1 Форм фактор материнських плат

Рис. 1.1Структурная схема материнской платы

Северный мост  системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Южный мост периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств , контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности.

Рис. 1.2 Северный и южный мост

Процессор (CPU, Central Processor Unit, Модуль Центрального Процессора). На материнской плате есть разъем (гнездо) для подключения процессора. Процессор - это самый (обычно) большой чип в компьютере. Процессор это устройство, которое исполняет определенный набор команд (инструкций), а компьютерная программа - это и есть последовательность этих самых инструкций.

Рис. 1.3 Процессор

Оперативная память (RAM, Random Access Memory, память с произвольным доступом). Оперативная память является рабочей областью для процессора, в ней размещаются программы во время их выполнения процессором. Оперативная память является энергозависимым устройством, т.е. данные в ней хранятся только при включенном питании компьютера.

Рис. 1.4 Оперативная память

BIOS (Basic Input Output-System, базовая система ввода-вывода). Эта микросхема представляет собой ПЗУ. В этой микросхеме записана программа, которая обеспечивает начальный старт компьютера.

Рис. 1.5 Чип bios

Порт - разъём для подключения устройств к контроллеру (при подключении принтера, в системе должен быть контроллер принтера и должен быть разъем (порт) для подключения этого принтера).

Рис 1.6 Разъемы

1.1 Классификация материнских плат по форм-фактору

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.

Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.

Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый "бренд", например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы).

Наиболее известными производителями материнских плат на российском рынке в настоящее время являются фирмы Asus, Gigabyte, MSI, Intel, Elitegroup, AsRock. Ранее большой известностью пользовались платы фирм Abit и Epox.

Форм-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 частота.

Рис. 1.7 АТ

LPX-Еще до появления ATX, первым результатом попыток снизить стоимость PC стал форм-фактор LPX. Предназначался для использования в корпусах Slimline или Low-profile. Задача была решена путем новаторского предложения - введения стойки. Вместо того, чтобы вставлять карты расширения непосредственно в материнскую плату, в этом варианте они помешаются в подключаемую к плате вертикальную стойку, параллельно материнской плате. Это позволило заметно уменьшить высоту корпуса, поскольку обычно именно высота карт расширения влияет на этот параметр.

Рис. 1.8 Lpx

Неудивительно, что форм-фактор ATX во всех его модификациях становится все более популярным. В особенности это касается плат для процессоров на шине P6. Так, к примеру, из готовящихся к выпуску в этом году материнских плат LuckyStar для этих процессоров 4 будут исполнены в формате Mini-ATX, 3 – ATX, и всего лишь одна – Baby AT.

Рис. 1.9 Atx

Micro atx-Форм-фактор ATX разрабатывался еще в пору расцвета Socket 7 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? ISA, отсутствие AGP, AMR, и т.д. Опять же, в любом случае, 7 слотов не используются в 99 процентах случаев, особенно сегодня, с такими чипсетами как MVP4, SiS 620, i810, и прочими готовящимися к выпуску подобными продуктами. В общем, для дешевых PC ATX – пустая трата ресурсов. Исходя из подобных соображений в декабре 1997 года и была представлена спецификация формата microATX, модификация ATX платы, рассчитанная на 4 слота для плат расширения. По сути, изменения, по сравнению с ATX, оказались минимальными. До 9.6x9.6’’ уменьшился размер платы, так что она стала полностью квадратной, уменьшился размер блока питания. Блок разъемов ввода/вывода остался неизменным, так что microATX плата может быть с минимальными доработками использована в ATX 2.01 корпусе.

Рис. 1.10 Micro atx

NLX-Со 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.

Рис. 1.11 Nlx

FlexATX-И наконец, подобно тому, как из идей, заложенных в Baby AT и LPX появился ATX, так же развитием спецификаций microATX и NPX стало появление форм-фактора FlexATX. Это даже не отдельная спецификация, а всего лишь дополнение к спецификации microATX. 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 стал как раз Intel, в феврале на Intel Developer Forum объявивший FlexATX – материнскую плату, по площади процентов на 25-30 меньшую, чем microATX. Теоретически, с некоторыми доработками, FlexATX плата может быть использована в корпусах, соответствующих спецификациям ATX 2.03 или microATX 1.0.

Рис. 1.12 FlexATX

WTX — стандарт компьютерного форм фактора, разработанный компанией intel в 1998 году специально для мощных серверов того времени на платформе хеон.

Рис. 1.13 WTX

Mini-ITX — форм-фактор для материнских плат, разработанный компанией VIA Technologies. При сохранении электрической и механической совместимости с форм-фактором ATX, материнские платы mini-ITX существенно меньше по размеру (170 на 170 мм).

Рис. 1.14 Mini-ITX 

Nano-ITX — форм-фактор материнских плат, предложенный корпорацией VIA Technologies. Основан на использовании фирменных процессоров и чипсетов VIA. Отличие систем на базе Nano-ITX в том, что в них сочетается приемлемая скорость работы и функциональность с низким энергопотреблением и малыми размерами (120x120 мм).

Рис. 1.15 Nano-ITX 

Pico-ITX — форм фактор системных плат для PC, анонсированный VIA Technologi Tec в январе 2007 и продемонстрированный в том же году на CEv-BIT.

Рис. 1.16 Pico-ITX 

Стандарт материнская плата типоразмера Baby AT (BabySize) появился в 1982 г. На этих платах расположение разъёмов клавиатуры  и слотов также должно соответствовать отверстиям в корпусе. Для подключения клавиатуры используется стандартный 5-контактный DIN-разъём. Материнские платы размера Baby AT могут быть установлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высоты и Slimline. Именно поэтому и получили наибольшее распространение.

В настоящее время корпорация Intel сняла с производства материнские платы, Baby-AT и перешла на выпуск материнских плат спецификации ATX.

Рис. 1.17 Baby AT

Mobile-ITX — самый маленький из существующих на сегодня форм факторов материнских плат для x86-совместимых процессоров, представленный компанией VIA Technologies 1 декабря 2009 года. Размер материнской платы — 60мм × 60мм, при этом она не содержит портов ввода/вывода. Для подключения внешних устройств и питания предлагается использовать дочернюю плату, подключение к которой осуществляется с помощью 2-х 120-контактных разъёмов, размещённых на тыльной стороне базового модуля. Предполагаемая область использования — промышленные мобильные и встраиваемыесистемы для медицины, транспорта и военных нужд[2]. Первые коммерческие поставки компания VIA намерена начать в первом квартале 2010 года

Рис. 1.18 Mobile-ITX 

BTX (англ. Balanced Technology Extended) — форм-фактор, предложенный компанией Intel в 2005 году. Предполагалось, что BTX придёт на смену форм-фактору ATX.

Основные улучшения:

снижение высоты материнской платы с установленным кулером процессора, уменьшение высоты IOPlate.

обеспечение охлаждения всех компонентов компьютера (учитывая не только нагрев от процессора, но сильно нагревающиеся видеокарты, жёсткие диски) за счёт создания прямых токов воздуха внутри корпуса. Для этого, материнская плата устанавливается вертикально на левую стенку корпуса (в ATX — на правую), благодаря чему периферийные платы располагаются вверх радиаторами. Такое их расположение способствует воздухообмену.

снижение уровня шума.

При этом сохранялась электрическая совместимость со стандартом ATX, размеры материнской платы BTX также соразмерны формату ATX.

Рис. 1.19 Сравнение BTX и ATX

eATX Возможность установки в корпус материнских плат форм-фактора EATX (Extended ATX). Материнские платы EATX отличаются от ATX размерами (до 304.8x330.2 мм) и большим количеством слотов расширения. В большинство EATX-корпусов можно устанавливать и материнские платы ATX.

Рис. 1.20 eATX

MicroBTX(также называемый uBTX ) является компьютер материнской платы фактор .

microBTX является 10.4x10.5 "(264x267mm) и поддерживает до четырех слотов расширения.

Рис. 1.21 MicroBTX