Системные платы

Системные платы

ITX и mini-ITX

Индустриальный стандарт наименьшего формфактора FlexATX ограничивает размеры системных плат до 22,86–19,05 см (9×7,5 дюйма). Учтите, что это лишь максимально возможный размер, следовательно, создание формфактора с платами еще меньшего размера вполне допустимо. Анализ спецификации FlexATX (особенно — расположения монтажных отверстий в системной плате) показывает, что плату FlexATX можно уменьшить для применения только четырех монтажных отверстий (C, F, H и J).

Согласно стандарту FlexATX, расстояние между отверстиями H и J составляет 15,74 см (6,2 дюйма), в то время как расстояние между отверстием J и краем платы — 0,63 см (0,25 дюйма). Уменьшив расстояние от отверстия H до левого края платы, можно создать плату шириной 17 см (0,63+15,74+0,63), вполне соответствующую спецификации FlexATX. Сопоставление минимальной ширины и длины платы демонстрирует, что минимальный размер платы, входящей в рамки ограничений FlexATX, составляет 170×170 мм (6,7×6,7 дюйма).

Подразделение Platform Solutions компании VIA Technologies поставило задачу создать системную плату с минимальными размерами (разумеется, насколько это возможно), причем не придумывая для этого нового, не совместимого с уже существующими формфактора.

В марте 2001 года была создана плата несколько меньшей ширины, чем FlexATX (21,6 см вместо 22,8 см), однако той же глубины. В результате получившаяся плата была на 6% меньше платы FlexATX и при этом по-прежнему соответствовала стандартам FlexATX. Новая плата получила название “ITX”, однако уменьшения размеров всего на 6% оказалось недостаточно для промышленного производства, поэтому платы формфактора ITX так и не увидели свет.

В апреле 2002 года компания VIA представила плату c меньшими габаритами, которая характеризовалась минимальными глубиной и шириной, допустимыми в рамках стандарта FlexATX. Новый формфактор назывался mini-ITX. По сути, все уменьшенные варианты плат стандарта ATX представляют собой платы FlexATX с минимальными габаритами. Все другие характеристики, будь то размер и расположение портов ввода-вывода, размещение монтажных отверстий и типы/количество разъемов блока питания, аналогичны стандарту FlexATX. Тем не менее платы большего размера нельзя установить в корпус mini-ITX.

Формфактор mini-ITX был разработан компанией VIA специально для процессоров с низким энергопотреблением Eden и C3 серии E. Системные платы этого формфактора предлагаются только компанией VIA и еще парой производителей. Поскольку процессоры C3 обладают на порядок меньшим быстродействием, чем процессоры начального уровня Celeron 4 или AMD Duron, формфактор mini-ITX главным образом предназначен для нестандартного использования, например в телевизионных компьютерных приставках и специальных вычислительных устройствах. Сравнение размеров формфакторов ITX и mini-ITX с FlexATX представлено в таблице ниже.

 

 

В момент своего создания стандарт ITX по размерам был примерно равным FlexATX (наверное, поэтому он так и не вышел на рынок), в то время как платы mini-ITX были на 34% меньше максимально допустимых спецификациями FlexATX габаритов.

Рядом производителей компьютерных корпусов создано несколько моделей очень небольшого размера, предназначенных для плат mini-ITX. Большинство из них имеют форму куба, в переднюю панель которого вмонтированы дисководы для гибких и оптических дисков.

Схема типовой платы mini-ITX VIA EPIA-V представлена на рисунке ниже.
Как показано на рисунке, платы mini-ITX обладают большинством необходимых портов ввода-вывода. Тем не менее между платами mini-ITX и другими моделями ATX существует ряд различий.

  • Процессор в плате mini-ITX обычно припаян к гнезду, что делает невозможным его обновление или замену.
  • В большинстве корпусов mini-ITX установлены блоки питания TFX, которые поставляются лишь несколькими компаниями, а значит, замена такого блока питания обойдется недешево.
  • Доступные на рынке блоки питания TFX имеют небольшую выходную мощность, как правило — до 240 Вт.
  • Встроенный графический адаптер нельзя заменить платой AGP.

Поскольку платы и корпуса mini-ITX предоставляются небольшим количеством компаний, возможности модернизации или замены системных компонентов существенно ограничены. Тем не менее, так как платы mini-ITX соответствуют стандарту FlexATX, их можно устанавливать в любых корпусах формфакторов FlexATX, microATX и полноразмерных ATX и применять вмонтированные в эти корпуса блоки питания. В свою очередь, в большинство корпусов mini-ITX нельзя установить платы FlexATX, microATX и ATX; кроме того, в таких корпусах, как правило, имеется блок питания TFX. Остановив свой выбор на системе mini-ITX, подберите походящий для нее тип процессора, обладающий достаточным быстродействием, ведь замена или модернизация процессора практически всегда будет сопровождаться заменой системной платы.

 


Последними разработками в семействе ITX являются ультракомпактные формфакторы Nano-ITX и Pico-ITX (120×120 и 100×72 мм), созданные для приложений, потребляющих исключительно малую мощность.

 



Sitelinkx by eXtro-media.de

Шестое поколение микросхем системной логики Pentium Pro и Pentium II/III (P6)

Компания Intel явно доминирует на рынке наборов микросхем системной логики для Pentium, а для процессоров семейства P6 была фактически единственным производителем. Поскольку Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III — это, по сути, один и тот же процессор, имеющий лишь небольшие отличия в конструкциях кэш-памяти, один и тот же набор микросхем системной логики может использоваться как для гнезд типа Socket 8 (Pentium Pro) и Socket 370 (Celeron), так и для разъема типа Slot 1 (Celeron и Pentium II/III). Это утверждение было верным и для некоторых старых наборов микросхем класса P6.

Примечание!
Шина PCI 2.1 поддерживает параллельное выполнение операций PCI.

В таблице ниже представлены наборы микросхем, используемые в системных платах для Pentium Pro.

 

Примечание!
Кэш-память второго уровня процессоров Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III находится в корпусе процессора. Следовательно, характеристики кэшпамяти для этих компьютеров зависят не от набора микросхем системной логики, а от процессора.

Многие наборы микросхем от компании Intel состоят из двух компонентов: северного моста (MCH или GMCH в случае hub-архитектуры) и южного моста (ICH в случае hub-архитектуры). Очень часто одна и та же микросхема южного моста или ICH может использоваться с несколькими северными мостами (MCH или GMCH). В табл. 4.19 представлен список всех южных мостов наборов микросхем для процессоров класса P6, а также перечислены их основные характеристики. Микросхема ICH2 также используется в составе наборов микросхем компании Intel для процессоров седьмого поколения (Pentium 4/Celeron 4).



Sitelinkx by eXtro-media.de

BTX

Формфактор системных плат BTX (Balanced Technology Extended) первоначально был представлен компанией Intel в сентябре 2003 года. Обновленные редакции 1.0a и 1.0b представлены в феврале 2004 года и июле 2005 года соответственно. Формфактор BTX был разработан для полной замены формфактора ATX, удовлетворяя возросшие требования к энергопотреблению и охлаждению; он также обеспечил большую гибкость при проектировании систем. Однако в связи с тем, что в последнее время энергопотребление компонентов пошло на убыль, в частности после появления высокоэффективных двухъядерных процессоров, необходимость в формфакторе BTX стала далеко не такой очевидной. Конечно, когда-нибудь формфактор BTX может вытеснить формфактор ATX, однако этот момент еще не наступил. C 2005 года этот формфактор стал популярным в фирменных сборках компаний Dell, Gateway и др.

Формфактор BTX не является обратно совместимым с ATX и всеми остальными формфакторами. Полноразмерная системная плата BTX на 17% больше платы ATX, что позволяет разместить на ней большее число компонентов. Разъемы портов ввода-вывода, разъемы и расположение монтажных отверстий отличаются от таковых в ATX, что привело к необходимости разработки новой конструкции корпусов. Однако разъемы питания не претерпели изменений по сравнению с последними спецификациями ATX12V; при этом допускается использование блоков питания ATX, TFX, SFX, CFX и LFX. Блоки питания двух последних типов были разработаны специально для компактных и низкопрофильных систем BTX.

Основные преимущества формфактора BTX перечислены ниже.

  1. Оптимизированное размещение компонентов, упрощающее передачу сигналов. Все сигналы передаются в направлении от переднего к заднему краю платы, что значительно ускоряет обмен данными между компонентами и разъемами портов ввода-вывода.
  2. Улучшенное прохождение воздушных потоков. Благодаря этому обеспечивается более эффективное охлаждение при использовании меньшего количества вентиляторов, что снижает уровень акустического шума.
  3. Крепежный модуль SRM (Support and Retention Module). Обеспечивает механическую поддержку тяжелых радиаторов. Он также предотвращает искривление системной платы или повреждение компонентов при переносе или перевозке систем.
  4. Масштабируемость размеров плат. Благодаря этому преимуществу у разработчиков появляется возможность использовать одни и те же компоненты в системах различных размеров и конфигураций.
  5. Низкопрофильные решения. Спецификация допускает создание низкопрофильных систем.
  6. Универсальный стандарт блоков питания. Разъемы совместимы с последними версиями блоков питания ATX; в малоформатных и низкопрофильных системах используются специальные блоки питания, тогда как в системах типа tower допускается использование стандартных блоков питания ATX12V.

Стандарт BTX допускает использование системных плат трех формфакторов (см. таблицу ниже).

 

Все платы соответствуют одним и тем же требованиям к расположению монтажных отверстий и разъемов. Поэтому, если у вас есть корпус, в который устанавливается полноразмерная системная плата BTX, в него также можно установить системную плату microBTX или PicoBTX (см. рисунок ниже). Очевидно, если у вас корпус стандарта microBTX или PicoBTX, то установить в него системные платы BTX не удастся.

 

 

Стандарт BTX предполагает использование до 10 монтажных отверстий, а также 7 разъемов, что определяется формфактором системных плат (см. таблицу ниже).

 

Стандарт BTX также четко определяет размещение системной платы и других компонентов внутри корпуса, что значительно упрощает работу в корпусе и замену компонентов. С появлением процессоров, тепловыделение которых превышает 100 Вт, модулей управления напряжением, “горячих” наборов микросхем и графических процессоров возникла необходимость улучшить условия охлаждения. Согласно стандарту BTX, предполагается размещение тепловыделяющих компонентов вдоль одной линии, от переднего края системной платы к заднему, что позволит использовать один высокоэффективный модуль теплового баланса для охлаждения системы. В результате исчезает необходимость в использовании большого количества дополнительных вентиляторов. Модуль теплового баланса включает в себя радиатор для процессора, высокоэффективный вентилятор, а также воздуховод для обеспечения необходимых воздушных потоков внутри корпуса. Для крепления модуля теплового баланса используется специальный крепежный модуль SRM, который также позволяет устанавливать гораздо более массивные радиаторы, чем допускал стандарт ATX (см. рисунок ниже).

 

Стандарт BTX предлагает использование тех же разъемов питания, которые определяются последними спецификациями ATX, в том числе 24-контактного основного разъема питания и 4-контактного разъема ATX12V для питания модуля управления напряжением центрального процессора. Тип используемого блока питания определяется корпусом. Схема размещения компонентов внутри системного блока BTX представлена на рисунке ниже.

 

Как видно на рисунке, все основные тепловыделяющие компоненты смещены к переднему краю системной платы, благодаря чему значительно увеличивается эффективность охлаждения. Поток воздуха направляется от переднего края к заднему, тем самым охлаждая процессор, набор микросхем, модули памяти и видеоадаптер.

Для поддержки тяжелого радиатора и модуля теплового баланса используется крепежный модуль SRM, расположенный под системной платой. Фактически модуль SRM представляет собой металлическую пластину, которая крепится к шасси под материнской платой. Поэтому модуль теплового баланса крепится к модулю SRM, а не к системной плате. Это предотвращает излишнюю нагрузку на процессор и системную плату, особенно при транспортировке систем. Разъемы портов ввода-вывода на системных платах BTX расположены с другой стороны задней части платы по сравнению с системными платами ATX. При этом блок разъемов оказывается чуть короче и шире, что позволяет оснащать системные платы большим количеством интерфейсов и разъемов.

Несмотря на то что стандарт BTX стал популярным в фирменных моделях компьютеров таких компаний, как Dell, Gateway и других, он так и не заменил на массовом рынке стандарт ATX. Некоторые известные производители, например HP, продолжают использовать ATX, не говоря уже о компаниях, занимающихся “белой” сборкой. Материнские платы, корпуса и “коробочные” процессоры BTX сильно ограничены по номенклатуре и малодоступны на рынке; также существуют некоторые проблемы со стандартизацией крепления модуля теплового баланса к корпусу.

Учитывая вышесказанное и попрежнему большую популярность формфактора ATX, я рекомендовал бы избегать систем и компонентов BTX, поскольку их модернизация и замена в будущем могут оказаться проблематичными. ATX остается самым популярным и рекомендуемым формфактором для сборщиков систем и поставщиков компонентов.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Intel 810, 810E и 810E2 (6-е поколение)

В представленном в апреле 1999 года наборе микросхем Intel 810 (кодовое название — Whitney) используются абсолютно новые компоненты, которые существенно отличаются от стандартных северного и южного мостов из предыдущих наборов. Этот набор микросхем системной логики был также выпущен в виде модели 810E, поддерживающей шину процессора 133 МГц. Он предназначен для создания высокопроизводительных системных плат различных уровней.

Примечание!
В модели 810E2 применяется та же микросхема GMCH 82810E, что и в 810E, но в нее была добавлена микросхема 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), используемая в модели 815E.

Набор микросхем Intel 810E обладает следующими характеристиками:

  • поддержка частот шины 66, 100 и 133 МГц;
  • наличие интегрированной графической системы Intel 3D с интерфейсом AGP 2x;
  • эффективное использование системной памяти для повышения производительности графической подсистемы;
  • поддержка дополнительных 4 Мбайт видеопамяти (не во всех моделях);
  • поддержка порта Digital Video Out, совместимого со спецификацией DVI для плоскопанельных мониторов;
  • использует программную реализацию MPEG-2 DVD с механизмом Hardware Motion Compensation;
  • Hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с;
  • поддержка UDMA-66;
  • интегрированный звуковой контроллер Audio-Codec 97 (AC97);
  • поддержка режима с пониженным энергопотреблением;
  • имеет встроенный генератор случайных чисел для обеспечения высокого уровня безопасности программ шифрования;
  • содержит интегрированный контроллер USB 1.1;
  • поддержка шины LPC для соединения с Super I/O и ROM BIOS;
  • не имеет шины ISA.

Набор микросхем Intel 810E состоит из трех основных компонентов.

  • 82810E Graphics Memory Controller Hub (GMCH) — 421-контактный корпус BGA.
  • 82801 Integrated Controller Hub (ICH) — 241-контактный корпус BGA.
  • 82802 Firmware Hub (FWH) — 32-контактный корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) или 40-контактный корпус TSOP (Thin Small Outline Package). (Несмотря на то что эта микросхема является составной частью набора микросхем, она также продавалась отдельно другим производителям наборов микросхем.)

По сравнению с конструктивным исполнением предыдущих наборов микросхем системной логики (северный и южный мосты) конструкция набора Intel 810 подверглась значительным изменениям. В предыдущих наборах северный мост представлял собой контроллер памяти, к которому через шину PCI подключался южный мост. В новом наборе компонент Graphics Memory Controller Hub (GMCH) подключается к Integrated Controller Hub (ICH) с помощью интерфейса Accelerated Hub, работающего на частоте 66 МГц. Такой прямой способ соединения компонентов стал основой для реализации нового интерфейса UDMA-66, к которому подключаются жесткие диски, оптические накопители и другие устройства IDE.

На рисунке ниже представлена блок-схема набора микросхем Intel 810E. В наборе микросхем семейства 810 поддержка шины ISA доживала свои последние дни.

Для поддержки двух- и трехмерной графики используется интегрированный порт AGP (микросхема 82810). С помощью этой же микросхемы обеспечивается поддержка DVD, аналогового и цифрового видеовыходов. Микросхема 82810 (GMCH) поддерживает шину управления системой (System Manageability Bus), что позволяет сетевому оборудованию выполнять мониторинг платформы набора микросхем 810. С помощью спецификации ACPI реализован режим пониженного энергопотребления во время простоя системы.

Микросхемы GMCH и 82801 ICH соединяются с помощью архитектуры AHA, что позволяет удвоить скорость передачи данных (266 Мбайт/с) по сравнению с соединением компонентов северного и южного мостов с помощью шины PCI в предыдущих наборах микросхем. К тому же шина AHA является выделенной, т.е. к ней не подключены другие устройства. В шине AHA также были реализованы оптимизированные правила регулирования, позволяющие выполняться одновременно нескольким функциям, что позволило улучшить производительность работы с аудио- и видеосигналами.

В микросхему ICH интегрирован сдвоенный контроллер IDE, который поддерживает скорость передачи данных 33 Мбайт/с (UDMA-33 или Ultra-ATA/33) либо 66 Мбайт/с (UDMA-66 или Ultra-ATA/66). Эта микросхема выпускается в двух версиях: 82801AA (ICH), которая поддерживает скорость передачи данных 66 Мбайт/с и шесть разъемов PCI, и 82801AB (ICH0), которая поддерживает только скорость передачи данных 33 Мбайт/с и четыре разъема PCI.

В микросхему ICH также интегрированы контроллер Audio-Codec 97, два порта USB и поддержка от четырех до шести разъемов PCI. Контроллер Audio-Codec 97 предназначен для программной реализации аудиофункций и функций модема и выступает в роли цифроаналогового преобразователя; при этом основная нагрузка ложится на процессор. Использование для дополнительных целей имеющихся системных ресурсов привело к уменьшению числа компонентов и, соответственно, к снижению себестоимости.

Микросхема 82802 (FWH) содержит системную и видеоBIOS. Эта микросхема относится к типу флэш и может быть перепрограммирована. Кроме того, в 82802 реализован генератор случайных чисел. Он используется для увеличения стойкости шифрования и создания цифровой подписи. Данная микросхема, как и другие из этого набора, выпускается в двух вариантах: 82802AB и 82802AC. Версия AB содержит 512 Кбайт (4 Мбит) памяти flash-BIOS, а версия AC — 1 Мбайт (8 Мбит).

В наборах микросхем 810 и 810E компания Intel реализовала то, чего боялись многие производители микросхем: в них были интегрированы функции графического и звукового адаптеров и не существовало механизмов модернизации этих подсистем. Это выражалось в том, что системы, использующие набор микросхем 810, не имели разъема AGP и не были способны использовать стандартные графические адаптеры AGP. Для сектора малобюджетных систем, для которого, собственно, и разрабатывался этот набор микросхем, отсутствие разъема AGP не было особо чувствительно. В то же время в более дорогих системах использовался набор микросхем 815 или другой версии, поддерживающий разъемы AGP. Этот интегрированный интерфейс получил название Direct AGP; он представляет собой прямое соединение между контроллерами памяти/процессора с контроллером видеоадаптера, реализованное в одной микросхеме.

Обычный внешний видеоадаптер используется в системах среднего и высокого уровней, а также в игровых компьютерах. С наборами микросхем 810 и последующих версий, которые обладают интегрированной графической подсистемой, Intel начала экспансию на рынок графических адаптеров.

Набор микросхем серии 810 демонстрирует тесную интеграцию системных компонентов. Встроенная графическая система подразумевает отсутствие необходимости в отдельной плате видеоадаптера; встроенный интерфейс AC'97 дает возможность обойтись без модема и аудиоадаптера. Кроме того, в модуль ICH интегрирована микросхема CMOS, и даже BIOS встроена в микросхему FHW.

 

Генератор случайных чисел Intel

Особенностью набора микросхем Intel серии 8xx является наличие генератора случайных чисел RNG (Random Number Generator). Он встроен в микросхему 82802 FWH, которая является компонентом ROM BIOS, используемым в системных платах серии 8хх. Генератор случайных чисел предоставляет программному обеспечению недетерминированные случайные числа.
Случайные числа необходимы большинству стандартных программ системы безопасности, выполняющих идентификацию пользователя или шифрование файлов, и используются, например, при генерировании ключевого кода. Один из методов ‘‘взлома’’ шифрованных кодов - угадывание случайных чисел, используемых в процессе генерирования ключей. Существующие методы, применяющие при генерировании псевдослучайных чисел исходные данные пользователя и системы в качестве начального числа, весьма уязвимы для взлома. Для генерирования понастоящему недетерминированных, непредсказуемых случайных чисел Intel RNG использует тепловые помехи резистора, находящегося в FWH (т.е. ROM BIOS системной платы серии 8xx). Таким образом, ‘‘произвольные’’ числа, генерируемые набором микросхем серии 8xx, действительно случайны.


Sitelinkx by eXtro-media.de

WTX

Формфактор систем и системных плат WTX разрабатывался для рабочих станций среднего уровня. По своим параметрам он ненамного отставал от ATX и определял размер/форму системной платы, а также интерфейс платы и корпуса, разработанный в соответствии с особенностями формфактора.

Формфактор WTX версии 1.0 был представлен в сентябре 1998 года, а в феврале 1999 года появилась его следующая версия (1.1). С тех пор данный формфактор не обновлялся, и его поддержка была прекращена.

На рисунке ниже показана типичная система WTX со снятой крышкой. Обратите внимание, что свободный доступ к внутренним компонентам системы обеспечивается за счет выдвижения сборочных модулей и возможности открывать боковые панели.

 

Системные платы WTX, максимальная ширина которых достигает 14 дюймов (356 мм), а максимальная длина — 16,75 дюймов (425 мм), гораздо больше плат ATX. Минимальные размеры платы не ограничены, что позволяет производителям уменьшать размеры плат в соответствии с монтажными критериями. Дополнительное пространство, предоставляемое формфактором WTX, позволяло разместить два и более процессоров, а также прочее интегрированное оборудование, необходимое в конструкции сервера или рабочей станции.

Официальные требования по установке и расположению системной платы WTX не определены, что обеспечивает необходимую гибкость конструкции. Точное расположение и размер крепежных отверстий также не указываются; вместо этого системная плата WTX устанавливается на стандартной монтажной плате, которая должна поставляться в комплекте с системной платой. Конструкция корпуса WTX позволяет установить монтажную плату с присоединенной к ней системной платой.

Системные платы WTX оснащены разъемами питания, отличными от разъемов питания системных плат ATX. Изначально WTX оснащались 24-контактным разъемом питания, на который подавались только напряжения 5 и 3,3 В, а также отдельным 22-контактным разъемом для подачи напряжения 12 В. Современные платы WTX оснащены 24-контактным основным разъемом питания EPS12V (известным еще и как Superset ATX или SSI) либо стандарта ATX-GES. Оба разъема, ATX-GES и EPS12V, предполагают подачу на системную плату напряжений 3,3, 5 и 12 В, однако схемы размещения контактов у них совершенно разные.

Системные платы стандарта EPS12V также оснащены 8-контактным разъемом для подачи дополнительного питания 12 В на процессор(ы). Сравнительные характеристики 24-контактных разъемов питания ATX-GES и EPS12V приведены в таблице ниже.

 

 

Внимание!
Не забывайте, что системные платы, соответствующие стандартам WTX, ATXGES и EPS12V, оснащены 24-контактным разъемом Molex 39-01-2240, представляющим собой удлиненную версию 20-контактного разъема, используемого на системных платах ATX. Однако при этом схема расположения контактов отличается от стандарта ATX. Поэтому, если к системной плате подключить блок питания другого типа, сгорят либо оба устройства, либо одно из них.

 



Sitelinkx by eXtro-media.de

Подкатегории

Яндекс.Метрика