Поняття системної (материнської) плати
Системна, або материнська плата — найважливіша частина комп’ютерної системи. Головне призначення системної плати — з’єднання всіх вузлів комп’ютера в єдине ціле.
По суті, сучасний комп’ютер — це «конструктор», а системна плата — його основа і головна деталь. Вся інформація, яку обробляє комп’ютер з моменту включення до його виключення, проходить через материнську плату.
До неї підключено всі пристрої комп’ютера, хоча за великим рахунком — це просто комутатор між процесором, модулями пам’яті і іншими комплектуючими. Відповідно і особливості різних видів системних плат полягають у тому, що і як до них можна підключити. Конструктивно системна плата виготовлена з багатошарового фольгованого текстоліту. Кількість шарів зазвичай знаходиться в діапазоні від 6 до 8.
Головним параметром всіх материнських плат є форм-фактор. Форм-фактор визначає фізичні параметри плати і тип корпусу, в який її можна буде встановити.
Поняття форм-фактора материнської плати з’явилося на зорі розвитку персональних комп’ютерів, коли в 1981 році компанія IBM заклала фундамент для розвитку IBM PC-сумісних комп’ютерів, випустивши перший персональний комп’ютер. Нагадаємо, що всі IBM PC-сумісні комп’ютери мають відкриту архітектуру, тобто припускають використання комплектуючих різних виробників з повною гарантією їх сумісності.
Але для забезпечення такої сумісності необхідно, щоб всі виробники дотримувалися одним правил при розробці комплектуючих.
Саме ці правила і формують поняття форм-фактора материнської плати.
Так що ж означає поняття «форм-фактор»? Коротко можна сказати, що під цим поняттям сьогодні розуміють сукупність прийнятих стандартів для побудови комп’ютерів.
Сюди включають розміри корпусу, тип блоку живлення, розміри материнської плати, розміри і сумісність встановлюються плат розширення, розташування слотів оперативної пам’яті та процесорного сокету, тип і механізм охолодження електронних компонентів і багато інші важливі параметри та особливості.
Перший форм-фактор як стандарт був розроблений в 1983 році компанією ЮМ і отримав найменування XT (extended Technology).
У 1984 році на зміну форм-фактору XT прийшов стандарт AT (Advanced Technology), де визначалися розміри материнських плат (30,5×33 см), які встановлювалися в корпуси типу Desktop і Tower.
Продовженням AT став стандарт Baby AT, прийнятий у 1990 році. Цей форм-фактор передбачав зменшення розмірів плат (22,5×33 см) і володів сумісністю з AT.
Існувала ще одна розробка — LPX (Low Profile extended), але вона ставилася до стандарту оригінальних конструкцій, хоча і досить поширеною в свій час. У комп’ютерах для корпусу Slimline (тонкий корпус) використовується материнська плата особливої конструкції стандарту LPX.
Роз’єми розширення змонтовані на окремій платі, яка вертикально вставляється в роз’єм материнської плати. Завдяки цьому вдалося зменшити висоту корпуса.
Слід зазначити, що хоча форм-фактор AT в даний час морально застарів, комп’ютери, зібрані за цим стандартом служать і до цих пір в якості друкарських машинок» для набору і редагування тексту, принт-серверів в комп’ютерних класах. Деякі материнські плати AT перехідного періоду мали два роз’єми для підключення живлення згідно стандартам AT та АТХ.
У середині 1995 року компанія Intel запропонувала новий форм-фактор-ATX (Advanced Technology extended). В новому стандарті, зокрема, визначалося, що всі роз’єми портів вводу-виводу повинні бути розташовані в лівому верхньому куті плати.
Змінилося і розташування процесорного гнізда і слотів пам’яті. Крім того, в платах АТХ змінився роз’єм для підключення блоку живлення.
Стандарт АТХ визначає наступні характеристики:
• геометричні розміри материнських плат (30,5×24,4 см);
• загальні вимоги з положення роз’ємів і отворів на корпусі;
• положення блоку живлення в корпусі;
• геометричні розміри блоку живлення;
• електричні характеристики блоку живлення;
• живлення процесора;
• підключення клавіатури і миші;
• форму і положення ряду роз’ємів (переважно харчування).
Існує кілька варіантів форм-фактору АТХ:
• АТХ — стандартні настільні комп’ютери в корпусах Mini-tower і Full-tower. Це найбільш прийнятна конструкція як для новачків, так і для досвідчених користувачів. Плати АТХ підтримують до семи слотів розширення;
• Mini-ATX — зменшена версія АТХ. Підтримує до п’яти слотів розширення і має геометричні розміри 28,4×20,8 см;
• Micro-ATX — настільні комп’ютери або вертикальні системи Minitower середнього рівня, плати обмежені розміром 24,4×24,4 см;
• Flex-ATX — недорогі або менш продуктивні настільні або вертикальні системи, що використовуються в різних цілях і володіють найменшими розмірами серед всіх різновидів АТХ (22,9×20,3 см);
• NLX (New Low-Profile extended) — корпоративні настільні або вертикальні системи Mini-tower, відрізняються зручністю обслуговування і простотою виготовлення;
• LPX (Low Profile extended) — настільні комп’ютери в тонкому корпусі;
• WTX (for Workstation Technology Extended) — форм-фактор, розроблений для стандартизації материнських плат для багатопроцесорних серверів і забезпечення їх надійним харчуванням.
Останній варіант форм-фактора розглядати не будемо, оскільки він розроблявся для серверів і інтересу для пересічного користувача не представляє.
Основна різниця між зазначеними варіантами — кількість слотів розширення, конфігурація роз’ємів інтерфейсу та фізичні розміри самої плати. Кріплення плати до корпусу, розташування слотів у всіх варіантах форм-фактору АТХ однакове.
Як ми вже відзначали, вперше про конструкції АТХ компанія Intel заявила в середині 1995 року. Але перші материнські плати АТХ з’явилися у продажу на рік пізніше.
На початку 1997 року з’явилася версія специфікації 2.01 стандарту АТХ. У травні 2000 року з’явилася специфікація 2.03, яка проіснувала до 2004 року без змін.
Блоки живлення (БЖ), відповідно нової специфікації АТХ 2.03, яка враховувала потреби високопродуктивних процесорів, мають вихідну потужність понад 400 Вт.
БП забезпечують наступні вихідні напруги: + 3,3 В (в блоках живлення стандарту AT не використовується); ±5; +12 Ст.
Крім того, БЖ стандарту АТХ 2.03, крім основного 20-контактного роз’єму живлення для плат АТХ, мають додатковий 4-контактний роз’єм для 5 і 12 В харчування, оскільки основний роз’єм вже не здатний забезпечити підвищені вимоги до електроживлення системної плати. В БП системи АТХ використовуються спеціальні керуючі сигнали PowerOn і 5v_Standby. Перший з них забезпечує включення системи програмним шляхом, а другий — надає можливість підтримувати систему в «сплячому» режимі замість її повного виключення.
Різні версії відрізняються ще і компонуванням елементів на материнській платі, що визначає особливості конструкції корпусу. Це виражається у взаємному розташуванні вузлів корпусу по відношенню до вузлів материнської плати (наприклад, блок живлення виводиться за контур системної плати з-за великих розмірів кулера).
В останніх модифікаціях 4-контактний і 20-контактний роз’єм живлення являють собою єдину 24-контактну конструкцію. Двопроцесорні материнські плати випускаються у форм-факторі, званому Extended АТХ. Як правило, в таких випадках присутня ще й додатковий 8-контактний роз’єм для живлення процесорів.
В кінці 2003 року фірма Intel розробила специфікацію АТХ 2.1 основною відмінністю якого була відмова від підтримки форм-фактору Mini-ATX.
У січні 2004 року був випущений новий стандарт АТХ 2.2, в який були внесені наступні суттєві доробки:
• новий 24-контактний роз’єм живлення для забезпечення підтримки шини PCI-Express;
• доданий роз’єм живлення для SATA пристроїв.
Узагальнена таблиця типорозмірів материнських плат для кожного форм-фактора наведена в табл. 3.1.
В кінці 2004 року був представлений новий форм-фактор Balanced Technology Extended (ВТХ), який раніше мав робочу назву Big Water. Фактично новий стандарт змінив стандарт АТХ.
Необхідність переходу до нового стандарту була викликана, насамперед, зміненими вимогами до енергоспоживання ПК (отже, і до тепловідводу) і до акустичних характеристик ПК. Даний стандарт був прийнятий, для того щоб забезпечити ефективне енергопостачання та охолодження потужних процесорів Pentium IV. Необхідно відзначити, що форм-фактор ВТХ назад сумісний з АТС, тобто плату з форм-фактором ВТХ можна буде встановлювати і в старий корпус стандарту АТХ, а ось зворотне неможливо.