Формфакторы системных плат

Объединительные платы

Рейтинг:   / 0

Системные платы в полном комплекте установлены не во всех компьютерах. В некоторых системах компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются на карту расширения, вставляемую в разъем на объединительной плате.

В таких компьютерах главная плата с разъемами называется объединительной платой, а компьютеры, использующие такую конструкцию, — компьютерами с объединительной платой.

Каждая из конструкций — с материнской или объединительной платой — имеет свои достоинства и недостатки. В конце 1970-х годов большинство оригинальных компьютеров выпускалось с объединительными платами. Впоследствии компании Apple и IBM повернули мир от модельного дизайна к использованию традиционных материнских плат с разъемами, поскольку последние оказались дешевле с точки зрения массового производства.

Существует два основных типа систем с объединительными платами: пассивные и активные. Пассивные объединительные платы вообще не содержат никакой электроники, кроме разве что разъемов шины и нескольких буферов и драйверных схем. Все остальные схемы обычных системных плат размещены на платах расширения. Есть пассивные системы, в которых вся системная электроника находится на единственной плате расширения. Практически это настоящая системная плата, но она должна быть вставлена в разъем на пассивной объединительной плате. Такая конструкция была разработана для того, чтобы максимально упростить модернизацию системы и замену в ней любых плат. Эта конструкция популярна в промышленных компьютерах и серверах, обычно монтируемых в стойке. На рисунке 1 показан типичный одноплатный компьютер на базе процессора Pentium 4. На рисунке 2 приведен пример корпуса пассивной системы.

 

Системы (иногда называемые одноплатными компьютерами), содержащие в себе системные и пассивные объединительные платы, являются наиболее распространенной конструкцией подобного исполнения. Обычно они используются в промышленных или лабораторных системах стоечного типа. Эти системы отличаются большим количеством разъемов, сверхмощными источниками питания и высокой производительностью; для них характерна обратная схема охлаждения, используемая для нагнетания давления внутри корпуса с помощью охлажденного фильтрованного воздуха.

 

 

Примечание!
Многие пассивные объединительные системы созданы на основе стандартов пассивной объединительной платы PCI/ISA и формфактора CompactPCI, представленных группой PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG). Более подробная информация, относящаяся к указанным стандартам, представлена на сайте PICMG по адресу www.picmg.org. Еще одним популярным стандартом одноплатных компьютеров является PISA, разработанный компаниями JUMPtec и Kontron. Стандарт PISA предполагает использование объединительных плат вдвое меньшей длины, которые вставляются в разъем, очень похожий на разъем EISA. Объединительные платы PISA также поддерживают установку плат PCI и ISA. Более подробные сведения по данной теме приведены на сайте www.kontron.com.

Активные объединительные платы включают в себя схемы управления шиной и множество других компонентов. Большинство таких плат содержат всю электронику обычной системной платы, кроме процессорного комплекса. Процессорным комплексом называют ту часть схемы платы, которая включает в себя сам процессор и непосредственно связанные с ним компоненты — тактовый генератор, кэш и т.д. Если процессорный комплекс расположен на отдельной плате, то упрощается операция замены процессора более новым. В такой системе достаточно заменить только эту плату, а системную плату менять необязательно. В результате получается модульная системная плата с заменяемым процессорным комплексом.

В большинстве современных компьютеров с объединительной платой используется именно активная плата с отдельным процессорным комплексом. К сожалению, интерфейс процессорных комплексов до сих пор не стандартизирован, поэтому такие платы рекомендуется покупать только у производителя системы. Это сужает рынок и, естественно, приводит к росту цен, так что в результате полная системная плата другого производителя может оказаться даже дешевле.



Sitelinkx by eXtro-media.de

Системные платы оригинальной разработки

Рейтинг:   / 0

Системные платы, которые не обладают одним из стандартных формфакторов (таких, как любой их форматов ATX), называются системными платами оригинальной разработки. Системы LPX, Mini-ITX и Nano-ITX попадают в класс частично-оригинальных, в то время как некоторые компании выпускают полностью оригинальные системы, состоящие из компонентов исключительно своего производства. Не рекомендуется покупать компьютер с системными платами нестандартных конструкций, поскольку в них не предусмотрено условие замены системной платы, источника питания или корпуса, что существенно ограничивает возможности модернизации. Компьютеры с такими платами также трудно ремонтировать. Проблема состоит в том, что комплектующие для замены можно приобрести только у изготовителя системы, и они обычно во много раз дороже стандартных. По истечении срока гарантии систему с такой платой не стоит восстанавливать. Если системная плата выйдет из строя, дешевле купить новую стандартную систему целиком, поскольку ремонт оригинальной платы обойдется в пять раз дороже покупки новой стандартной системной платы. Кроме того, новая системная плата со стандартным формфактором, скорее всего, будет обладать более высоким быстродействием, чем заменяемая.

Следует заметить, что существует возможность ограниченной модификации систем ранних версий, содержащих системные платы оригинальных конструкций. Это возможно благодаря замене нестандартного процессора подключенным к нему регулятором напряжения, который обычно называется микросхемой разгона (overdrive) или ускоренного режима (turbo). К сожалению, подобная модификация далеко не всегда позволяет сочетать более дешевый новый процессор и системную плату. Как правило, следует обновлять системную плату вместе с процессором, что невозможно выполнить в оригинальной системе.

Конструкция распространенной системной платы LPX была основой большинства оригинальных систем. Подобные системы продавались в основном по каналам розничной торговли. В системах этого класса традиционно доминировали компании Compaq, Hewlett-Packard (серия Vectra) и Packard Bell (которая уже прекратила свое существование). В целом, всем перечисленным системам свойственны проблемы, характерные для любых систем оригинальных конструкций.

Если, например, выйдет из строя системная плата в компьютере класса ATX, можно найти сколько угодно системных плат подходящей конструкции с разными процессорами и быстродействием по вполне приемлемым ценам. При желании можно найти замену и для плат Baby-AT, однако вот уже несколько лет этот формфактор не поддерживает новые технологии и не используется в последних моделях компьютеров. Если же выйдет из строя системная плата уникальной конструкции, то придется обращаться к ее производителю. При этом практически не будет возможности подобрать плату с более качественным процессором, чем тот, который был у вас. Другими словами, осуществлять модернизацию и ремонт подобных компьютеров сложно и, как правило, невыгодно.

Компьютеры, продаваемые такими ведущими компаниями, как Dell, Gateway и Micron, имеют стандартный формфактор ATX, microATX и NLX, поэтому с их модернизацией не возникнет проблем в будущем. Эти формфакторы позволяют легко заменить системную плату, источник питания и другие компоненты, причем найти новые компоненты можно будет не только у производителей первоначальной системы.

Примечание!
Компании Dell и Gateway в 2005 году перешли на создание систем с формфактором BTX. Несмотря на то что этот формфактор официально считается стандартным, на рынке для него не представлено достаточное количество компонентов, таких как материнские платы, корпуса и ‘‘коробочные’’ процессоры. По этой причине такие системы будет проблематично ремонтировать и модернизировать в будущем. Все это делает системы BTX неудачным формфактором для компаний, занимающихся сборкой компьютеров.

Не все системы одного производителя используют один и тот же формфактор. К примеру, компания Dell использует стандартизированные формфакторы для выпускаемых настольных систем, однако многие их системы построены на оригинальных компонентах, таких как блоки питания с нестандартными выводами. По этой причине некоторые модели компьютеров от Dell сложно модернизировать с помощью материнских плат и блоков питания других производителей.



Sitelinkx by eXtro-media.de

BTX

Рейтинг:   / 0

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

WTX

Рейтинг:   / 0

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

ITX и mini-ITX

Рейтинг:   / 0

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
Яндекс.Метрика