| История создания PC | Корпуса | Системные платы | Интерфейсы | Носители информации | Устройства ввода | Устройства вывода | Мультимедиа | Коммуникации | Приложение | От автора |
Системные платы - общие сведения |
Материнская плата (Motherboard, или Mainboard) является главной составной частью РС. Это не только основной его элемент, но и самостоятельное устройство, управляющее внутренними связями и другими устройствами. От ее качества и быстродействия напрямую зависит стабильность и скорость работы всего компьютера. Но многие при покупке компьютера экономят на таких устройствах, как корпус, дисководы, системная плата с памятью. И заслуженно получают ревущий вентилятор, нечитающиеся диски и разного рода глюки. Поэтому я (изучив ситуацию на собственном опыте) не порекомендовал бы вам экономить на качестве комплектующих, а на качестве материнской платы тем более, так как в последствии вы можете столкнуться с различными не очень приятными явлениями. На типичной системной плате вы найдете следующие элементы:
1Раньше для изготовления микросхем BIOS использовалась ROM-память (Read-Only Memory), однако в настоящее время для этого служит EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), или Flash ROM, позволяющая перезаписывать ее и тем самым обновлять версию BIOS. Существуют различные типоразмеры, или форм-факторы материнских плат, отвечающие определенным спецификациям. На сегодняшний день существует четыре преобладающих типоразмера – AT, ATX, LPX и NLX. Кроме этого, есть уменьшенные варианты формата AT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, Micro-ATX) и NLX (Micro-NLX). Более того, недавно выпущено расширение к спецификации Micro-ATX, добавляющее к этому списку новый форм-фактор – Flex ATX. Все эти спецификации, определяющие форму и размеры материнских плат, а также расположение компонентов на них и особенности корпусов, описаны ниже. ATФорм-фактор АТ делится на две, отличающиеся по размеру модификации - AT и Baby AT. Размер полноразмерной AT платы достигает до 12" в ширину, а это значит, что такая плата вряд ли поместится в большинство сегодняшних корпусов. Монтажу такой платы наверняка будет мешать отсек для дисководов и жестких дисков и блок питания. Кроме того, расположение компонентов платы на большом расстоянии друг от друга может вызывать некоторые проблемы при работе на больших тактовых частотах. Поэтому после материнских плат для процессора 80386 такой размер уже не встречается. Единственные материнские платы, выполненные в форм-факторе AT, доступные в широкой продаже, это платы, соответствующие формату Baby AT. Размер платы Baby AT составляет 8.5" в ширину и 13" в длину. В принципе, некоторые производители могут уменьшать длину платы для экономии материала или по каким-то другим причинам. Для крепления платы в корпусе в ней сделаны три ряда отверстий. ![]() Все AT-платы имеют общие черты. Почти у всех последовательные и параллельные порты присоединяются к материнской плате через соединительные планки. Они также имеют разъем клавиатуры, впаянный на плату в задней части. Гнездо под процессор устанавливается на передней стороне. Слоты памяти могут находиться в различных местах, хотя почти всегда они расположены в верхней части материнской платы. Сегодня этот формат практически ушел со сцены. Часть фирм еще выпускает некоторые свои модели в двух вариантах – Baby AT и ATX, но это происходит все реже и реже, в основном магазины если и продают AT-платы, то за счет старых запасов. Тем более что все больше новых возможностей, предоставляемых операционными системами, реализуются только на материнских платах фомата АТХ. Не говоря уже просто об удобстве работы – так, чаще всего на платах Baby AT все коннекторы собраны в одном месте, в результате чего либо кабели от коммуникационных портов тянутся практически через всю материнскую плату к задней части корпуса, либо от портов IDE и FDD – к передней. Гнезда для модулей памяти, заезжающие чуть ли не под блок питания. При ограниченности свободы действий внутри весьма небольшого пространства корпуса, это, мягко говоря, не совсем удобно. Вдобавок неудачно решен вопрос с охлаждением – воздух не поступает напрямую к самой нуждающейся в охлаждении части системы, то есть процессору. В связи с этим, если не оговорено специально, мы в нашей энциклопедии не будем иметь ввиду AT-платы. ATXНеудивительно, что форм-фактор ATX сегодня стал стандартным. Спецификация ATX, предложенная Intel еще в 1995 году, нацелена как раз на исправление всех тех недостатков, что выявились со временем у форм-фактора AT. А решение, по сути, было очень простым – повернуть Baby AT плату на 90 градусов и внести соответствующие поправки в конструкцию. К тому моменту у Intel уже был опыт работы в этой области – форм-фактор LPX (смотрите ниже). В ATX как раз воплотились лучшие стороны Baby AT и LPX: от Baby AT была взята расширяемость, а от LPX – высокая интеграция компонентов. Вот что получилось в результате:
![]() Конкретный размер материнских плат описан в спецификации во многом исходя из удобства разработчиков – из стандартной пластины (24"х18") получается либо две платы ATX (12"x9.6"), либо четыре Mini-ATX (11.2"х8.2"). Кстати, учитывалась и совместимость со старыми корпусами - максимальная ширина ATX-платы, 12", практически идентична длине плат AT, чтобы была возможность без особых усилий использовать ATX-плату в AT-корпусе. Правда, сегодня это больше относится к области чистой теории – AT-корпус еще надо умудриться найти, да и с питанием могут возникнуть проблемы. Также, по мере возможности, крепежные отверстия в плате ATX соответствуют форматам AT и Baby AT. Micro-ATXФорм-фактор ATX разрабатывался еще в пору расцвета Socket7-систем, и многое в нем сегодня несколько не соответствует времени. Например, типичная комбинация слотов, из расчета на которую составлялась спецификация, выглядела как 3 ISA/3 PCI/1 смежный. Несколько неактуально не сегодняшний день, не так ли? Присутстиве ISA, но отсутствие AGP, AMR, и т.д. Опять же, в любом случае, 7 слотов не используются в 99 процентах случаев, особенно сегодня, когда большинство необходимых рядовому пользователю контроллеров уже встроено в чипсет. В общем, для дешевых PC на основе ATX – пустая трата ресурсов. Исходя из подобных соображений в декабре 1997 года и была представлена спецификация формата Micro-ATX, модификация ATX-платы, рассчитанная на 4 слота для плат расширения. По сути, изменения, по сравнению с ATX, оказались минимальными. До 9.6"x9.6" уменьшился размер платы, так что она стала полностью квадратной, уменьшился размер блока питания. Блок разъемов ввода/вывода остался неизменным, так что Micro-ATX плата может быть использована в любом ATX-корпусе. Следует однако отметить, что вряд ли Micro-ATX претендует на место в продвинутых пользовательских компьютерах, он больше предназначен для недорогих систем. А для дорогих РС со множеством устройств существует большой выбор обычных ATX-плат с большим числом слотов под карты расширения и модули памяти. LPXЕще до появления ATX, первым результатом попыток снизить стоимость PC стал форм-фактор LPX. Предназначался для использования в корпусах типа Slimline. Задача была решена путем довольно новаторского предложения - введения стойки. Вместо того, чтобы вставлять карты расширения непосредственно в материнскую плату, в этом варианте они помещаются в подключаемую к плате вертикальную стойку, и таким образом располагаются параллельно материнской плате. Это позволило заметно уменьшить высоту корпуса, поскольку обычно именно высота карт расширения влияет на этот параметр. Расплатой за компактность стало максимальное количество подключаемых карт не более 2-3 штук. Еще одно нововведение, начавшее широко применяться именно на платах LPX - это интегрированный на материнскую плату видеочип. Размер корпуса для LPX оставляет 9"x13" и 8"x10" для Mini-LPX . После появления NLX, LPX начал вытесняться этим форм-фактором. NLXСо временем спецификация LPX, подобно Baby AT, перестала удовлетворять требованиям времени. Выходили новые процессоры, появлялись новые технологии. И она уже не была в состоянии обеспечивать приемлемые пространственные и тепловые условия для новых низкопрофильных систем. В результате, подобно тому, как на смену Baby AT пришел ATX, так же, в 1997 году, как развитие идеи LPX, учитывающее появление новых технологий, появилась спецификация форм-фактора NLX. Формата, нацеленного на применение в низкопрофильных корпусах. При ее создании брались во внимание как технические факторы (например, появление AGP и модулей DIMM, интеграция аудио/видео-компонентов на материнской плате), так и необходимость обеспечить большее удобство в обслуживании. Так, для сборки/разборки многих систем на базе этого форм-фактора отвертка не требуется вообще. ![]() Как видно на фотографии, основные черты материнской платы NLX, это:
В отличие от довольно строгих прочих спецификаций, NLX обеспечивает производителям куда большую свободу в принятии решений. Размеры материнской платы NLX колеблются от 8"х10" до 9"х13.6". NLX-корпус должен уметь управляться как с этими двумя форматами, так и со всеми промежуточными. Обычно платы, вписывающиеся в минимальные размеры, обозначаются как Mini-NLX. У NLX-корпуса порты USB располагаются на передней панели – очень удобно для такого типа решений. Flex-ATXПодобно тому, как из идей, заложенных в Baby AT и LPX появился ATX, так же развитием спецификаций Micro-ATX и NPX стало появление форм-фактора Flex-ATX. Это даже не отдельная спецификация, а всего лишь дополнение к спецификации Micro-ATX. Глядя на успех iMac, в котором, по сути, ничего нового кроме внешнего вида и не было, производители PC решили также пойти по этому пути. И первым стала Intel, в феврале на Intel Developer Forum объявившая материнскую плату Flex-ATX, по площади на 25%-30% меньшую, чем Micro-ATX. Теоретически, с некоторыми доработками, Flex-плата может быть использована в корпусах, соответствующих спецификациям ATX или Micro-ATX. Но для сегодняшних корпусов плат хватает и без этого, речь шла как раз о вычурных пластиковых конструкциях, где и нужна такая компактность. Там, на IDF, Intel и продемонстрировала несколько возможных вариантов подобных корпусов. Фантазия дизайнеров разгулялась на славу – вазы, пирамиды, деревья, спирали, каких только не было предложено. Несколько оборотов из спецификации: «эстетическое значение», «большее удовлетворение от владения системой». ![]() Спецификация чрезвычайна гибка, и оставляет на усмотрение производителя множество вещей, которые прежде строго описывались. Так, производитель сам будет определять размер и размещение блока питания, конструкцию карты ввода/вывода, переход на новые процессорные технологии, методы достижения низкопрофильного дизайна. Практически, более-менее четко определены только габариты – 9"х7.5". WTXВсем хорош ATX, но для очень мощных рабочих станции или серверов спецификация ATX не вполне подходит. Там свои проблемы, где стоимость играет не самую главную роль. На передний план выходят обеспечение нормального охлаждения, размещение больших объемов памяти, удобная поддержка многопроцессорных конфигураций, большая мощность блока питания, размещение большего количество портов контроллеров накопителей данных и портов ввода/вывода. Так в 1998 году родилась спецификация WTX. Ориентированная на поддержку двухпроцессорных материнских плат любых конфигураций, поддержку сегодняшних и завтрашних технологий видеокарт и памяти. ![]() Особое внимание, пожалуй, стоит уделить двум новым компонентам - Board Adapter Plate (BAP) и Flex Slot. Здесь разработчики попытались отойти от привычной модели, когда материнская плата крепится к корпусу посредством расположенных в определенных местах крепежных отверстий. Здесь она крепится к BAP, причем способ крепления оставлен на совести производителя платы, а стандартный BAP крепится к корпусу. Помимо обычных вещей, вроде размеров платы (14"х16.75''), характеристик блока питания (до 850 VA) и прочего, спецификация WTX описывает архитектуру Flex Slot - в каком-то смысле, AMR для рабочих станций. Flex Slot предназначен для улучшения удобства обслуживания, придания дополнительной гибкости разработчикам. Выглядит карта Flex Slot примерно так: ![]() На подобных картах могут размещаться любые PCI, SCSI, USB или IEEE 1394 контроллеры, звук, сетевой интерфейс, параллельные и последовательные порты (смотрите интерфейсы), средства контроля за состоянием системы. Остановимся более подробно на слотах, которые присутствуют на материнской плате. Лучше всего заметен процессорный слот. Различные материнские платы могут поддерживать различные процессоры и быть несовместимыми друг с другом, но в основном верно правило: если разъемы подходят, значит работать будет. С самого начала развития РС все процессоры выпускались в socket'овом варианте, то есть процессор ставился на плату плашмя. Затем Intel придумала новый интерфейс (Slot 1), когда процессор помещался в прямоугольный кртридж, который вставлялся в разъем на системной плате аналогично модулям памяти. В свое время было выпущено очнь большое количество процессоров Pentium II, Pentium III и Celeron (смотрите процессоры) в таком варианте. Сейчас же современные процессоры опять предназначены для socket'ового разъема - с таким интерфейсом выпускаются все относительно последние модели Pentium III, также Intel оснастила им свой Pentium IV. То же наблюдается и у AMD - другого крупнейшего производитель процессоров, хотя у нее тоже есть много процессоров для Slot 1. В настоящее время можно встерить четыре основных типа процессорных интерфейсов:
![]() ![]() ![]() Заметим, что некоторые платы имеют два процессорных гнезда, то есть рассчитаны на двухпроцессорные конфигурации (хотя можно использовать плату и с одним процессором, но такое по понятным причинам не встречается). ![]() Слоты для установки модулей памяти. В настоящее время можно встретить три типа памяти: старенькая SDRAM, которая все еще очень распространена; RDRAM от фирмы Intel и очень перспективная память DDR SDRAM. Соответственно отличается и конструкция слотов, причем все они несовместимы друг с другом. Следует обратить внимание на количество слотов на плате. Предположим, у вас уже стоит один модуль памяти, и вы купили второй. Если на плате есть только два слота, то дальнейшая модернизация невозможна - придеться либо продавать память (вряд ли у вас кто-то ее купит за нормальную цену, а если модули малого объема, то они вообще никому не будут нужны), либо выбрасывать или класть на полку для коллекции. Найти плату с четырьмя слотами весьма проблематично, но на хороших платах обычно имеется три слота для установки памяти. А покупать плату с двумя или тем более с одним слотом (впрочем, плат с одним слотом я не встречал), как мне кажется, вряд ли рационально, так как экономия на плате может потом выйти боком. Хотя если вы не собираетесь впоследствии устанавливать дополнительные платы памяти, то это не так уж важно... При установке памяти следует обратить внимание на то, чтобы материал, из которого сделаны контакты на модуле, совпадал с материалом контактов на слоте. В качестве таких материалов используется олово или золото; в случае, если контакты на модуле и на слоте будут отличаться, то образовавшийся слой окиси олова вскоре может привести к неработоспособности памяти. Впрочем, сейчас контакты как на системных платах, так и на модулях памяти практически всегда делаются позолченными. То же относится и к слотам расширения. На современных материнских платах могут присутствовать слоты шин ISA, PCI и AGP, а также слоты AMR/CNR. Правда, шина ISA уже устарела, поэтому большинство плат не имеют характерных черных слотов. Но если у вас есть какие-либо ISA-карты, которые желательно продолжать использовать, то следует позаботиться о том, чтобы плата имела поддержку ISA. Довольно похожая ситуация сложилась и с AMR/CNR. Правда, тут дело не в устаревании, а в том, что эти разъемы предназначены для небольшого количества очень дешевых устройств, которые могут удовлетворить разве что только самого невзыскательного человека, и у серьезных плат AMR (CNR) часто не бывает, так как тот, кто купит эту плату, вряд ли будет заниматься подобным баловством. Хотя достаточно редки случаи, когда на материнской плате не хватало бы слотов расширения, все же, особенно если вы планируете соорудить очень продвинутый компьютер, не помешает купить системную плату не менее чем с 6-7 шинными слотами (при этом количество слотов шины PCI обычно составляет 5-6). Из-за все той же вероятности возникновения проблем при модернизации РС я не порекомендовал бы платы с всего 2-3 PCI-слотами, пусть даже они и стоят существенно дешевле. При этом следует помнить, что одновременно все разъемы на плате использовать не удасться, так как, как правило, слоты ISA и PCI (а также AMR и PCI) являются разделяемыми, то есть два слота стоят рядом таким образом, что в одно место под карту в корпусе можно встасить как ISA-, так и PCI-плату (такое возможно потому, что у ISA-карточек элементы распологаются на одной стороне, а у PCI-карт на другой, и, следовательно, различно и положение крепежных планок). Напимер, системная плата может иметь 1 слот AGP, 5 слотов PCI, 2 ISA, но 1 слот будет разделяемый ISA/PCI. Обратите внимание, настройку каких параметров позволяет осуществлять плата. Большой выбор настроек может оказаться весьма полезным при конфигурации системы. А если речь идет о разгоне, то тут без хорошей платы со множеством настроек прото не обойтись. Также не помешает регулярно обновлять версию BIOS, так как последние версии могут существенно улучшить производительность и стабильность работы системы. Сейчас существует очень большое количество материнских плат с различными интегрированными контроллерами. Уже вполне привычной вещью стал интегрированный звук, часто встречается интегрированное видео, сеть и прочее. На платах, рассчитанных на рабочие станции или сервера, могут находиться SCSI-контроллеры, IDE с поддержкой RAID. Часто все это очень хорошо, так как интегрированные решения обходятся дешевле, чем если бы пришлось устанавливать отдельные платы. Но нередко встраиваемые в плату возможности остаются невостребоваными. Скажем, если у вас один жесткий диск, то RAID ни к чему. Или вас не устраивает качество встроенного звука или видео. Поэтому при покупке платы следует определиться, нужны ли вам все эти дополнительные функции. Конечно, никогда не поздно оснастить компьютер отдельным видеоадаптером, отдельной звуковой картой, но тогда вы перестанете использовать то, что будет встроено в материнскую плату. А зачем покупать то, что не будет использоваться? |
| История создания PC | Корпуса | Системные платы | Интерфейсы | Носители информации | Устройства ввода | Устройства вывода | Мультимедиа | Коммуникации | Приложение | От автора |