Системная плата


Системная, или материнская плата — важнейшая часть компьютерной системы. Главное назначение системной платы — соединение всех узлов компьютера в единое целое.

По сути, современный компьютер — это «конструктор», а системная плата — его основа и главная деталь. Вся информация, которую обрабатывает компьютер с момента включения и до его выключения, проходит через материнскую плату.

К ней физически подключены все устройства компьютера, хотя по большому счету — это просто коммутатор между процессором, модулями памяти и остальными комплектующими. Соответственно и особенности разных видов системных плат состоят в том, что и как к ним можно подключить. Конструктивно системная плата изготовлена из многослойного фольгированного текстолита. Количество слоев обычно находится в диапазоне от 6 до 8.

Главным параметром всех материнских плат является форм-фактор. Форм-фактор определяет физические параметры платы и тип корпуса, в который ее можно будет установить.

Понятие форм-фактора материнской платы появилось на заре развития персональных компьютеров, когда в 1981 году компания IBM заложила фундамент для развития IBM PC-совместимых компьютеров, выпустив первый персональный компьютер. Напомним, что все IBM PC-совместимые компьютеры имеют открытую архитектуру, т.е. предполагают использование комплектующих различных производителей с полной гарантией их совместимости.

Но для обеспечения такой совместимости необходимо, чтобы все производители следовали одним правилам при разработке комплектующих.

Именно эти правила и формируют понятие форм-фактора материнской платы.

Так что же сегодня означает понятие «форм-фактор»? Кратко можно сказать, что под этим понятием сегодня подразумевают совокупность принятых стандартов для построения компьютеров.

Сюда включают размеры корпуса, тип блока питания, размеры материнской платы, размеры и совместимость устанавливаемых плат расширения, расположение слотов оперативной памяти и процессорного сокета, тип и механизм охлаждения электронных компонентов и многие другие важные параметры и особенности.

Первый форм-фактор как стандарт был разработан в 1983 году компанией ЮМ и получил наименование XT (extended Technology).

В 1984 году на смену форм-фактору XT пришел стандарт AT (Advanced Technology), где определялись размеры материнских плат (30,5×33 см), которые устанавливались в корпуса типа Desktop и Tower.

Продолжением AT стал стандарт Baby AT, принятый в 1990 году. Этот форм-фактор предусматривал уменьшение размеров плат (22,5×33 см) и обладал совместимостью с AT.

Существовала еще одна разработка — LPX (Low Profile extended), но она относилась к стандарту оригинальных конструкций, хотя и довольно распространенной в свое время. В компьютерах для корпуса Slimline (тонкий корпус) используется материнская плата особой конструкции стандарта LPX.

Разъемы расширения смонтированы на отдельной плате, которая вертикально вставляется в разъем материнской платы. Благодаря этому удалось уменьшить высоту корпуса.

Следует отметить, что хотя форм-фактор AT в настоящее время морально устарел, компьютеры, собранные по этому стандарту служат и до сих пор в качестве «печатных машинок» для набора и правки текста, принт-серверов в компьютерных классах. Некоторые материнские платы AT переходного периода имели два разъема для подключения питания согласно стандартам AT и АТХ.

В середине 1995 года компания Intel предложила новый форм-фактор -ATX (Advanced Technology extended). В новом стандарте, в частности, определялось, что все разъемы портов ввода-вывода должны быть расположены в левом верхнем углу платы.

Изменилось и расположение процессорного гнезда и слотов памяти. Кроме того, в платах АТХ изменился разъем для подключения блока питания.

Стандарт АТХ определяет следующие характеристики:

• геометрические размеры материнских плат (30,5×24,4 см);

• общие требования по положению разъемов и отверстий на корпусе;

• положение блока питания в корпусе;

• геометрические размеры блока питания;

• электрические характеристики блока питания;

• питание процессора;

• подключение клавиатуры и мыши;

• форму и положение ряда разъемов (преимущественно питания).

Существует несколько вариантов форм-фактора АТХ:

• АТХ — стандартные настольные компьютеры в корпусах Mini-tower и Full-tower. Это наиболее приемлемая конструкция как для новичков, так и для опытных пользователей. Платы АТХ поддерживают до семи слотов расширения;

• Mini-ATX — уменьшенная версия АТХ. Поддерживает до пяти слотов расширения и имеет геометрические размеры 28,4×20,8 см;

• Micro-ATX — настольные компьютеры или вертикальные системы Minitower среднего уровня, платы ограничены размером 24,4×24,4 см;

• Flex-ATX — недорогие или менее производительные настольные или вертикальные системы, используемые в разных целях и обладающие наименьшими размерами среди всех разновидностей АТХ (22,9×20,3 см);

• NLX (New Low-Profile extended) — корпоративные настольные или вертикальные системы Mini-tower, отличающиеся удобством обслуживания и простотой изготовления;

• LPX (Low Profile extended) — настольные компьютеры в тонком корпусе;

• WTX (for Workstation Technology Extended) — форм-фактор, разработанный для стандартизации материнских плат для многопроцессорных серверов и обеспечения их надежным питанием.

Последний вариант форм-фактора рассматривать не будем, поскольку разрабатывался он для серверов и интереса для рядового пользователя не представляет.

Основная разница между указанными вариантами — количество слотов расширения, конфигурация разъемов интерфейса и физические размеры самой платы. Крепление платы к корпусу, расположение слотов во всех вариантах форм-фактора АТХ одинаковое.

Как мы уже отмечали, впервые о конструкции АТХ компания Intel заявила в середине 1995 года. Но первые материнские платы АТХ появились в продаже на год позже.

В начале 1997 года появилась версия спецификации 2.01 стандарта АТХ. В мае 2000 года появилась спецификация 2.03, которая просуществовала до 2004 года без изменений.

Блоки питания (БП), соответствующе новой спецификации АТХ 2.03, которая учитывала потребности высокопроизводительных процессоров, имеют выходную мощность более 400 Вт.

БП обеспечивают следующие выходные напряжения: + 3,3 В (в блоках питания стандарта AT не используется); ±5 В; +12 В.

Кроме того, БП стандарта АТХ 2.03, помимо основного 20-контактного разъема питания для плат АТХ, имеют дополнительный 4-контактный разъем для 5 В и 12 В питания, поскольку основной разъем уже не способен обеспечить повышенные требования к электропитанию системной платы. В БП системы АТХ используются специальные управляющие сигналы PowerOn и 5v_Standby. Первый из них обеспечивает включение системы программным путем, а второй — предоставляет возможность поддерживать систему в «спящем» режиме вместо ее полного выключения.

Различные версии отличаются еще и компоновкой элементов на материнской плате, что определяет особенности конструкции корпуса. Это выражается во взаимном расположении узлов корпуса по отношению к узлам материнской платы (например, блок питания выводится за контур системной платы из-за больших размеров кулера).

В последних модификациях 4-контактный и 20-контактный разъемы питания представляют собой единую 24-контактную конструкцию. Двухпроцессорные материнские платы выпускаются в форм-факторе, называемом Extended АТХ. Как правило, в таких случаях присутствует еще и дополнительный 8-контактный разъем для питания процессоров.

В конце 2003 года фирма Intel разработала спецификацию АТХ 2.1 основным отличием, которого был отказ от поддержки форм-фактора Mini-ATX.

В январе 2004 года был выпущен новый стандарт АТХ 2.2, в который были внесены следующие существенные доработки:

• новый 24-контактный разъем питания для обеспечения поддержки шины PCI-Express;

• добавлен разъем питания для SATA устройств.

Обобщенная таблица типоразмеров материнских плат для каждого форм-фактора приведена в табл. 3.1.

В конце 2004 года был представлен новый форм-фактор Balanced Technology Extended (ВТХ), который раньше имел рабочее название Big Water. Фактически новый стандарт сменил стандарт АТХ.

Необходимость перехода к новому стандарту была вызвана, прежде всего, изменившимися требованиями к энергопотреблению ПК (следовательно, и к теплоотводу) и к акустическим характеристикам ПК. Данный стандарт был принят, для того чтобы обеспечить эффективное энергоснабжение и охлаждение мощных процессоров Pentium IV. Необходимо отметить, что форм-фактор ВТХ обратно совместим с АТХ, т.е. плату с форм-фактором ВТХ можно будет устанавливать и в старый корпус стандарта АТХ, а вот обратное невозможно.

Таблица 3.1

Соответствие форм-факторов и размеров материнских плат

ФОРМ-ФАКТОР

РАЗМЕРЫ, СМ

AT

30,5 х 33

Baby-AT

33 х 22,5

LPX

33 x 22,9

Mini-LPX

26,4 x 20,1

ATX

30,5 X 24,4

Mini-ATX

28,4 x 20,8

Micro-ATX

24,4 x 24,4

Flex-ATX

22,9 x 20,3

NLX

34,5 x 22,9

Minl-NLX

25,4 x 20,3

Стандарт BTX существует в трех вариантах — собственно ВТХ, micro-ВТХ и pico-BTX.

Размер всех плат с форм-фактором ВТХ по глубине — 266,7 мм. Длина обычного ВТХ — 325,12 мм. Он допускает наличие семи слотов PCI-Express и десяти отверстий для монтажа платы к шасси.

Такие платы используются в корпусах объемом 15 л и более.

Форм-фактор micro-BTX относится к платам (их размер по глубине -264,16 мм), которые допускают наличие четырех слотов PCI-Express и семи отверстий для монтажа платы к шасси. Указанные платы применяются в корпусах объемом от 10 до 15 л.

Что касается плат с форм-фактором pico-BTX, то их размер по глубине равен 203,20 мм. Эти платы допускают наличие всего одного слота PCI-Express и четырех отверстий для монтажа платы к шасси и используются в корпусах объемом от 6 до 10 л.

Платы стандартов ВТХ, micro-BTX и pico-BTX имеют иное, по сравнению с платами стандарта АТХ, расположение основных компонентов — слотов для установки модулей памяти, процессорного гнезда, Северного и Южного мостов чипсета (об этих компонентах мы расскажем ниже) и т.д. Такое глобальное изменение дизайна было необходимо для создания нормального термобаланса.

С помощью лишь одного вентилятора удается осуществлять теплоотвод и от процессора, и от графической карты, и от модулей памяти. Такая конструкция носит название Thermal Module, или модуль термического баланса, представляющего собой систему охлаждения из кулера процессора и пластмассовой трубы-кожуха, направляющего воздушные потоки внутри корпуса компьютера (рис. 3.1).

Кроме того, платы указанных стандартов иначе (по сравнению с платами стандарта АТХ) крепятся к корпусу. Во-первых, если форм-фактором АТХ предусмотрено минимальное расстояние между шасси корпуса и материнской платой 0,25 дюйма, то в стандарте ВТХ это расстояние увеличено до 0,4 дюйма.

Крепление плат форм-фактора ВТХ к шасси в последнее время производится с помощью модуля SRM (Support and Retention Module) вместо шестигранных винтов-стоек. Сам SRM-модуль обеспечивает поддержку оптимального режима охлаждения компонентов системы, особенно процессора, а кроме того, предотвращает возможный изгиб материнской платы (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Пластмассовый кожух на боковой стенке

Рис. 3.2. Модуль крепления SRM

В связи с тем, что компания Intel отказалась от выпуска процессоров Pentium IV и разработала более энергоэффективные процессоры Core2Duo, основные преимущества платформы оказались не столь очевидны. В сентябре 2006 года компания Intel отказалась от дальнейшей поддержки стандарта ВТХ. Однако следует заметить, что большинство нововведений стандарта до сих пор используются некоторыми производителями корпусов.

В современную материнскую плату встроены такие основные компоненты:

• гнездо процессора;

• набор микросхем системной логики чипсет (компоненты North/South Bridge;

• гнезда модулей памяти (DDR SDRAM/DDR2 SDRAM/ DDR3 SDRAM);

• разъемы шин PCI/PCI Express;

• базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);

• микросхема Super I/O;

• преобразователь напряжения для центрального процессора;

• батарея.

Рассмотрим назначение всех компонентов материнской платы.

Добавить комментарий

Нажмите, чтобы отменить ответ.

Сообщение

Популярные записи

Свежие комментарии

  • геннадий к записи Как перенести «фотки» с цифрового фотоаппарата в компьютер
  • геннадий к записи Как перенести «фотки» с цифрового фотоаппарата в компьютер
  • рая к записи Как перенести «фотки» с цифрового фотоаппарата в компьютер
  • Рома к записи Лучшие компьютеры, которые стоят своих денег
  • рая к записи Как перенести «фотки» с цифрового фотоаппарата в компьютер

Свежие записи