Форм фактор материнской платы и корпуса. Системные платы, виды и спецификация

Доброго времени суток, уважаемые читатели нашего техноблога. Сегодня мы рассмотрим основные форм факторы материнских плат по состоянию на 2018 год. Сразу хотим сделать уточнение, что классификация будет включать лишь устройства для домашнего использования. Здесь не рассматриваются современные серверные МП CEB и EEB, хотя и о них мы в дальнейшем также поговорим.

Из этой статьи вы узнаете:

В чем будет заключаться обзор? Здесь вы получите исчерпывающую информацию о максимальных размерах платы, количестве используемых портов, компоновке разъемов и не только. Надеемся, наша статья поможет вам определить оптимальную материнскую плату для компьютера, если вы еще этого не сделали.

Велик ли выбор?

На сегодняшний день на рынке распространено несколько популярных типов, а точнее форм‐факторов системных плат. Из ключевых отметим:

• E‐ATX;
• MicroATX;
• Mini‐ITX;
• Mini‐STX.

Как узнать и определить оптимальный формат? Вот давайте вместе и разберемся, а заодно порассуждаем на тему, какой форм‐фактор лучше.

ATX

ATX (Advanced Technology Extented) – самый распространенный стандарт МП на текущий момент. Был разработан компанией Intel в далеком уже 1995 году в качестве альтернативы популярного на тот момент форм‐фактора AT, но настоящую известность обрел лишь с 2001 года. Из базовых отличий от предшественника стоит отметить следующее:

• Управление питанием процессора силами материнской платы. Процесс происходит даже в выключенном состоянии: на ЦП и некоторые периферийные разъемы систематически подается напряжение в 5 или 3,3 вольта;
• Схема питания существенно изменена в более привычный на сегодняшний день вариант 24+4 или 24+8 pin;
• Задняя панель получила фиксированный прямоугольный размер, а все комплектующие и периферийные устройства теперь подключаются без использования переходников и дополнительных шлейфов. Каждый производитель МП может произвольно менять расположение выходов, предоставляя в комплекте заглушку для задней части системного блока;
• Мышь и клавиатура имеют стандартный разъем подключения PS/2 (сейчас в основном USB).

Все разъемы питания на материнской плате находятся по краям текстолита, обеспечивая как эстетическую красоту, так и удобство подключения периферийных устройств и блока питания. В центральной части сосредоточены сокет, слоты под ОЗУ, PCI‐Ex, и южный мост.
Размер стандартный – 305х244 мм. Для крепления к корпусу предусмотрено от 8 до 9 монтажных отверстий.

E‐ATX

E‐ATX (Extented – расширенный) – производный случай от ATX, который отличается, в первую очередь, размером платы – 305х330 мм. Зачастую на базе этой системной платы собираются топовые геймерские решения под актуальные нынче сокеты 1151, 2066 (Intel), AM4 и TR4 (AMD).

Ключевое отличие от стандартной ATX – больше слотов расширения (до 8 портов под оперативную память), более продуманная система питания компонентов, улучшенное охлаждение и, что случается довольно часто, штатное СВО.

Отдельно хочется упомянуть серверные двухпроцессорные материнские E‐ATX‐платы. Дополнительные 86 мм позволяют без проблем разместить на одном листе текстолита до 16 портов под ОЗУ и слоты расширения (видеокарты, сетевые платы, RAID‐контроллеры).

Из недостатков стоит отметить лишь подбор соответствующего корпуса, поскольку подавляющее большинство Midi‐Tower решений для ATX‐плат попросту не подойдут.

MicroATX

MicroATX (mATX, uATX, µATX) – еще одна производная от ATX, которая была создана все теми же Intel в 1997 году. Платы данного форм‐фактора практически не отличаются от стандартных аналогов, за одним исключением – габариты 244х244 мм, что отсекает всю нижнюю панель с портами расширений и перемещает SATA‐порты на боковую панель, оптимизируя имеющееся пространство текстолита.

Монтажные отверстия проделаны таким образом, чтобы MicroATX можно было установить в стандартные ATX‐корпуса без особых проблем. , сокет и прочие архитектурные моменты не затронуты.
Стандарт изначально задумывался как офисный, а потому набор периферии и портов подключения в MicroATX скромнее, чем у полноформатного аналога. Однако современные модели без проблем создают на базе платы базу для следующих ПК:

• серверные;
• мультимедийные;
• игровые;
• рабочие станции;
• HTPC;
• рендер‐машины.

Единственный недостаток по сути – невозможность подключить вторую видеокарту из‐за недостатка второго полноценного PCI‐E x16.

Mini‐ITX

Mini‐ITX – еще более компактная версия ATX, только ее габариты не превышают 170х170 мм. Механическая совместимость со всеми комплектующими и поддержка современных чипов сохраняется. Форм‐фактор был создан в 2001 году компанией VIA Technologies с единственной целью – продвигать собственный процессор, однако что‐то пошло не так, и камень так и не получил популярность, чего не скажешь о МП.

Отличительная особенность Mini‐ITX – встроенный процессор в некоторых моделях плат, которые распаяны производителем на заводе. Заменить его не получится от слова совсем. С одной стороны, решение не самое практичное, но с другой – такая процедура значительно удешевляет производство (не нужно думать над вставкой сокета) и итоговую стоимость продукта. Архитектура позволяет создать максимально холодные (TDP встроенных ЦП не превышает 15 Вт), бесшумные и быстрые офисные станции (SSD+16 ГБ ОЗУ DDR4 2400 МГц).
Идеальное решение для HTPC или мультимедийного центра. Хотя игровую систему на такой плате также можно построить. Достаточно присмотреться к MSI B350I Pro AC. Плата имеет стандартное питание и поддерживает разгон комплектующих. Добавьте Ryzen 5 2400G и получите идеальную систему для души.

Mini‐STX

Mini‐STX (Mini Socket Technology Extended) – относительно свежий стандарт, разработанный все теми же Intel. Имеет размеры 147х140 мм, что сопоставимо с конвертом для DVD‐диска.

От Mini‐ITX отличается полным отсутствием поддержки разъемов PCI‐E x16, а также измененным портом для подключения БП. Здесь выход имеет штырьковый вид, как на большинстве современных ноутбуках. Отчасти этот шаг продиктован тем фактом, что плата и комплектующие на ней, являются маломощными. С другой стороны, распаивать 24+4 pin на такой площади как‐то негуманно.

Для создания полноценного ПК здесь предусмотрена возможность подключения SATA или M.2-накопителей, ОЗУ и процессора со встроенным видеоядром. Миниатюрные габариты позволят разместить плату в миниатюрный корпус габаритами с PS4 или XBOX One.

Главный недостаток – необходимость БП под Mini‐STX платы.

Выводы

Итак, сравнение различных архитектур сводится в основном к габаритным показателям и количеству на плате. По‐хорошему, надобность в ATX‐моделях с каждым годом все ниже, поскольку MicroATX предлагают аналогичный функционал и не требуют корпуса больше Mid‐Tower. Отсутствие дополнительных слотов PCI‐E x16/x8/x4?

Современная индустрия отказывается от дальнейшей поддержки SLI и Crossfire, что делает нецелесообразным запитывание дополнительных слотов, если только вы не занимаетесь майнингом, либо хотите подключить сверхбыстрый NVMe SSD, карту захвата или аудиокарту класса ASUS Xonar.

Надеемся, мы помогли вам с выбором материнской платы для вашей будущей системы. Какой она будет – уже другое дело, но основная мысль получена, теперь надо бы ее реализовать. Удачи! Не забывайте и делиться с близкими, пока.

Мнение о том, с чего начинается компьютер, у каждого пользователя своё. Кто-то предпочитает строить систему "вокруг" монитора, подбирая комплектующие таким образом, чтобы они выдавали комфортную производительность в нужном разрешении экрана. Кто-то ставит во главу угла производительность видеокарты, выбирая сначала нужную модель графического ускорителя, а затем - блок питания подходящей мощности и корпус с достаточным охлаждением. Наконец, для кого-то важнее всего высочайшая скорость работы с данными, и компьютер по сути собирается вокруг центрального процессора и пары RAID-массивов из SSD и жёстких дисков.

Но когда с моделью наиболее приоритетных устройств пользователь уже определился, приходится выбирать то, что позволит собрать их в единую систему, соответствующую изначальным представлениям пользователя о внешнем виде и характеристиках ПК.

И, как вы уже догадались, речь сегодня пойдёт о выборе материнской платы.

На что не нужно обращать внимание при выборе.

Производитель платы.

Проектированием и производством материнских плат занимается весьма большое количество компаний, причем не все из них представлены в ассортименте ДНС. Причем наиболее именитые вендоры уже знакомы вам по видеокартам и другим компьютерным комплектующим. ASUS , Gigabyte и MSI - "большая тройка", из продукции которой чаще всего и приходится выбирать пользователям.

Впрочем, есть еще и AsRock (кстати, дочерняя компания ASUS), Zotac (выпускает, например, весьма интересные решения для систем формата mini-ITX), также платы для своих процессоров выпускает компания Intel (правда, силами Foxconn), а местами встречается продукция экзотических брендов типа Biostar .

Отметим, что такого оголтелого фанатизма, как в сегменте процессоров или видеокарт, вокруг полок с материнскими платами не наблюдается. И всё же...

Рекомендация №1: Так называемая "репутация производителя" - это лишь искусственный термин, не имеющий под собой никакой основы. У каждого производителя есть удачные и неудачные модели, и более того: материнские платы одного производителя, но для разных платформ могут обладать разным комплексом характеристик. И заслуги одних плат на характеристики других никак не влияют.

Кроме того, зачастую платы разных вендоров, выпущенные для одной платформы и предлагающиеся за одну цену, могут обладать совсем разным набором характеристик. Поэтому иногда, не поддавшись увещеваниям маркетологов, вы можете получить приятный бонус в виде большего количества портов USB, поддержки редких интерфейсов, более эффективного охлаждения или иных плюсов.

"Игровая" или "не игровая" плата.

В каталоге ДНС материнские платы условно разделены на сегменты "игровых" и "неигровых" .

Парадокс в том, что производительность системы в играх от материнской платы не зависит. Вообще. От неё может зависеть эффективность разгона центрального процессора, если такая функция доступна - это отдельный разговор. Но если исключить из внимания разгон - один и тот же набор из процессора, видеокарты и двух-четырёх планок памяти выдаст одинаковую производительность, будучи установлен в топовую материнскую плату или в одну из младших моделей.

Почему? Потому что производительность в играх определяют именно они.

Рекомендация №2: Если вы планируете разгон процессора - обращайте внимание на количество фаз в системе питания платы, эффективность её охлаждения, стабильность напряжений в разгоне и возможности БИОС. Да, без вдумчивого и долгого чтения обзоров здесь не обойтись, но и результат выбора может вас немало порадовать. Опять же, к позиционированию платы как "игровой/не игровой" и даже к её ценнику эти характеристики отношения не имеют.

Если же разгон не планируется вовсе - выбирайте плату, исходя из более важных для вас характеристик: количеству и типу периферийных разъемов, числу слотов под модули памяти, форм-фактору, разъемам для подключения корпусных вентиляторов и так далее.

Что вам ДЕЙСТВИТЕЛЬНО важно иметь ввиду.

Форм-фактор платы

Казалось бы, не самый серьезный аспект, однако начинать лучше именно с него. Согласитесь, ведь мало радости, если вы выберете самую подходящую плату, а она попросту не войдет в корпус?

Кроме того, благодаря различным стандартам материнских плат, персональный компьютер сегодня можно собрать в чём угодно. Вовсе не обязательно покупать громоздкий корпус формата midi-Tower, если вам нужна компактная система, которая разместится в нише стола. И уж совсем не обязательно ставить подобный "ящик" рядом с телевизором, если компактные платы форматов mini-ITX или mini-STX можно "поселить" в маленьком низкопрофильном корпусе, стилизованном под мультимедиа-проигрыватель!

И не стоит думать, что маленькие системы - это всегда ограниченная производительность. Сегодня в компактном корпусе можно собрать и мощную игровую систему, причем благодаря современным корпусам, кулерам и энергоэффективности нынешних процессоров перегрев ей даже не грозит.

Но вернёмся к сути. Итак, какие форм-факторы материнских плат представлены в каталоге ДНС?

Сокеты AMD:

Рекомендация №5: Чипсет не влияет на производительность, но как правило, позволяет четко определить позиционирование и функционал платы. Если вы не рассматриваете разгон процессора - гоняться за топовыми моделями не стоит. Причем речь здесь не только про платформы Intel - для обычной работы процессоров AMD Ryzen и APU Bristol Ridge/Raven Ridge хватает плат на бюджетном чипсете AMD A320.

Однако, если вы планируете разгонять процессор, подключать много скоростной периферии или строить SLI/Crossfire системы - следует обратить внимание на старшие модели чипсетов. Кроме того, поскольку именно топовые материнские платы традиционно отличаются лучшим оснащением, есть вероятность найти среди них модели со встроенными модулями wi-fi и bluetooth, а также другими полезными для вас моментами.

Совместимость с процессором

Как правило, если у материнской платы и процессора один сокет, это означает, что они совместимы. Тем не менее, из каждого правила есть исключения. Так, не каждая плата под LGA 775 поддерживает процессоры Wolfdale и Yorkfield, не каждая плата с сокетом AM3+ поддерживает процессоры Piledriver, и не каждая плата под LGA 1155 поддерживает процессоры Ivy Bridge без дополнительных манипуляций, и так далее.

Рекомендация №6: Прежде, чем идти в магазин за новой материнской платой, посетите страницу этой модели на сайте производителя и посмотрите список совместимых процессоров. Это совершенно несложно и даже не займет много времени. А вот возврат платы в магазин или обновление БИОС в сервис-центре - займут. Более того - услуга обновления биос в сервис-центре - платная. И есть ли смысл платить за неё, если те же деньги можно было просто добавить к бюджету и купить более подходящую материнку?

Количество слотов памяти

Оперативная память - тот элемент ПК, на который вы долго можете не обращать внимания, пока в один прекрасный момент её не перестанет хватать. И очень хорошо, если в этот момент у вас будут возможности увеличить объем памяти. Ведь если в ПК есть свободные слоты - достаточно лишь докупить соответствующее количество модулей и использовать компьютер дальше.

А вот если все слоты заняты - вам придется продавать имеющиеся планки памяти, теряя в цене, а потом покупать планки большего объема, что в совокупности выйдет в гораздо большие деньги, да и времени отнимет немало... а согласитесь, время можно потратить с гораздо большей пользой!

Рекомендация №7: Экономить, покупая материнскую плату всего с двумя слотами оперативки , стоит лишь тогда, когда вы твёрдо уверены, что ПК должен максимально долго прожить без апгрейда и быть заменен целиком. В противном случае вы попадете в описанную выше ситуацию и пробьете дыру в семейном бюджете.

"Золотой стандарт" в этом отношении - плата с 4 слотами памяти . Так, если вы соберете ПК с двумя планками памяти по 8 гигабайт каждая, то в будущем, при нехватке памяти достаточно будет лишь добавить ещё две планки по 8 гигабайт, что будет вполне бюджетно.

Платы с 8 слотами памяти ожидаемо относятся к платформам LGA 2011 и LGA 2011-3. С ними всё проще: там объем памяти обусловлен задачами, под которые собирается система, и используется сразу и полностью.

Количество интерфейсных разъемов

Поскольку, собирая ПК, вы уже примерно представляете себе, какие комплектующие и какое количество периферии вы будете использовать, стоит предусмотреть, чтобы плата позволяла подключить всё необходимое без нагромождения переходников и разветвителей. Это лишь поначалу кажется, что на здесь можно сэкономить, но на деле всевозможные USB-хабы, внешние адаптеры и прочие посторонние части здорово усложняют жизнь.

Итак, что желательно предусмотреть?

Количество и тип разъемов USB на задней панели. Увлекаться здесь не стоит, тем более что эти порты используются преимущественно для подключения клавиатуры, мыши, графического планшета и другой стационарной периферии. И тем не менее, желательно иметь с тыльной стороны ПК как минимум четыре, а лучше - шесть разъемов соответствующего типа.

Также желательно, чтобы хотя бы два из них относились к стандарту 3.0 - скоростная периферия типа переносных жёстких дисков скажет вам спасибо.

Не обязательно, но не лишним будет и наличие портов USB 3.1 . На сегодня это экзотика, но в обозримом будущем стандарт имеет все шансы стать повсеместным, так почему бы не предусмотреть его сразу?

Выбрав подходящую на первый взгляд плату, поинтересуйтесь на сайте производителя или в сервисе "" на сайте ДНС, есть ли у ней возможность вывода портов USB на переднюю панель корпуса. Это сейчас вам кажется не самым важным, но поверьте - ворочать системник с места на место, чтобы подключить флэшку или кабель от фотоаппарата / смартфона в порт с тыльной стороны вам надоест очень быстро. А удлинители - это лишний беспорядок на столе. И к тому же, они любят за этот самый стол падать.

Важно обратить внимание также на количество и тип разъемов SATA. Следует обращать внимание на платы, поддерживающие самую скоростную на данный момент версию - SATA 6 Гбит/с . Это не потребует переплаты - разъемы такого типа встречаются даже на совершенно бюджетных устройствах. Но один или два разъема такого типа очень хорошо скажутся на скорости работы SSD.

Наличие разъемов типа SATA Express сегодня не обязательно, но будет неплохим заделом на будущее, когда скоростные SSD с таким разъемом получат большее распространение.

В некоторых случаях неплохим бонусом окажется наличие встроенного адаптера wi-fi . Для мультимедийных ПК, живущих в гостиной под телевизором, это вообще практически необходимость, да и для большого ящика с отдельным столом может оказаться не лишним. Всё-таки с распространением смартфонов и планшетов локальные сети в домах и квартирах чаще всего реализуются именно через wi-fi: удобнее поставить один роутер / точку доступа, к которой будут подключаться разом все устройства, чем дырявить стены, прокладывая кабель.

Большинству владельцев достаточно самой простой аудиосистемы, но если у вас дома установлено нечто, отличающееся от схемы "две колонки, один сабвуфер", обратите внимание и на этот момент. Платы, позволяющие подключить системы объемного звучания типа 5.1 или 7.1 , смогут серьёзно улучшить звук в фильмах и играх. Хотя самым требовательным аудиофилам, разумеется, не обойтись без дискретной звуковой карты.

Если уж речь зашла о дискретных адаптерах - оцените сразу количество, тип и расположение слотов PCI-express. Тут никакого секрета нет - всё видно на фотографиях товара. Для игрового ПК в большинстве случаев хватит одного разъема x16 , поскольку одной топовой видеокарты более чем достаточно для игр в актуальных разрешениях. Платы с двумя слотами x16 нужны в том случае, если предполагается строить SLI/Crossfire, но здесь нужно убедиться, что слоты могут работать в режие "8+8" или "16+16 линий". В режиме "16+4" SLI просто не заработает, а геймплей при использовании "неполноценного" Crossfire будет далёк от комфортного.

Платы с тремя и более разъемами PCI-e x16 необходимы только в случае использования каких-либо редких и узкоспециализированных плат расширения. Установка же в систему более двух видеокарт лишена смысла. К тому же, в последних поколениях (GeForce 1000) видеокарт даже Nvidia официально отказалась от поддержки SLI из более чем двух ускорителей (вернее, поддержка 3-way SLI есть в бенчмарках, а в нескольких играх включается неофициальным способом...).

Более полезным будет наличие на плате разъемов PCI-e x1 : если вам потребуется альтернативная звуковая или сетевая карта, либо дискретный контроллер каких-либо интерфейсов, отсутствующих на материнской плате - скорее всего, эти устройства будут использовать именно интерфейс x1.

Поддержка устаревшего интерфейса PCI на сегодняшний день для рядового ПК не обязательна, но если вы используете в работе какие-то редкие контроллеры или платы расширения - стоит предусмотреть и её.

Кроме того, следует оценить и количество разъемов для подключения корпусных вентиляторов. Конечно, сегодняшнее железо обладает преимущественно спокойным нравом, настоящих печек среди видеокарт и процессоров уже не найдёшь. И всё же, было бы неплохо, если бы плата позволяла подключить все корпусные вертушки и управлять их оборотами без лишних переходников и реобасов.

Рекомендация №8: Безусловно, иногда во главе угла стоит экономия, и на многие моменты приходится закрывать глаза, лишь бы быстрее собрать ПК и уложится в бюджет. И тем не менее, чем лучше будет оснащена ваша материнская плата - тем удобнее будет эксплуатация ПК. Причем, опять же, не обязательно брать именно топовые версии - иногда даже бюджетные модели способны предложить интересный набор интерфейсов и разъемов, достаточно лишь тщательно подойти к выбору.

Возможности разгона

Если вы рассматриваете материнскую плату под платформу, позволяющую разгонять центральные процессоры - согласитесь, было бы неплохо выбрать ту, которая позволит достичь больших значений и как результат - получить бо льшую производительность. Немного тщательного анализа в этом случае может окупиться многократно, а пренебрежение к информации - наоборот, привести к бесполезным тратам.

Рекомендация №9: Выбирая "оверклокерскую" материнскую плату - ориентируйтесь прежде всего на обзоры на авторитетных ресурсах. Разумеется, следует помнить, что в разгоне всё зависит от возможностей конкретного экземпляра процессора, но если у нескольких авторов на нескольких источниках одна плата позволила добиться большей частоты, чем её аналоги - это явный сигнал к покупке.

Критерии и варианты выбора:

Согласно сказанному выше, материнские платы из каталога DNS можно ранжировать следующим образом:

Для неттопа в кастомном корпусе, домашнего файлового сервера, CarPC или мультимедийного ПК начального уровня подойдут материнские платы формата mini-ITX под сокет AM1 , либо варианты с распаянными на плате процессорами AMD или Intel. От этих платформ не стоит ждать огромной вычислительной производительности, но свои несложные задачи они решают легко и без лишних затрат энергии.

Для домашнего мультимедийного ПК, живущего в гостиной и маскирующегося под видеомагнитофон или музыкальный центр, лучше всего подойдут компактные платы под сокет АМ4 , имеющие цифровые интерфейсы для вывода видео. APU для этих задач гораздо более предпочтительны, нежели комбинация из ЦПУ и дискретной видеокарты: когда процессор и видео живут под одной крышкой, компьютер можно сделать меньше, а нагрев будет ниже. Последнее для компактной системы даже более актуально, нежели для игровой машины.

Станет ли ваш ПК офисным инструментом, универсальным домашним помощником, топовой игровой машиной или рабочей станцией за разумные деньги - зависит в первую очередь от выбранного процессора. Но выбирать необходимо из двух вариантов: либо socket AM4 , либо LGA 1151_v2 . При этом для игровой машины стоит обращать внимание в первую очередь на платы, поддерживающие разгон процессора - возможность прибавить системе прыти будет вовсе не лишней.

Для исключительно офисного ПК, вероятно, более подходящим выбором будут бюджетные платы на LGA 1151_v2 , не поддерживающие разгон, но имеющие видеовыходы под встроенную в процессор графику. Дискретные видеокарты на большинстве офисных рабочих мест по понятным причинам не нужны, да и графика в APU под сокет АМ4 чересчур производительна для этих целей.

Для топовой рабочей станции придется выбирать материнскую плату либо под сокет TR4 , либо под LGA 2066 . Выбор в данном случае будет обусловлен только тем, какая из платформ проявит себя лучше в профессиональных задачах, функционал же и оснащённость самих плат, относящихся к топовому сегменту, находятся на примерно сопоставимом уровне.

ATX (Advanced Technology Extended) - созданный в 1995 году стандарт, описывающий геометрические размеры и , способы их сопряжения, а также геометрические и электрические параметры блоков питания, их способов подключения к материнским платам и взаимодействия с ними.

Наглядное сравнение размеров материнских плат популярных форматов семейства ATX:

Более полный перечень известных типоразмеров материнских плат:

Используемые или планируемые к использованию в компьютерах в настоящее время:

Другие форматы материнских плат, не имеющие полной совместимости с ATX.

Устаревшие или не нашедшие массового применения:

Используемые в промышленном и встраиваемом оборудовании:

Во всех отношениях материнская плата (motherboard) является важнейшим компонентом РС. Если считать процессор "мозгом" компьютера, то материнская плата и размещенные на ней основные компоненты (чипсет, BIOS, кэш и др.) являются теми подсистемами, которые этот "мозг" использует для управления компьютером. Знание материнской платы и расположенных на ней подсистем очень важно для понимания того, как работает РС.

Материнская плата играет важнейшую роль в следующих аспектах компьютерной системы:

• Организация: Так или иначе, все компоненты РС подключаются к материнской плате. Конструкция и компоновка материнской платы определяют организацию всего компьютера.
• Управление: Материнская плата содержит чипсет и процедуры BIOS, управляя с их помощью большинством передач данных в компьютере.
• Коммуникация: Почти вся коммуникация между РС и его периферийными устройствами, другими РС и пользователем осуществляется материнской платой.
• Поддержка процессора: Материнская плата прямо диктует выбор процессора для использования в компьютере.
• Поддержка периферийного оборудования: Материнская плата определяет, какие типы периферийных устройств можно использовать в РС. Например, тип видеокарты для системы (ISA, VLB, PCI) зависит от имеющихся на материнской плате системных шин.
• Производительность: Материнская плата в значительной степени определяет производительность системы в силу двух основных причин. Во-первых, от материнской платы зависит, какие типы процессора, памяти, системных шин и интерфейсов жесткого диска можно применять в РС, а эти компоненты прямо влияют на его производительность. Во-вторых, производительность зависит от качества схем и чипсета самой материнской платы.
• Возможность модернизации: Возможности материнской платы определяют, до какой степени можно модернизировать компьютер. Например, некоторые материнские платы допускают процессоры Pentium с частотой синхронизации 133 МГц, а другие до 600 МГц.

В этом разделе подробно рассмотрены различные компоненты, образующие современную материнскую плату. Многие люди просто считают все эти компоненты материнской платой. Физически кэш, микросхема BIOS и системные шины находятся на материнской плате, но их целесообразно рассмотреть отдельно, так как фактическое местоположение некоторых из приведенных компонентов можно изменить, не влияя на их функционирование. Конечно, логически они очень тесно взаимосвязаны.

Форм-факторы материнских плат

Физическая плата значительно варьируется в различных РС; две платы могут иметь одинаковые производительности и возможности, но быть скомпонованными совершенно по-разному. В это разнообразие вносит свой вклад большое число компаний - производителей материнских плат. Физическая же функция материнской платы заключается в обеспечении удобного "рабочего места" для всех компонентов.

Форм-фактор (form factor) материнской платы описывает ее общую форму, используемые с нею типы корпусов и блоков питания и ее физическую организацию. Например, компания может выпускать две материнские платы с примерно одной и той же функциональностью, но с разными форм-факторами, и единственными настоящими различиями будут только физическая компоновка платы, расположение компонентов и др.

Форм-фактор AT и Baby AT

До недавнего времени эти форм-факторы доминировали в мире материнских плат. Эти два варианта различались, в основном, шириной. Полная плата AT имела ширину 12" и ее нельзя было вставить в настольный мини-корпус и корпус "мини-тауэр". Сейчас такие платы практически не применяются.

Материнская плата Baby AT с 1987 г. была самым распространенным форм-фактором. В настоящее время благодаря усилиям фирмы Intel он вытеснен форм-фактором ATX, который стал очень популярным. Однако и сейчас имеются миллионы РС с платами AT и Baby AT и для их модернизации будут выпускаться платы AT по новой технологии.

Плата Baby AT имеет ширину 8.5" и номинальную длину 13". Благодаря меньшей ширине она почти не перекрывается дисковыми отсеками. На плате есть три ряда монтажных отверстий; первый находится сзади платы, где расположены слоты шины и разъем клавиатуры; второй ряд находится в середине платы, а третий - спереди платы, там где монтируются накопители. Если ширина платы довольно стандартизована, то новые платы имеют длину 11" и даже 10", что вызывает проблемы при установке платы. К счастью, плату можно жестко укрепить, используя первые два ряда отверстий.

Платы Baby AT обычно имеют вмонтированный разъем клавиатуры. Разъемы последовательного и параллельного портов почти всегда подключаются с использованием кабелей, которые соединяют имеющиеся на корпусе физические разъемы и группы штырьков (headers) на материнской плате.

В платах AT и Baby AT сокет/слот процессора и сокеты памяти находились спереди платы и над ними могли располагаться длинные карты расширения. При разработке этих форм-факторов процессоры и микросхемы памяти были небольшими и монтировались прямо на материнской плате, поэтому промежуток между ними и картами расширения был достаточен. Сейчас же выпускается память в сокетах SIMM/DIMM, а для процессора требуются теплоотвод и вентилятор. Так как процессор часто остается на том же месте, комбинация процессор + теплоотвод + вентилятор часто "блокирует" до трех слотов расширения на материнской плате. Для решения этой проблемы был разработан форм-фактор материнской платы ATX.

Форм-факторы ATX и Mini-ATX

Первым за многие годы значительным изменением в конструкции корпуса и материнской платы стал форм-фактор ATX, разработанный фирмой Intel в 1995 г. Через три года он практически вытеснил форм-фактор АТ. АТХ используется в новых материнских платах для процессоров Pentium.

Конструкция ATX имеет несколько преимуществ по сравнению со старыми платами. Кроме того, форм-фактор АТХ определяет изменения не только для материнской платы, но и для корпуса и блока питания, поэтому далее приведены его "суммарные" достоинства:

• Встроенные разъемы портов ввода-вывода: В платах Baby AT использовались группы штырьков на плате и кабель от физических разъемов последовательного и параллельного портов, расположенных на корпусе. В плате АТХ разъемы впаяны прямо в материнскую плату. Такой способ снижает стоимость, повышает надежность (так как порты можно проверить до поставки платы) и делает плату более стандартизованной.
• Встроенный разъем мыши PS/2: Во многих платах Baby AT либо нет порта мыши PS/2, либо применяется кабель с группой штырьков PS/2 на плате, как для последовательного и параллельного портов. В материнских платах АТХ порт PS/2 встроен в плату.
• Уменьшение перекрытия дисковых отсеков: Так как плата фактически "повернута" на 90 градусов по сравнению с платой Baby AT, имеется меньшее перекрытие между платой и дисковыми отсеками. Это обеспечивает лучший доступ к плате и способствует решению проблемы охлаждения.
• Уменьшение интерференции плат расширения: Сокет/слот процессора и сокеты памяти передвинуты с передней части платы на заднюю правую сторону к блоку питания. Это позволяет использовать карты полной длины почти во всех слотах системной шины.
• Улучшенный разъем блока питания: Плата ATX использует для питания один 20-контактный разъем вместо путающей пары почти одинаковых 6-контактных разъемов платы Baby AT.
• Поддержка "мягкого питания" Блок питания ATX включается и выключается по сигналам от материнской платы, а не физическим выключателем. Это обеспечивает включение и выключение РС под программным управлением, предоставляя лучшее управление питанием. Например, в системе АТХ можно конфигурировать Windows 95 так, что она будет выключать РС по указанию пользователя.
• Поддержка питания 3.3 В: Плата ATX поддерживает питание 3.3 В от блока питания ATX. Такое (или меньшее) напряжение используется почти во всех новых процессорах. Это снижает стоимость, так как не нужно преобразовывать напряжение с 5 В до 3.3 В.
• Лучший воздушный поток: Блок питания ATX "засасывает" воздух в корпус, а не "выдувает" его. Сокет/слот процессора находится рядом с блоком питания и его вентилятор можно использовать для охлаждения теплоотвода процессора. Часто этот позволяет избежать применения вентилятора процессора.
• Упрощение модернизации: Будучи новейшей разработкой, форм-фактор АТХ рассчитан на будущее. Модернизация упрощается благодаря более легкому доступу к компонентам на материнской плате.

Форм-фактор Mini-ATX представляет собой просто уменьшенный вариант полноразмерной платы ATX. В обеих конструкциях параллельные порты, последовательные порты, порты клавиатуры и мыши PS/2 расположены сзади платы.

Монтирование портов непосредственно на плате позволяет избежать кабельных соединений к портам ввода-вывода на плате. В результате для плат ATX требуется корпус новой конструкции с точно позиционированными вырезами для портов, поэтому платы ATX и Mini-ATX нельзя использовать в корпусах АТ.

Последняя спецификация фирмы Intel форм-фактора Micro-ATX (см. рисунок слева) как еще более уменьшенного варианта платы АТХ ориентирована на компактные потребительские РС с ограниченными возможностями расширения. Плата предназначена для установки в стандартный корпус АТХ или в новый корпус микро-тауэр. На плате Micro-ATX имеется всего четыре слота расширения в отличие от семи слотов форм-фактора АТХ. Кроме того, плата Micro-ATX допускает использовать меньший блок питания с форм-фактором SFX.

Форм-факторы LPX и Mini-LPX

Форм-фактор LPX ориентирован на "плоский" (slimeline) корпус для дешевых настольных РС. Главная его особенность заключается в использовании платы-стояка (riser card) для слотов расширения. В платах AT и ATX слоты расширения находятся на самой плате, а в LPX системная шина выведена на плату-стояк, которая вставляется в материнскую плату. Карты расширения (максимум 3) вставляются уже в плату-стояк. При этом карты расширения оказываются параллельными материнской плате. Это позволяет значительно уменьшить высоту корпуса, так как высота карт расширения уже не имеет значения. Но при этом число карт расширения - всего две или три! Кроме того, плата-стояк препятствует воздушному потоку внутри системного корпуса, поэтому почти всегда требуются дополнительные вентиляторы.

Платы LPX часто поставляются с видеоадаптером, вмонтированным в материнскую плату. Конечно, плохая карта экономит деньги производителя, но формирует изображения невысокого качества. Переход на новую видеокарту может вызвать проблемы, если встроенный видеоадаптер нельзя запрещать. Обычно платы LPX, как и платы АТХ имеют встроенные разъемы мыши, последовательного и параллельного портов.

Хотя форм-фактор LPX можно использовать в специализированных системах, у него имеются такие недостатки, как отсутствие стандартизации, плохая расширяемость, плохая модернизация и плохое охлаждение.

Форм-фактор NLX

Необходимость стандарта на современные небольшие материнские платы привела к разработке фирмой Intel в 1997 г. нового форм-фактора NLX. В нем реализована та же идея, что и в АТХ, но внесены серьезные улучшения, основанные на достижениях современных технологий РС. Основным поставщиком плат NLX является фирма Intel.

В платах NLX реализована общая конструкция плат LPX, но размер платы уменьшен и введена плата-стояк для карт расширения. Основные улучшения в платах NLX:

• Поддержка модулей памяти большей емкости и переход к модулям DIMM.
• Поддержка новых процессоров, включая Pentium II с новым корпусом SEC.
• Поддержка видеокарт с AGP.
• Улучшенные тепловые характеристики.
• Более удобное расположение процессора на плате, обеспечивающее более простой доступ и лучшее охлаждение.
• Более гибкие настройка и конфигурирование платы.
• Возможность смонтировать материнскую плату таким образом, что ее легко выдвинуть из системного корпуса.
• Кабели, например кабель гибкого диска, подключаются к плате-стояку, а не к самой материнской плате, что уменьшает длину кабеля.
• Поддержка настольного корпуса и корпуса "тауэр".

Сравнение форм-факторов

В таблице приведены сравнительные данные для различных форм-факторов материнских плат.

На следующем рисунке показано более подробное расположение компонентов типичной материнской платы для процессоров Pentium с разъемом Slot 1.

Пассивная объединительная плата - будущее PC?

Несмотря на то, что "настоящие" материнские платы являются нормой для РС, имеется и другой вариант конструкции РС. Во многих мощных серверах вместо интегрированной материнской платы используется пассивная объединительная плата (passive backplane). Здесь процессор, чипсет и кэш расположены на отдельной "карте расширения", которая и вставляется в материнскую плату.

Возможно, фирма Intel поведет рынок РС в этом направлении благодаря все большей и большей интеграции. В Pentium II процессор и кэш расположены на дочерней плате, называемой Single-Edge Card (SEC). Не исключено, что в будущих процессорах на ней будет размещаться и чипсет. Такая конструкция называется мобильным модулем (Mobile Module) или корпусом MMO. Здесь трудно провести линию раздела между дочерней платой и самой настоящей материнской платой, так как чипсет представляет собой "интеллект" материнской платы.

Корпус MMO предназначен для ноутбуков, так как упрощает их производство, но не исключено, что эта тенденция распространится и на мир настольных РС. Конструкция SEC фактически представляет собой первый шаг в этом направлении.

Карты расширения

Карты расширения (expansion cards) представляют собой небольшие схемные (печатные) платы (circuit boards), которые вставляются в слоты расширения (expansion slots) на материнской плате. Слотом называется разъем на материнской плате, предназначенный для карт с краевым (печатным) разъемом. Эти карты придают компьютеру новые возможности и примерами их служат видеокарты (video cards), звуковые карты (sound cards), карты захвата изображений (image capture cards), модемы (modems) и др. Пользователь приобретает нужную ему карту, вставляет в ее слот, инсталлирует новые программные драйверы и после этого карта готова к работе.

Типы слотов

В РС применяется несколько типов слотов, которые были разработаны для различных видов шин ввода-вывода . В процессе эволюции РС было разработано пять основных шин ввода-вывода:

• Промышленная стандартная архитектура (Industry Standard Architecture - ISA) . Сейчас сохраняется для карт расширения, требующих невысокой производительности. Ожидается, что вскоре эта шина в мире РС исчезнет.
• Улучшенная стандартная промышленная архитектура (Enhanced Industry Standard Architecture - EISA) . Сейчас в массовых РС не применяется.
• Архитектура микроканала (Micro Channel Architecture - MCA) . Сейчас не применяется.
• Шина Ассоциации по стандартам видеоэлектроники (Video Electronics Standard Association Local Bus - VL Bus) . Сейчас не применяется.
• Шина взаимодействия периферийных компонентов (Peripheral Component Interconnect - PCI) . Самая распространенная сейчас шина ввода-вывода.
• Разъем Международной Ассоциации карт памяти для персональных компьютеров (Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) . В этот 68-контактный разъем можно вставлять съемные устройства размером в кредитную карточку: дополнительную память, модемы, сетевые адаптеры, жесткие диски и др. Карты PCMCIA ранее применялись только в портативных компьютерах, но сейчас они имеются во многих настольных РС. Имеются три типа карт PCMCIA: карты Type 1 имеют толщину 3.3 мм и применяются, в основном, для добавления памяти RAM и флэш-памяти в портативные компьютеры и ручные устройства; карты Type 2 имеют толщину 5 мм, обладают средствами ввода-вывода и используются для модемов и сетевых адаптеров; карты Type 3 имеют толщину 10.5 мм и применяются, в основном, для съемных жестких дисков. В большинстве случаев в разъем Type 3 можно вставлять карты Type 2 и Type 1.

Линии IRQ, каналы DMA и адреса ввода-вывода

Для взаимодействия с картами расширения и периферийными устройствами процессор использует линии запросов прерываний (Interrupt ReQuests - IRQ), каналы прямого доступа к памяти (Direct Memory Access - DMA) и базовые адреса ввода-вывода (I/O base addresses).

Сигнал IRQ представляет собой сообщение процессору о необходимости обслуживания периферийного устройства. Например, при нажатии любой клавиши на клавиатуре в процессор подается сигнал IRQ о необходимости ввода кода нажатой клавиши и соответствующей реакции на это событие, например отображения символа на экране. Процессор обслуживает прерывания от мыши и различных карт расширения.

У каждого устройства имеется своя линия IRQ. Чтобы подавать запросы прерываний от многочисленных устройств на единственную входную линию IRQ процессора, применяется микросхема программируемого контроллера прерываний (Programmable Interrupt Controller - PIC). В РС есть две таких микросхемы, каждая из которых воспринимает запросы от восьми устройств. Всего получается 14 линий запросов прерываний, так как две линии зарезервированы. Таблица слева показывает стандартное распределение линий IRQ.

Для того, чтобы обеспечить максимальную скорость передачи данных для быстродействующих устройств, например жестких дисков, в РС введено несколько каналов прямого доступа к памяти (Direct Memory Access - DMA). При использовании канала DMA данные передаются между устройством и системной памятью RAM без участия процессора под управлением контроллера DMA (DMA Controller - DMAC). Каналы DMA использует сравнительно мало карт расширения.

Базовые адреса ввода-вывода называются также адресами портов (или регистров) ввода-вывода. Для процессора каждое периферийное устройство представлено набором регистров, каждый из которых должен иметь уникальный адрес в пространстве ввода-вывода. Чтобы упростить адресацию часто многочисленных регистров, для устройства выделяется базовый адрес одного из регистров, а адреса остальных регистров задаются в виде смещений (offsets) от базового адреса.

Имеется много программ, которые показывают распределение линий IRQ, каналов DMA и базовых адресов ввода-вывода. Такие программы для операционной системы Windows можно найти на сайте http://www.windowscentral.com/software/ .

Типы карт расширения

Рассмотрим вкратце основные карты расширения для РС.

• Видеокарты - Видеокарта обеспечивает вывод текста и изображений на экран монитора и к ней подключается монитор.
• Карты ввода-вывода - Эти карты, к которым ранее подключался принтер или мышь, в настоящее время не применяются, так как их функции встроены в материнские платы.
• Карты контроллеров - Карты, предназначенные для подключения дополнительных устройств, например сменных накопителей Zip. Многие современные параллельные устройства подключаются к параллельному порту и не требуют специальных карт расширения.
• Звуковые карты - Звуковые карты позволяют компьютеру воспроизводить звуки. К этим картам обычно подключаются динамики, микрофон, стереосистема и наушники.
• Модемы - Модемы обеспечивают коммуникацию между компьютерами по телефонным линиям. Сейчас они широко применяются для доступа к Internet. Карта модема имеет сзади два телефонных гнезда: один из них подключается к стенной телефонной розетке, а к другому подключается телефон.
• Интерфейсные карты - С помощью этих карт в компьютеру можно подключить внешний накопитель CD-ROM, сканер и даже адаптеры для устройств портативных компьютеров.
• Карты захвата видео - К внешнему разъему этой карты можно подключить видеомагнитофон или видеокамеру. Карта позволяет просматривать видеофильмы и сохранять отдельные кадры в памяти компьютера. Выпускаются также карты TV-тюнеров (TV tuner), с помощью которых можно просматривать телепрограммы на мониторе компьютера.

Установка карт расширения

Установить карту расширения несложно. Для этого необходимо:

1. Выключить компьютер, вынуть шнур питания и открыть корпус.
2. Найти свободный слот подходящего для карты типа.
3. Вынуть пылезащитную скобу, находящуюся напротив выбранного слота. Вставить карту в выбранный слот.
4. При необходимости посмотреть по руководству на карту, как установить перемычки. Проверить, что вставленная карта не касается соседних карт.
5. Закрепить карту винтом.
6. Закрыть корпус компьютера, подключить его к электросети, включить и инсталлировать поставляемый с картой драйвер. После этого произвести перезагрузку компьютера. Карта должна функционировать.

Состав материнской платы

При покупке системы она должна поставляться со всем, что требуется для работы РС. Однако при покупке только материнской платы к ней должны придаваться рассмотренные далее элементы.

Руководство по материнской плате

Как минимум, материнская плата должна иметь следующую документацию:

• Общая информация: Номер модели платы, название производителя и контактная информация. Эти сведения нужны для получения помощи, модернизации BIOS или дополнительной информации о плате.
• Инструкции по сборке: Инструкции по установке, перемычкам и конфигурированию платы. Должна иметься диаграмма с расположением компонентов.
• Информация по конфигурированию: Сведения о допустимых процессорах и конфигурация памяти.
• Руководство по BIOS: Пояснения о параметрах BIOS на плате и настройке РС. Правда, такую информацию можно получить через Internet.

Предупреждение: Не приобретайте плат, на которых не указан производитель!

Кабели и разъемы ввода-вывода

Платы форм-факторов ATX, LPX или NLX имеют встроенные разъемы последовательного и параллельного портов. Для плат AT или Baby AT обычно требуются три плоских кабеля для подключения к материнской плате разъемов последовательного и параллельного портов. Последовательные кабели имеют 9 проводников (даже если подключаются к 25-контактным разъемам), а параллельный кабель имеет 25 проводников.

Кабель гибкого диска

Материнская плата должна поставляться с одним "стандартным" 34-контактным кабелем гибкого диска. Этот кабель необычного вида имеет пять разъемов с перекрученными 7 проводниками в середине кабеля.

Кабель интерфейса IDE/ATA

Материнская плата обычно поставляется со стандартным 40-контактным кабелем жесткого диска IDE (ATA) или CD-ROM. На нем должны иметься три разъема, но иногда имеется только два. При необходимости использовать два канала IDE (что повышает производительность компьютера), необходимо приобрести отдельный интерфейсный кабель.

Встроенные компоненты материнской платы

Далее приведено краткое описание основных компонентов, расположенных на материнской плате. Конечно, в зависимости от "возраста" и степени интеграции платы на ней может находиться меньше или больше микросхем и других компонентов, поэтому рассматриваются только типичные компоненты.

Печатная плата

Материнская плата представляет собой многослойную печатную плату (Printed Circuit Board - PCB). Плата фактически является "сэндвичем" из нескольких тонких слоев, содержащих проводники для соединения различных компонентов. Автоматизация производства плат привела к тому, что стоимость самой печатной платы невелика. Хорошая материнская плата должна быть достаточно жесткой и правильно спроектированной, чтобы уменьшать интерференцию компонентов. Чем толще плата, тем лучше.

Сокеты или слоты процессора

Разумеется, печатная плата имеет один или несколько сокетов или слотов для установки процессора (процессоров). Наиболее распространены однопроцессорные платы, но можно найти платы с двумя и даже четырьмя процессорами. Тип сокета или слота определяет тип процессора (а иногда и его скорость), который можно использовать на материнской плате. Стандарты сокетов и слотов процессоров определяет фирма Intel. Для старых процессоров (до Pentium Pro) применяется квадратный сокет. Новые процессоры, начиная с Pentium II, монтируются на дочерней плате, которая вставляются в слот SEC (Single-Edge Connector).

Примечание: С появлением слота SEC для Pentium II появились новые материнские платы, имеющие только один слот для Pentium II или Pentium Pro. Конечно, Pentium Pro использует сокет, а не слот, поэтому производители разработали дочернюю плату аналогичную Pentium II, которая содержит сокет для Pentium Pro. В результате на одной и той же материнской плате можно установить любой процессор.

В большинстве плат с сокетом применяется сокет с нулевым усилием стыковки (Zero Insertion Force - ZIF), который позволяет вставлять и вынимать процессор без усилий с помощью специального рычажка.

Сокеты памяти

Большинство современных материнских плат имеют от двух до восьми сокетов для установки памяти, обычно модулей SIMM (Single Inline Memory Module) или DIMM (Dual Inline Memory Module). Обычно эти сокеты маркированы "SIMM0" - "SIMM7" или "DIMM0" - "DIMM3". Первыми всегда должны заполняться сокеты с меньшими номерами. Обычно модули SIMM должны вставляться парами, а модули DIMM можно вставлять по отдельности. Максимальное число модулей памяти на материнской плате определяется чипсетом.

Кэш и/или сокеты кэша

Все новые материнские платы имеют встроенный вторичный (Level 2 или L2) кэш или сокеты для установки вторичного кэша. Вторичный кэш представляет собой быстродействующую память, которая применяется для буферирования запросов процессора к обычной системной памяти. Обычно емкость кэша составляет 256 КБ или 512 КБ, но может доходить и до нескольких мегабайтов. Материнские платы для процессоров Pentium Pro и Pentium II не имеют вторичного кэша, так как он встроен в процессор Pentium Pro и в корпус процессора Pentium II.

На материнских платах микросхемы кэша могут быть вмонтированы прямо в плату, могут иметься сокеты для микросхем кэша или может находиться сокет COASt (Cache On A Stick). Иногда последний сокет называется CELP (Card Edge Low Profile). В него вставляется модуль с микросхемами кэша, который напоминает модуль SIMM. Иногда на плате может быть встроенный кэш и сокет COASt.

Слоты шины ввода-вывода

Все материнские платы имеют одну или несколько шин ввода-вывода, используемых для расширения возможностей РС. В слоты этих шин на материнской плате вставляются карты расширения, например видеокарта, звуковая карта, сетевая карта и др. Успеху платформы РС способствовало наличие множества различных карт расширения.

Большинство современных РС имеют слоты двух шин. Первыми являются слоты стандартной шины ISA (Industry Standard Architecture); обычно их 3 или 4. Разъемы этих слотов состоят из двух секций. Старая шина ISA используется для карт, которым не требуется высокое быстродействие, например звуковых карт и модемов. В очень старых РС имеются слоты с одной секцией; это слоты 8-битовой шины ISA.

Материнские платы систем класса Pentium также имеется три или четыре слота шины PCI (Peripheral Component Interconnect). Они отличаются от слотов шины ISA меньшим размером и большим числом контактов. Быстродействующая шина PCI используется для видеокарт, контроллеров жестких дисков и скоростных сетевых карт. Примечание: В новых материнских платах PCI разъемы для жестких дисков смонтированы прямо на плате. Эти разъемы являются частью шины PCI, хотя жесткие диски физически не подключены к слотам шины PCI.

В новейших РС на материнской плате появился также слот AGP (Accelerated Graphics Port). Фактически AGP является не шиной, а портом , используемым для высокоскоростной графики. Слот AGP похож на слот шины PCI, но еще больше смещен от заднего края платы.

В старых РС с процессором 486 для подключения быстродействующих устройств вместо слотов PCI применялись слоты VLB (VESA Local Bus). Слоты VLB похожи на слоты ISA, но имеют две дополнительных секции. Разъемы для этих слотов очень длинные, поэтому карты трудно вставлять и вынимать.

Разъем(ы) питания

Материнская плата имеет разъем для подключения кабелей от блока питания.

Материнские платы и блоки питания форм-фактора АТХ используют один 20-проводный кабель питания. Во всех остальных используется пара 6-проводных кабелей. Кабели подключаются к материнской плате так, чтобы черные проводники (земля) оказались рядом в середине. Разъем обычно размещается справа сзади на материнской плате рядом с блоком питания.

Преобразователи напряжения

Раньше все микросхемы РС имели одно напряжение питания +5 В, которое формировал стандартный блок питания. Переход к другому напряжению питания потребовал введения на материнские платы одного или нескольких преобразователей напряжения, которые формируют для процессора меньшее напряжение - +3.3 В или меньше.

В новых процессорах применяется схема двойного питания (split rail). На процессор подаются два напряжения: внешнее напряжение, или напряжение ввода-вывода, обычно составляет +3.3 В, а внутреннее напряжение (core voltage) обычно составляет +2.8 или +2.2 В. Преобразователь напряжения (и управляющие им перемычки) обеспечивает подачу на процессор правильных напряжений питания.

Преобразователь напряжения обычно выделяется большими теплоотводами, так как при преобразовании выделяется много тепла. Преобразователь управляется специальными перемычками, которые устанавливаются так, чтобы на процессор подавались необходимые напряжения. Преобразователи напряжения должны иметь хорошее охлаждение, так как их перегрев вызывает зависание РС и другие проблемы.

Конденсаторы

Конденсаторы применяются для фильтрации и сглаживания сигналов на материнской плате. На них обычно не обращают внимания, так как они являются дешевыми пассивными компонентами. На материнских платах имеются танталовые и электролитические конденсаторы. Следует иметь в виду, что дешевые конденсаторы высыхают и теряют свою эффективность, что вызывает такие проблемы, которые почти невозможно диагностировать.

Разъемы клавиатуры и мыши

Типы разъемов клавиатуры и мыши РС определяются форм-фактором материнской платы. В РС с новыми платами ATX, LPX или NLX для клавиатуры и мыши (PS/2) используется пара небольших 6-контактных круглых разъема mini-DIN. В старых РС с форм-фактором АТ используется больший 5-контактный разъем DIN клавиатуры, а специального разъема для мыши нет, поэтому приходится занимать последовательный порт. Разъемы клавиатуры и мыши находятся на заднем краю материнской платы.

Микросхемы чипсета

На плате имеется от двух до четырех микросхем, маркированных названием выпустившей их компании. Например, чипсет Intel Triton II "HX" для Pentium состоит из двух микросхем Intel 82439HX и 82371AB. Чипсет обычно управляет передачами данных между процессором, памятью, кэшем, а также системными шинами.

Контроллер клавиатуры

Контроллер клавиатуры управляет клавиатурой, а также встроенным портом мыши PS/2, если он имеется на материнской плате. В новых РС этот контроллер фактически встроен в микросхему Super I/O controller, поэтому отдельной микросхемы контроллера клавиатуры на материнской плате может и не быть.

Микросхема Real-Time Clock и CMOS-памяти

В этой микросхеме находятся часы, которые следят в РС за временем и датой, а также CMOS RAM, которая хранит параметры PC. На микросхему подается питание от батареи, которая иногда встраивается в корпус микросхемы. Микросхема часто имеет маркировку "Dallas" по названию компании Dallas Semiconductor (http://www.dalsemi.com ), которая выпускает эти микросхемы в большом количестве.

Контроллер Super I/O

Микросхема контроллера Super I/O Controller выполняет многие стандартные функции ввода-вывода, которые раньше выполнялись несколькими меньшими микросхемами. Такие контроллеры выпускает компания National Semiconductor (http://www.national.com ), поэтому их можно идентифицировать по маркировке на микросхеме.

Микросхемы BIOS

Системный BIOS находится в микросхемах ROM, которые расположены на материнской плате. Обычно имеется одна или две микросхемы BIOS в зависимости от платы с маркировкой компаний Award или AMI.

Батарея

В PC имеется маломощная батарея для хранения при выключении компьютера важной информации, например параметров BIOS, текущих даты и времени и распределения ресурсов в системе с технологией Plug and Play. Применяются батареи нескольких форм:

• Во многих старых РС это большой прямоугольный корпус, соединенный с материнской платой проводниками.
• В некоторых РС батарея в виде небольшого цилиндра припаяна к материнской плате. Обычно такая батарея несъемная.
• В некоторых РС используется небольшая круглая батарейка наручных часов в металлическом держателе.
• В некоторых РС видимой батареи нет. В этом случае литиевая батарея находится в одном из других корпусов, обычно в корпусе микросхемы Real-Time Clock. Ей может быть также встроенная перезаряжаемая никель-кадмиевая батарея (аккумулятор), которая подзаряжается при включенном питании. Такие батареи заменить нельзя и их долговечность составляет от 5 до 10 лет.

Перемычки

Перемычки применяются для конфигурирования схем. Одна перемычка состоит из пары штырьков и небольшого прямоугольного шунта, который одевается на штырьки и закорачивает их. Схема запрограммирована на работу в одном режиме, когда перемычка закорочена, и в другом режиме, когда она разомкнута. Обычно перемычки нумеруются как JP1, JP2 и т.д. Для некоторых функций применяется группа перемычек. Материнские платы различаются нумерацией и расположением перемычек, а также задаваемыми с их помощью параметрами. Именно поэтому для работы на РС требуется руководство по материнской плате.

Новинкой стали материнские платы без перемычек (jumperless), в которых множество параметров, например тип и быстродействие процессора и даже его напряжение питания, задаются с помощью параметров BIOS, а для небольшого числа параметров (обычно очистка CMOS и размер кэша) все же оставлены перемычки. Такая конструкция позволяет изменить скорость процессора так же просто, как изменяются другие параметры BIOS, и упрощает переход к новому процессору. Для производителей облегчается добавление поддержки новых процессоров, появляющихся на рынке.

Многим пользователям нравятся платы без перемычек, так как они позволяют задать много параметров, не открывая корпуса. Особенно это удобно для тех, которые хотят "разогнать" (overclock) процессор. Другим же нравится управлять РС с помощью физических перемычек.

Приведем список наиболее важных параметров компьютера:

• Напряжение процессора: Почти все новые платы имеют перемычки для установки напряжения питания процессора.
• Скорость процессора / Скорость шины / Множитель: Во всех новых платах (исключая платы без перемычек) можно определять скорость процессора. Некоторые платы предоставляют список поддерживаемых скоростей и диаграмму установки перемычек для получения каждой скорости. В других платах необходимо устанавливать две отдельных перемычки: одна управляет скоростью шины памяти, а другая задает "множитель" (на что умножается скорость шины памяти в процессоре).
• Тип процессора: Эти перемычки могут заменить две ранее рассмотренных перемычки. В этом случае предоставляется длинный список поддерживаемых платой типов процессоров и скоростей и сообщается, как установить группу перемычек для выбранного варианта.
• Размер и тип кэша: Некоторые платы могут иметь кэш разного размера, а другие могут иметь встроенный кэш или кэш в виде модуля COASt. Часто имеются 1-2 перемычки для задания используемого кэша и его размера.
• Размер и тип памяти: Почти все новые РС автоматически обнаруживают тип и размер системного RAM, но в старых моделях при изменении размера памяти применяются перемычки.
• Разрешение флэш-BIOS: Многие платы требуют установки в специальное положение перемычки для того, чтобы разрешить средство модернизации флэш-BIOS. Обычно эта перемычка находится в положении "normal" и переставляется при модернизации BIOS.
• Источник батареи: Некоторые платы позволяют переключить батарею с внутреннего на внешний источник и для управления этим применяется перемычка.
• Запрещающие перемычки: Некоторые платы имеют специальные перемычки, позволяющие запрещать фрагменты схем. Они полностью зависят от платы.

Порты и группы штырьков

Порты (ports) - это разъемы, используемые для подключения к материнской внешних кабелей и устройств. В дополнение к разъемам клавиатуры и мыши PS/2 некоторые материнские платы, например АТХ, имеют на задней стороне встроенные последовательный и параллельный порты.

Платы без встроенных портов используют для подключения к плате группы штырьков (headers). Кабель проходит от порта и вставляется в группу штырьков на плате. Приведем группы штырьков для материнской платы Baby AT (некоторые из них есть на платах АТХ, не имеющих встроенных портов):

• Последовательные порты: Обычно имеются группы штырьков для двух последовательных портов. Каждый имеет 9 или 10 контактов (фактически используются только первые 9).
• Параллельный порт: Эта группа штырьков используется для внешнего параллельного порта и имеет 26 контактов (фактически используются только первые 25).
• Порт мыши PS/2: На хороших некоторых платах имеется группа из 5 штырьков для порта мыши, когда этого порта нет на плате.
• Универсальная последовательная шина (Universal Serial Bus - USB): Технология USB предложена для подключения к РС таких устройств, как клавиатура, мышь и внешние модемы. На многих платах имеется группа из 10 штырьков для подключения порта USB.
• Инфракрасный (InfraRed) порт: Некоторые материнские платы позволяют подключить инфракрасный коммуникационный порт, обычно используемый для беспроводной коммуникации с принтерами и аналогичными устройствами. Инфракрасные порты часто используются в лаптопах. Группа содержит 4 или 5 штырьков.
• Первичный и вторичный интерфейс жесткого диска IDE/ATA: Большинство новых плат имеет группы из 40 штырьков для двух каналов IDE.
• Интерфейс гибкого диска: Большинство новых плат имеют группу из 34 штырьков для кабеля гибкого диска.
• Интерфейс SCSI: Некоторые материнские платы имеют встроенные порты или группы штырьков SCSI. Число штырьков составляет 50 или 68 в зависимости от типа реализованного интерфейса SCSI.

Штырьковые разъемы

Материнские платы имеют несколько разъемов, которые подключаются к светодиодам, индикаторам и переключателям на корпусе. Эти разъемы зависят от платы и далее рассмотрены только типичные разъемы. Физическое расположение разъемов также варьируется; на некоторых платах они "разбросаны", а на других сгруппированы в большой "многофункциональный разъем".

Типичные штырьковые разъемы на материнской плате:

• Светодиод питания и переключатель замка: Часто эти разъемы объединяются в один 5-контактный разъем. Приведем его типичную конфигурацию (отметим неиспользуемый штырек между двумя штырьками светодиода питания):
• Переключатель сброса: Этот 2-штырьковый переключатель не имеет полярности, поэтому его можно соединять любым способом.
• Переключатель Turbo: Этот "реликтовый" переключатель имеется на многих платах, хотя он и не выполняет никакой полезной функции. Чаще всего он остается неподключенным.
• Выключатель питания: На платах ATX имеется разъем для подключения двух проводников от выключателя питания на корпусе РС. Выключатель посылает сигнал на материнскую плату для включения РС; он не подается в блок питания, как это было в старых системах АТ.
• Светодиод Turbo: Предназначен для переключателя turbo и не играет никакой роли.
• Светодиод активности жесткого диска IDE/ATA: Этот разъем включает светодиод, когда материнская плата обнаруживает активность любого жесткого диска IDE.
• Динамик: Этот 4-штырьковый разъем для динамика, но используются только два внешних проводника. Полярность не играет роли.
• Вентилятор процессора: Некоторые платы имеют 2-штырьковый разъем для включения вентилятора процессора. Многие вентиляторы подключаются к разъемам питания.
• Переключатель режима приостановки: Некоторые системы имеют 2-штырьковый разъем для переключателя, который переводит систему в режим приостановки.
• Светодиод режима приостановки: Некоторые системы имеют разъем для светодиода, который светится, когда система переходит в режим приостановки с помощью переключателя приостановки или автоматического управления энергопотреблением.

ATX (Advanced Technology Extended ) — форм-фактор для настольных ПК. Начиная с момента своего выхода ны рынок, который произошел в 2001 году, данный форм-фактор выступает в роли лидирующего стандарта на рынке массово-выпускаемых форм-факторов для компьютерных систем.

ATX определяет следующие параметры материнской платы:

• Геометрия материнской платы;
• Базовые требования к положению разъемов и отверстий на корпусе;
• Форма и расположение некоторых разъемов (в основном, разъемов питания);
• Геометрия размеров блока питания;
• Расположение блока питания на корпусе;
• Электрические параметры блока питания;

Размеры плат

История

Форм-фактор ATX был создан и обнародован среди производителей компьютерных систем в 1995 году. Автором разработки является компания Intel. Стандарт ATX выступил в роли логической альтернативы и эволюционной замены применявшемуся долгое время и уже устаревающему стандарту AT.

Помимо компании Intel, и другие компании-поставщики OEM-техники начали активно выпускать материнские платы и блоки питания к ним (а также иные компоненты) в новом форм-факторе ATX. Глобальное вытеснение старого стандарта пришлось на конец 1999 - начало 2001 года. На тот момент, прочие современные стандарты (microATX, flexATX, mini-ITX ), в большинстве своем, сохранили в себе отпечаток ключевых особенностей стандарта ATX, изменив лишь размеры плат и число слотов.

По ходу своего развития, спецификация ATX прошла следующую эволюцию стандартов:

• ATX 1.0 Standard.
• ATX 1.1 Standard.
• ATX 1.2 Standard.
• ATX 1.3 Standard.
• ATX 2.0 Standard.
• ATX 2.1 Standard.
• ATX 2.2 Standard.
• ATX 2.3 Standard.

В 2003 году компанией Intel был обнародован новый стандарт, получивший название BTX. Он был создан с целью повышения уровня и интенсивности охлаждения системного блока. Замена ATX была обусловлена увеличивающейся тепловой мощностью компонентов компьютера. Прежде всего, это были процессоры. Начался новый этап перехода на новый формат, который, впрочем, вскоре прекратился. Большинство представителей компьютерной индустрии отказалось от массового распространения нового формата по причине сокращения рассеиваемой компонентами ПК мощности.

По сей день, ATX и его производные являются наиболее распространенными на рынке форм-факторами, и в обозримом будущем более интересной альтернативы им не намечается.

Ключевые отличия ATX от AT

• За питание процессора отвечает материнская плата. Чтобы обеспечить работу управляющего блока, а также некоторых периферийных устройств, на плату направляется дежурное напряжение в 5/3,3 вольт. Несмотря на то, что во многих инструкциях в целях безопасной замены компонентов, настоятельно требуют отключать шнур питания из розетки, многие блоки питания ATX оснащены разрывающим выключателем, установленным прямо на корпусе.
• Вентилятор, расположенный на задней стенке блока питания, может быть дополнен или заменен вентилятором размером 12/14 см, который устанавливается на дне блока питания. Это дает возможность создать воздушный поток большого объема при меньших оборотах, что соответственно, приводит к уменьшению уровня шума. Расположение элементов на материнской плате осуществлено таким образом, что радиатор процессора установлен на пути воздушного потока от вентилятора блока питания.
• Разъем питания стал другим. В целях невозможности некорректного подключения двух похожих друг на друга разъемов питания (как это было в предыдущем стандарте), стандарт ATX оснащен разъемом с ключом, который нельзя подключить неправильно. По причине увеличения потребляемой мощности, число контактов в ATX-разъеме питания увеличилось сперва до 20, а затем - до 24.
• Получила модернизацию и задняя панель корпуса. Стандарт AT обладал лишь отверстием для разъема клавиатуры на задней панели. Прочие устройства подключались посредством специальных плат с разъемами, устанавливаемых на материнской плате и крепившихся к специальным щелевым прорезям. Стандарт ATX отличается тем, что в нем разъемы для клавиатуры (и мыши) по традиции расположены сверху, остальное место занимает прямоугольное отверстие фиксированного размера, которое, в зависимости от производителя материнской платы, может наполняться различными разъемами в произвольном порядке. В комплекте с материнской платой поставляется специальная «заглушка» с прорезями под конкретную материнскую плату. Это очень удобно, поскольку у пользователя появляется позможность применять один и тот же корпус с материнскими платами, оснащенными совершенно разными наборами разъемов. Также, данная «заглушка» обладает еще кое-какими функциями: она сокращает излучаемое ЭМИ и образует единый контур заземления шасси.

Разъемы и заглушка

Металлическая «заглушка», расположенная в задней части корпуса, выполняет очень важную функцию. Благодаря ей, производители материнских плат в процессе интеграции в свои продукты различных интерфейсных устройств, могут вполне свободно располагать разъемы, не проводя при этом согласования их положения с производителями корпусов.

Единственное требование к заглушке - это внешние геометрические размеры:

• ширина: 158,75 ± 2 мм;
• высота: 44,45 ± 2 мм;
• толщина в пределах от 0,94 до 1,32 мм;
• скругление панели не более 0,99 мм.

Стандартными разъемами в ATX-корпусе являются:

• PS/2 разъем для подключения клавиатуры и мыши. На некоторых корпусах устанавливается универсальный разъем, поддерживающий оба устройства. Но в настоящее время прослеживается общая тенденция смены данного разъема на современный USB -интерфейс. Впрочем, среди бюджетных плат, данные разъемы по-прежнему используются.
• 3,5-мм разъемы (от 3 до 6 штук) интегрированной звуковой платы. В них включены:
  • линейный выход (зеленый);
  • линейный вход (синий);
  • микрофонный вход (розовый);
• USB-разъемы (4 - 8);
• Разъем для подключения к локальной сети.

Кроме того, могут устанавливаться следующие разъемы:

• Параллельный коммуникационный порт;
• Последовательный порт (1-2) - простой 9-контактный разъем;
• Игровой порт для подключения джойстика или синтезатора;
• Цифровые аудиовыходы (коаксиальный и/или оптический);
• Встроенный видеоадаптер;
• Выход интегрированного видео (D-sub, S-Video, DVI или HDMI);
• Второй порт для интегрированных сетевых карт;
• Интерфейс IEEE 1394;
• Разъем для WiFi-антенны;
• Кнопка быстрой перезагрузки BIOS .