의 개발은 Intel Core i5와 같은 일반 CPU 칩인 마이크로프로세서가 출현하면서 동시에 같이 개발되었다. 마이크로프로세서가 나오기 전에 컴퓨터는 주회로기판을 통해 서로 연결된 여러 개의 PCB를 수용했다. 주회로기판은 전기 커넥터의 병렬 배열로 되어있어 커넥터의 상대 핀과 다른 핀과 연결되고 각각의 모든 핀은 정렬되어 연결되어 있다. 즉, 이 주회로기판은 여러 개의 PCB를 함께 연결하는데 사용된다. 중앙처리장치(CPU), 메모리 및 기타 주변 장치와 같은 구성 요소는 다른 PCB에 연결한 다음 주회로기판을 이용하여 연결했다. 시간이 지나면서 마이크로프로세서가 등장하고 주회로기판은 더는 쓰이지 않고 다양한 구성 요소가 단일 인쇄 회로 기판에 직접 통합되어 나오게 된다. 그런 의미로 마더보드라고 하는 단일 PCB는 결국 컴퓨터에서만 필요하다.

1980년대에는 애플과 IBM 같은 회사들이 마더보드에 관한 문서와 사진을 공개했다. 이는 애플2와 IBM PC 같은 인기 있는 컴퓨터에서 사용할 수 있는 교체 마더보드를 생산하기 위해서였다. 그러면서 마더보드는 주변 장치나 주변 구성 요소 등 더 많은 것들을 통합하기 시작했고 동시에 마더보드 모양새는 복잡해졌다. 80년대 후반에 마더보드는 슈퍼 단일 입출력 칩이 생겨났고 마우스, 키보드, 플로피 드라이브 등과 같이 저속 주변 장치를 지원하게 된다. 2000년이 가까워지면서 비디오, 스토리지, 오디오 및 네트워크 어댑터 등 이러한 구성 요소는 확장 슬롯에 대한 필요성이 줄게 되어서 제거된다. 현재 마더보드는 어떤 제품이든 수용할 수 있도록 제조되며 마더보드의 크기도 지난 수십 년 이래로 크게 줄었고 계속해서 줄어들고 있다.

폼팩터(Form Factor)는 마더보드의 모양과 크기에 따라 주어지는 단어다. 일반적으로 모든 유형의 마더보드는 사전에 정의된 사양에 따라 설계되어 서로 다른 회사에서 제조한 마더보드여도 서로 유사성을 띈다. 하지만 크기는 제품마다 조금씩 다르다. 인텔에서 개발한 ATX는 여러 제조업체가 만든 데스크톱 마더보드로 가장 많이 사용되는 구성 사양이다. Mac Mini나 인텔 NUC같은 사이즈는 미니 PC같이 작은 크기의 컴퓨터에 사용되는 폼팩터 사양이다. 기계는 기본적으로 웹 서핑, 워드 프로세싱, 비디오 재생 등과 같이 기본적인 컴퓨팅 요구 사항에 사용된다. 그렇지만 기술 발전은 인터넷 서핑 장치 이상의 기계에서 만들어졌다.

마더보드에는 DIMM 슬롯이 있다. DIMM 슬롯은 컴퓨터에 DIMM 칩을 설치하기 위해 마더보드에 부착된 긴 슬롯이다. DIMM(Dual Inline Memory module)은 듀얼 인라인 메모리 모듈을 의미하며 DRAM 직접 회로는 구성된 듀얼 인라인 메모리 모듈의 약자다. DRAM (Dynamic Random Access Memory)은 CPU가 실행하는 데이터 및 파일을 저장하는 휘발성 메모리다. DDR, DDR2, DDR3, DDR4 등 비슷한 종류의 DRAM이 있다. 이전이 기계는 1980년대와 1990년대 말 사이에 SIMM(Single Inline Memory Module)유형의 메모리 모듈을 사용했다.

컴퓨터 조립을 하면 한번 쯤은 LGA 1150 또는 AM3+ 용어는 들어봤을 것이다. 프로세서에 맞는 소켓 유형을 얻는 것은 컴퓨터를 조립할 때 직면하게 되는 일반적인 딜레마다. 소켓이란 마이크로프로세서 또는 CPU가 있는 공간이다. 소켓 덕에 마이크로프로세서를 마더보드에 납땜할 필요가 없다. 우리는 의지대로 언제든지 제거할 수 있기 때문이다. 소켓의 유형은 다음과 같다.

LGA (Land Grid Array) - 핀이 소켓에 있다.

PGA (Pin Grid Array) - 핀이 CPU 칩에 있다.

ZIF (Zero Insertion Force) - CPU 칩을 삽입하는 동안 레버를 들어 올려 소켓의 접촉부를 느슨하게 만든다. 따라서 CPU가 쉽게 장착된다.

LGA 유형의 소켓은 주로 인텔에서 사용하고 AMD는 PAG-ZIP 유형을 사용한다. 특히나 인텔 같은 경우 다양한 소켓을 만들어서 CPU와 소켓 유형을 결정할 때는 잘 확인해야 한다.

칩셋은 마더보드에 있는 집적회로로 이는 마더보드에 연결된 주변 장치와 CPU와 메모리 등 다양한 구성 요소 사이에서 통신 채널을 생성하는 역할을 한다. 칩셋이 없으면 다른 주변 구성 요소들이 중앙 처리 장치와 통신할 수 없으며 칩셋의 성능은 컴퓨터 성능에 직접적인 영향을 보인다. 칩셋은 크게 두 부분으로 구성된다. 노스 브리지는 FSB(Front Side Bus)를 통해 CPU에 직접 연결된다. 메모리 컨트롤러를 사용하여 CPU와 RAM 간에 데이터를 전송하기 위해 RAM 칩에 연결한다. 이외에도 PCI Express 버스와 통신을 설정한다. 사우스 브리지는 USB 포트, SATA 인터페이스와 연결된다. 그것인 CPU에 직접 보고하지 않으며 모든 정보는 CPU에 도달하기 전에 노스 브리지를 통과해야 한다.

마더보드에는 클록 생성기도 있다. 클록 생성기의 기본 작동은 마더보드의 여러 구송 요소의 작동을 동기화 화여 서로 방해하지 않고 원활하게 돌아갈 수 있도록 하는 역할을 한다. 고주파수와 저주파수 사이에서 점프하는 클록 신호를 생성하여 동작의 조정을 위한 메트로놈을 생성한다.

확장카드 슬롯이라 불리기도 하며 PCI(Peripheral Component Interconnect)라고도 불린다. PCI는 무선 어댑터, 그래픽 카드 등 추가 구성 요소를 설치하는데 사용되며 CPU나 RAM과 연결된 주변 장치 간에 데이터를 전송하는데 사용되는 확장버스다. 보통 ‘버스’라는 명칭은 데이터가 이동하는 경로라고 보면 된다. 더불어 데이터를 전송하는 데 필요한 소프트웨어와 하드웨어 모두를 말할 수 있다. 버스는 데이터가 어디로 가야 하는지에 대한 정보를 전달하는 주소 버스와 전송될 실제 데이터를 운반하는 데이터 버스 이 두 부분으로 구성된다. 최신 마더보드에는 PCle(PCI Exress) 슬롯이 존재하는데 이는 기존의 PCI 및 PCI-X 확장 버스 표준을 능가한 더 업그레이드한 버전이 붙여져서 나온다.

마더보드에는 스토리지 커넥터(storage connector)도 있다. 마더보드는 자기 하드 드라이브, 광 드라이브 및 SSD와 같은 저장 장치를 연결하기 위한 커넥터가 있다. 이러한 장치는 SATA라고 하는 인터페이스를 통해 작동된다. SATA 또는 직렬 ATA는 마더보드에 있는 호스트 버스 어댑터를 통해 저장매체와 컴퓨터를 연결할 수 있는 컴퓨터 버스이기도 하다. 다양한 SATA 버전이 존재하며 기계의 구성에 따라 사용된다. 예를 들어 mSATA 또는 mini-SATA는 노트북에 설치된 SSD이나 하드 드라이브에 사용된다.

마지막으로 이 모든 구성 요소들을 실행시킬 수 있는 전력 공급장치 전원 커넥터가 존재한다. 컴퓨터에는 주 전원 공급 장치가 있지만 모든 구성 요소에 직접 전원을 공급해줄 수는 없다. 그래서 존재하는 것이 전원 커넥터이며 주 전원 공급장치에서 RAM, CPU, 칩셋 및 확장 카드와 같이 다양한 구성 요소에 전원을 분배하는데 사용된다. 하지만 고급 그래픽 카드 같은 경우 최신 확장 카드는 컴퓨터의 주 전원 커넥터로는 제공할 수 없는 더 많은 전력이 필요하다. 따라서 이 같은 고급 그래픽 카드는 올바른 전력량을 얻기 위해 자체 전원 커넥터와 함께 제공된다. 마더보드에는 Flash ROM 같이 비휘발성 메모리 칩이 붙어 있어 시스템의 BIOS를 저장하는데 사용된다. 이 외에도 USB, 디스크 컨트롤러, 이더넷 컨트롤러 등과 같은 추가 구성 요소가 마더보드에 있다. 현재 마더보드에는 인텔의 HD 그래픽인 온보드 그래픽 칩과 사운드 카드가 직접 납땜 되어 붙어 있다. 내부 그래픽 카드는 장비의 기본 그래픽 처리를 처리하고 VGA 및 HDMI 포트를 통해 비디오 출력을 제공한다.

마더보드의 경우 온도를 잘 잡아줘야 한다. 부적절한 온도 때문에 성능이 저하되고 수명이 단축될 수 있다. 따라서 마더보드가 작동하여 여러 구성 요소에 따라 열이 발생할 때 히트 싱크대 및 냉각 팬과 같이 다양한 장치가 온도를 낮추기 위해 설치되어있다. 마더보드의 이상적인 작동 온도는 약 섭씨 45도에 해당한다. 컴퓨터는 적절한 냉각 시스템을 장비하지 않으면 온도가 허용한계를 초과하여 사용자에게 만족감을 주지 않는다. 높은 온도 때문에 마더보드 튀김에 대해 들어본 적이 있을 것이다.

인간의 심장은 끊임없이 펌프와 같은 작용을 하여 혈액을 온몸으로 이동시킨다. 비슷하게 컴퓨터의 마더보드도 각각의 부품에 신호를 보내어 통신한다. 오늘은 컴퓨터의 생명 같은 마더보드에 대하여 작성해보았다. 물론 마더보드에 대해 더 자세히 풀어 쓰라면 더 풀어쓸 수 있을만큼 더 깊이 들어갈 수 있다. 하지만 오늘의 글을 읽는 동안 마더보드를 어느정도 대충 알고 계셨던 분이라면 정리하는 시간이, 처음 본 분들이라면 마더보드에 대해 어느정도 알아가는 시간으로 가볍게 읽을 수 있기를 바라며 작성해보았다. 부디 글을 읽는 시간이 아깝지 않았던 시간이기를 바란다.