Комп’ютер новачкам
Вступ
Форм-фактор
Головним параметром всіх материнських плат є форм-фактор. Форм-фактор визначає фізичні параметри плати і тип корпусу, в який її можна буде встановити. Понтія форм-фактора з'явилося на зорі розвитку персональних комп'ютерів, коли в 1981 році IBM заклала фундамент для розвитку IBM PC-сумісних комп'ютерів, випустивши перший персональний комп'ютер. Нагадаю, всі IBM PC-сумісні комп'ютери мають відкриту архітектуру, тобто. передбачають використання комплектуючих різних виробників із повною гарантією їхньої сумісності. Але для забезпечення такої сумісності необхідно, щоб усі виробники дотримувалися одним правилам при розробці комплектуючих. Саме ці правила і формують поняття форм-фактора материнської плати. То що сьогодні розуміється під словом «форм-фактор»? Якщо бути коротким, то під цим поняттям сьогодні мається на увазі сукупність прийнятих стандартів для побудови комп'ютерів.
У нього включають: • розміри корпусу • тип блоку живлення • розміри материнської плати • розташування слотів оперативної пам'яті та процесорного сокету • тип та механізм охолодження
Перший форм-фактор як стандарт був розроблений в 1983 році компанією IBM отримав назву XT (eXtended Technology). У 1984 році на його зміну прийшов AT (Advanced Technology), де визначалися розміри материнок (30,5x33 см), які встановлювалися в корпуси типу Desktop і Tower. Продовження AT став стандарт Baby AT, прийнятий 1990 року. Цей форм-фактор передбачав зменшення розмірів плат (22,5х33 см) і мав сумісність з AT. Існувала ще одна розробка -LPX (Low Profile eXtended), але вона належала до стандарту оригінальних конструкцій, хоча і досить поширений свого часу. Комп'ютери для корпусу Slimline (тонкий корпус) використовують материнську плату особливої конструкції стандарту LPX. Роз'єми розширення змонтовані на окремій платі, яка вертикально вставляється у роз'єм материнської плати. Завдяки цьому вдалося зменшити висоту корпусу. Слід зазначити, що хоча форм-фактор AT в даний час морально застарів, комп'ютери, зібрані за цим стандартом служать досі як «друкарські машинки» для набору і правки тексту, принт-серверів в комп'ютерні класи. Деякі материнські плати AT перехідного періоду мали два роз'єми для підключення живлення відповідно до стандартів AT та ATX. У середині 1995 року компанія Intel запропонувала новий форм-фактор - ATX (Advanced Technology eXtended) У новому стандарті, зокрема, визначалося, що всі роз'єми портів вводу-виводу повинні бути розташовані в лівому верхньому кутку плати. Змінилося і розташування процесорного гнізда і слотів пам'яті. Крім того, в платах ATX змінився роз'єм для підключення блоку живлення.
Стандарт ATX визначає такі характеристики: • геометричні розміри материнських плат (30,5х24,4 см) • загальні вимоги щодо положення роз'ємів та отворів на корпусі • положення блоку живлення в корпусі • геометричні розміри блоку живлення • електричні характеристики бока живлення • форму та положення ряду роз'ємів (переважно живлення)
Існує кілька варіантів ATX: 1.ATX - стандартні настільні комп'ютери в корпусах Mini-tower і Full-tower. Це найбільш прийнятна конструкція як для новачків, так і для досвідчених користувачів. Плати ATX підтримують до семи слотіврозширення. 2.Mini-ATX - зменшена версія ATX. Підтримує до п'яти слотів розширення. 3.Micro-ATX - настільні комп'ютери або вертикальні системи Mini-tower середнього рівня. 4.Flex-ATX - недорогі або менш продуктивні настільні або вертикальні системи. 5.NLX — корпоративні настільні або вертикальні системи Mini-tower, що відрізняються зручністю обслуговування та простотою виготовлення. 6.LPX - настільні комп'ютери в тонкому корпусі. 7.WTX - сервери та робочі станції вищого та середнього рівнів.
Останній варіант форм-фактора розглядати не будемо, оскільки розроблявся він для серверів та інтересу для простого користувача не представляє. Основна різниця між зазначеними варіантами - кількість слотів розширення та конфігурація роз'ємів інтерфейсу. Кріплення плати до корпусу, розташування слотів у всіх варіантах ATX однакове. Як ми вже зазначали, вперше про конструкцію ATX компанія Intel заявила в середині 1995 року. Але перші материнські плати ATX з'явилися роком пізніше. На початку 1997 з'явилася перша версія специфікації 2.01 стандарту ATX. У травні 2000 року з'явилася специфікація 2.03, яка проіснувала до 2004 року без змін. Блоки живлення, що відповідають новій специфікації ATX 2.03, яка враховувала потреби високопродуктивних процесів, мають вихідну потужність більше 400 Вт. БП забезпечують наступні вихідні напруги: +3,3В, +/- 5В, +/- 12В. Крім того, БП стандарту ATX 2.03, крім основного 20-контактного роз'єму живлення для плат ATX, мають додатковий 4-контактний роз'єм для 5 і 12 В живлення, оскільки основний роз'єм не здатний забезпечити підвищені вимоги до електроживлення системної плати. У БП системи ATX використовуються управляючі сигнали Power_on та 5v_StandBy.Перший забезпечує включення системи програмним шляхом, а другий — надає можливість підтримувати систему в «сплячому» режимі замість її повного відключення. Різні версії відрізняються ще й компонуванням елементів на материнській платі, що визначає особливості конструкції корпусу. Це виявляється у взаємному розташуванні вузлів корпусу стосовно вузлів материнської плати. В останніх модифікаціях 4-контактний і 20-контактний роз'єми живлення є єдиною 24-контактною конструкцією. Двопроцесорні материнські плати випускаються у форм-факторі, що називається Extendet ATX. Як правило, у таких випадках є ще й додатковий 8-контактний роз'єм для живлення процесорів. Влітку 2004 року було представлено новий форм-фактор BTX, який раніше мав робочу назву Big Water. Фактично новий стандарт змінив стандарт ATX. Необхідність появи нового стандарту стала очевидною з 2000 року. Потреба переходу до нового форм-фактору була викликана, перш за все, появою нових шин (USB 2.0, SATA, PCI Express), а також вимогами, що змінилися до енергоспоживання ПК (відповідно, і до тепловідведення) і до акустичних характеристик ПК. Зауважу, що BTX назад сумісний з ATX, тобто. плату зі стандартом BTX можна встановити і в старий корпус стандарту ATX, а зворотне неможливо.
Стандарт BTX існує в трьох варіантах - BTX - довжина плати - 325,12 мм. Він допускає наявність семи слотів PCI-Express та десяти отворів для монтажу плати до шасі Micro-BTX — допускає наявність чотирьох слотів PCI-Express та семи отворів для монтажу плати шасі. Pico-BTX — Допускають наявність лише одного слота PCI-Express та чотирьох отворів для монтажу.
Склад материнської плати
Функціонально південний міст включає: • шину PCI • шину ISA • DMA-контролер • SMBus або інтерфейс 12C • контролер переривань • IDE (SATA)-контролери • годинник реального часу • керування живленням • енергозалежна пам'ять BIOS • звуковий контролер AC97
Опціонально південний міст також може включати підтримку Ethernet, Wlan, Raid контролера, контролера USB, контролера Fire Wire. Рідше південний міст містить підтримку клавіатури, миші, послідовних портів. Зазвичай ці пристрої підключаються за допомогою іншого пристрою - Super I/O (контролер вводу/виводу). Підтримка шини PCI включає традиційну специфікацію PCI, але може також забезпечувати підтримку вдосконалених шин PCI-X і PCI-Express. Хоча шина ISA в даний час не використовується, вона залишилася невід'ємною частиною сучасного південного мосту. Функції південного порту постійно розширюються і до нього регулярно додаються нові контролери, що розробляються за новими технологіями. Системна пам'ять CMOS, що підтримується живленням від батареї, дозволяє створити обмежену за обсягом область пам'яті для збереження системних налаштувань (налаштувань BIOS). Третя основна мікросхема у більшості материнських плат називається Super I/O (контролер введення/виводу). Ця мікросхема зазвичай реалізує функції пристроїв, які раніше розміщувалися окремих платах розширення. Більшість мікросхем
Super I/O містить щонайменше такі компоненти: • Контролер гнучких дисків • Контролер паралельного порту • Подвійні контролери послідовного порту
Контролери гнучких дисків у більшості мікросхем Super I/O підтримують два дисководи, але деякі більш сучасні мікросхеми можуть підтримувати тільки один.Практично всі мікросхеми Super I/O містять швидкодіючий паралельний порт.
Паралельний порт може працювати у трьох режимах: • Стандартний (двонаправлений) • EPP — розширений паралельний порт • ECP — порт із розширеними можливостями
Останній режим - найпотужніший і найшвидший. Мікросхема Super I/O може містити також інші компоненти – контролер клавіатури та миші. Останнім часом роль мікросхеми Super I/O зменшилась. Це сталося через те, що фірма Intel реалізувала функції мікросхеми Super I/O безпосередньо в компоненті південний міст набору системної логіки, що дозволило приєднати всі пристрої вводу/виводу до шини PCI, а не застарілої шини ISA. Розглянемо компонування вузлів на конкретному прикладі. На малюнку [номер] зображено типову сучасну материнську плату виробництва відомої компанії ASUS, яка добре зарекомендувала себе на українському ринку. Ця плата, заснована на основі набору системної логіки Intel 915G, розрахована на процесори Intel Pentium 4 в корпусі LGA 775 і підтримує майже всі технології, що зустрічаються в сучасних настільних комп'ютерах.
Короткі характеристики цієї моделі стандарту ATX: • Розмір 305х244 мм • Чіпсет - 915G з вбудованим графічним прискорювачем (північний міст) та ICH6R (південний міст) • Підтримка процесорів Pentium 4 або Celeron D у корпусі під сокет LGA 775 • Підтримка оперативної пам'яті DDR та DDR 2 553 об'ємом до 4 Гбайт. • Підтримка шини PCI Express х16 та х1 • підтримка шини PCI • підтримка швидкісних інтерфейсів USB 2.0 та IEEE 1394 FireWire) • контролери IDE та Sereal ATA • Гігабітний мережевий контролер • Восьмиканальний (7.1) звуковий контролер
Малюнок 8. Звуковий кодек.
На основі одного чіпсету можна випускати найрізноманітніші системні плати, які відрізнятимуться функціональними можливостями та надійністю роботи. Але всі вони, незалежно від виробника, дотримуються описаної конструкції ATX (або BTX). Оскільки виробників системних плат дуже багато, то навести їх технічні характеристики в одному топіці практично неможливо. Навіть однотипні материнські плати для конкретного типу процесора на певному чіпсті, але від різних виробників можуть мати різні можливості. Тому при виборі платформи необхідно керуватися інформацією на сайтах виробників, перелік яких наведено в наступній частині. Слід також врахувати, що маловідомий виробників може розробити та випустити материнську плату, яка за технічними можливостями може перевищувати плати відомих компаній. Тому корисно врахувати відгуки користувачів про роботу та особливості тієї чи іншої материнської плати (сподіваюся, ви здогадаєтеся, де їх шукати).