Формфакторы материнских плат

Важнейшим узлом компьютера является системная плата (system board), иногда называемая материнской (motherboard), основной или главной платой (main board). В этой главе рассматриваются типы системных плат и их компоненты.
Существует несколько наиболее распространенных формфакторов, учитываемых при разработке системных плат. Формфактор (form factor) представляет собой физические параметры платы и определяет тип корпуса, в котором она может быть установлена. Формфакторы системных плат могут быть стандартными (т. е. взаимозаменяемыми) или нестандартными. Нестандартные формфакторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться. Наиболее известные формфакторы системных плат перечислены ниже.
Устаревшие: В XXI веке люди, используя компьютер, не задумываются над тем, что компьютер – это единая целостная система, которая функционирует, выполняя поставленные перед ней задачи, был изобретен и на протяжении десятилетий развивается до сегодня.

В свое курсовой работе я хочу рассказать и показать, что из себя представляет материнская плата или как ее еще называют main board, выяснить принцип ее работы, из каких электронных компонентов состоит, разобрать их.

Компьютерные технологии развиваются на протяжении всего их существования и поэтому, я считаю, что каждый уважающий себя человек, жизнь которого непосредственно связана с компьютером, должен знать, как он устроен, из чего сделан, понимать, как он работает.

Как мы все уже знаем, что материнская плата – это то же самое, что и мозги для человека, она за последние 20 лет изменилась очень сильно, это говорит нам о том, что компьютерные технологии не стоят на месте, а очень быстро развиваются.

Когда-то компьютер – это была либо роскошь, либо очень важная неотъемлемая составляющая в какой-либо фирме или корпорации, но вскоре он стал предметом общего использования. Он есть практически у каждого, практически каждый может с ним работать, но далеко не каждый знает, как он устроен, именно эту тему я буду развивать в своей курсовой работе.

В XXI веке люди, используя компьютер, не задумываются над тем, что компьютер – это единая целостная система, которая функционирует, выполняя поставленные перед ней задачи, был изобретен и на протяжении десятилетий развивается до сегодня.

Самые современные системные платы содержат следующие компоненты:

· гнездо для процессора;

· набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или Hub);

· микросхема Super I/O;

· базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);

· гнезда модулей памяти DIMM/RIMM;

· разъемы шин ISA/PCI/AGP;

· разъем AMR (Audio Modem Riser);

· разъем CNR (Communications and Networking Riser);

· преобразователь напряжения для центрального процессора;

батарея

· Baby-AT;

· полноразмерная плата AT;

· LPX.

Современные:

· АТХ;

· Micro-ATX;

· Flex-ATX;

· NLX;

· WTX (в настоящее время не производятся).

Другие:

· независимые конструкции (разработки компаний Compaq, Packard Bell, Hewlett-Packard, портативные/мобильные системы и т. д.).

Современные формфакторы фактически являются промышленным стандартом, гарантирующим совместимость каждого типа плат. Это означает, что системная плата ATX может быть заменена другой платой того же типа, вместо системной платы NLX может быть использована другая плата NLX и т. д. Благодаря дополнительным функциональным возможностям современных системных плат, компьютерная индустрия смогла быстро перейти к новым формфакторам. Поэтому настоятельно рекомендуется приобретать системы, созданные на основе одного из современных формфакторов.
Рассмотрим более подробно каждый из стандартных формфакторов.АТХ
Впервые официальная спецификация ATX была выпущена компанией Intel в июле 1995 года и представлена в качестве открытой промышленной спецификации. Системные платы ATX появились на рынке примерно в середине 1996 года и быстро заняли место ранее используемых плат Baby-AT. В феврале 1997 года появилась версия 2.01 спецификации ATX, после чего было сделано еще несколько незначительных изменений. В мае 2000 года выпускается последняя (на текущий момент) редакция спецификации ATX (содержащая рекомендацию Engineering Change Revision PI), которая получила номер 2.03. Компания Intel опубликовала подробную спецификацию ATX, тем самым открыв ее для сторонних производителей.

· Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода-вывода. На тыльной стороне системной платы есть область с разъемами ввода-вывода шириной 6, 25 и высотой 1, 75 дюйма. Это позволяет расположить внешние разъемы непосредственно на плате и исключает необходимость использования кабелей, соединяющих внутренние разъемы и заднюю панель корпуса.

· Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания. Это упрощает замену разъемов на источнике питания типа Baby-AT. Спецификация ATX содержит одноключевой разъем источника питания, который легко вставляется и который невозможно установить неправильно. Этот разъем имеет контакты для подвода к системной плате напряжения 3, 3 В, а это означает, что для системной платы ATX не нужны встроенные преобразователи напряжения, которые часто выходят из строя. В спецификацию ATX были включены два дополнительных разъема питания, получивших название вспомогательных силовых разъемов (3, 3 и 5 В), а также разъем ATX 12V, используемый в системах, потребляющих большее количество электроэнергии, чем предусмотрено оригинальной спецификацией.

· Перемещение процессора и модулей памяти. Изменены места расположения этих устройств: теперь они не мешают платам расширения, и их легко заменить новыми, не вынимая при этом ни одного из установленных адаптеров. Процессор и модули памяти расположены рядом с источником питания и обдуваются одним вентилятором, что позволяет обойтись без специального вентилятора для процессора, который не всегда эффективен и часто подвержен поломкам. Есть также место и для большого пассивного теплоотвода.

· Более удачное расположение внутренних разъемов ввода-вывода. Эти разъемы для накопителей на гибких и жестких дисках смещены и находятся не под разъемами расширения или самими накопителями, а рядом с ними. Поэтому можно уменьшить длину внутренних кабелей к накопителям, а для доступа к разъемам не нужно убирать одну из плат или накопитель.

· Улучшенное охлаждение. Процессор и оперативная память сконструированы и расположены таким образом, чтобы максимально улучшить охлаждение системы в целом. Это позволяет уменьшить необходимость в отдельном вентиляторе для охлаждения корпуса или процессора (правда, не настолько, чтобы отказаться от него совсем). Дополнительное охлаждение все еще является насущной потребностью большинства быстродействующих систем. Одна из особенностей оригинальной спецификации ATX заключалась в том, что вентилятор блока питания направляет поток воздуха внутрь корпуса. Обратный поток или схема нагнетания воздуха приводит к повышению давления в корпусе, что препятствует проникновению грязи и пыли. Тем не менее направление потока воздуха в спецификации ATX было пересмотрено и предпочтение отдано вентилятору, работающему на выдувание, что приводит к понижению давления воздуха в корпусе. В целом схема нагнетания воздуха менее эффективна для охлаждения системы.

Обратите внимание на то, что системная плата практически не закрывается отсеками для установки дисководов, что обеспечивает свободный доступ к различным компонентам системы (таким, как процессор, модули памяти, внутренние разъемы дисководов), не мешая, в свою очередь, доступу к разъемам шины. Кроме того, процессор расположен рядом с блоком питания.

Кроме полноразмерной схемы ATX, компания Intel описала конструкцию mini-ATX, которая размещается в таком же корпусе. Полноразмерная плата ATX имеет размеры 305? 244 мм (12? 9, 6 дюймов), а плата mini-ATX - 284? 208 мм (11, 2? 8, 2 дюйма).
Кроме того, существуют два уменьшенных варианта системной платы ATX, которые носят названия Micro-ATX и Flex-ATX (более подробно они рассматриваются в следующих разделах главы).

Системные платы формфакторов micro-ATX и ATX имеют следующие основные различия:

· уменьшенная ширина (244 мм (9, 6 дюйма) вместо 305 мм (12 дюймов) или 284 мм (11, 2 дюйма);

· уменьшенное число разъемов;

· уменьшенный блок питания (формфактора SFX).

Размеры системной платы могут быть уменьшены, если расположение ее крепежных отверстий и разъемов будет соответствовать промышленному стандарту. Уменьшенное количество разъемов не является проблемой для обычного пользователя домашнего или офисного компьютера, так как ряд системных компонентов, к числу которых относятся, например, звуковая и графическая платы, часто встраиваются в системную плату. Высокая интеграция компонентов уменьшает стоимость системной платы и соответственно всей системы. Внешние разъемы USB, 10/100 Ethernet, иногда SCSI или 1394 (FireWire) также могут содержать дополнительные слоты расширения.
В системах micro-ATX благодаря соответствию разъемов с успехом использовался стандартный блок питания ATX. Но, несмотря на это, специально для этих систем был разработан уменьшенный формфактор блока питания, получивший название SFX.
Но при использовании блока питания SFX можно столкнуться с недостатком выходной мощности для более быстрых или полностью сконфигурированных систем. Потребляемая мощность современных систем существенно выросла, поэтому шасси большей части систем micro-ATX разработано под стандартный блок питания ATX.

Совместимость плат micro-ATX с ATX означает следующее:

· использование одного и того же 20-контактного разъема питания;

· стандартное расположение разъемов ввода-вывода;

· одинаковое расположение крепежных винтов.

Сходство геометрических параметров позволяет установить системную плату micro-ATX как в корпус ATX, содержащий стандартный блок питания, так и в уменьшенный корпус micro-ATX, использующий меньший по размерам блок питания SFX.Flex-ATX
В марте 1999 года Intel опубликовала дополнение к спецификации micro-ATX, названное flex-ATX. В этом дополнении описывались системные платы еще меньшего размера, чем ATX, которые позволяют производителям создавать небольшие и недорогие системы.
Формфактор flex-ATX определяет системную плату, которая является наименьшей из семейства ATX. Размеры этой платы всего лишь 229? 191 мм (9, 0? 7, 5 дюймов). Форм-фактор flex-ATX отличается от micro-ATX меньшими размерами, а также поддержкой процессоров только гнездовой конструкции. Таким образом, в плате flex-ATX могут быть использованы гнезда Socket 7 или Socket A для процессоров AMD, Socket 370 версии PPGA (Plastic Pin Grid Array) и FCPGA (Flip Chip PGA) для процессоров Intel Celeron и Pentium III, а также новое гнездо Socket 423 для Pentium 4. Плата flex-ATX не поддерживает разъемов Slot 1, Slot 2 или Slot A, которые служат для установки процессоров Pentium II/III и Athlon. Как вы знаете, в своих последних разработках компании Intel и AMD используют процессоры исключительно гнездовой конструкции, поэтому их несовместимость с процессорами других типов большой роли не играет.
Системные платы flex-ATX отличаются, как было уже сказано, меньшими размерами и поддержкой процессоров гнездовой конструкции. В остальном платы flex-ATX обратно совместимы со стандартной платой ATX, так как используют единое расположение монтажных отверстий, а также одинаковую спецификацию разъемов питания и ввода-вывода.

Таблица. Размеры системных плат семейства ATX