КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ ПО ФОРМ-ФАКТОРУ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Несомненно, незаслуженно малое внимание уделяется такой существенной проблем и можно сказать основополагающей составляющей основе компьютера, как системная плата(main board), иначе называемая материнской платой (motherboard).

На что обращает внимание при покупке компьютера покупатель среднего класса? На частоту процессора в первую очередь. На размер оперативной памяти и винчестера во вторую очередь. Мало кто заглядывает дальше этого, а интересующихся частотными и прочими характеристиками материнских плат –вообще кот наплакал. А ведь если процессор - это мозг каждого компьютера, то и материнская плата тоже не менее важный функциональный компонент П.К. целью настоящей статьи поставлено восполнение существующих проблем в этой неоднозначной и запутанной области.

Системная плата есть не во всех компьютерах. В некоторых ПК элементы, обычно устанавливаемые на системной плате, расположены на отдельных платах расширения, вставленных в разъемы системной платы - слоты расширения. В компьютерах такого типа плата с разъемами называется объединительной платой (backplane), а системные блоки подобной конструкции называются объединительными системными блоками.

Объединительная плата может быть пассивной и активной. На пассивной плате устанавливаются разъе­мы шины и, возможно, электрические схемы для обработки буферов и дисковых накопителей. Все осталь­ные компоненты располагаются на одной или нескольких платах расширения, вставляемых в разъемы объединительной платы. Иногда вся схема размешается на одной плате расширения, которую называют системной, или материнской картой (mothercard). Такая системная карта является, в сущности, системной платой, вставляемой в разъем пассивной объединительной платы. Системы такого типа редко встречаются из-за дороговизны высокопроизводительных системных карт. Конструкции с объединительной платой популярны в промышленности, где их часто монтируют в стойках. Такой же конструкцией отличаются некоторые мощные файл-серверы.

На активной объединительной плате установлен котроллер шины. Обычно на ней содержатся и другие компоненты. В большинстве компьютеров на активной объединительной плате располагаются практиче­ски все узлы обычной системной платы, кроме процессорного модуля. Процессорный модуль - это плата, на которой установлены центральный процессор и все связанные с ним узлы, например схема синхрони­зации, кэш и т. д. Конструкция с процессорным модулем позволяет легко перевести систему на другой процессор, сменив всего одну плату. Фактически речь идет о модульной системной плате с заменяемой секцией процессора. В большинстве современных ПК объединительная плата активна и имеет отдельный процессорный модуль. К сожалению, из-за отсутствия стандарта на способ взаимодействия процессорного модуля с остальными узлами системы каждая фирма выпускает свои платы, которые можно приобрести только у производителя конкретного компьютера. Такое сужение рынка приводит к тому, что эти платы дороже большинства полных системных плат (с процессором) других производителей.

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА. РАЗНОВИДНОСТИ СИСТЕМНЫХ ПЛАТ

Главным узлом, определяющим возможности компьютера, является системная, или материнская (от англ. motherboard) плата. На ней обычно размещаются:

- базовый микропроцессор;

- оперативная память;

- сверхоперативное ЗУ, называемое также кэш-памятью;

- ПЗУ с системной BIOS (базовой системой ввода/вывода),

- набор управляющих микросхем, или чипсетов (chipset), вспомогательных микросхем и контроллеров ввода/вывода;

- КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания;

- разъемы расширения, или слоты (slot);

- разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, дисководов, последовательного и параллельного портов, инфракрасного порта, а также универсальной последовательной шины USB;

- разъемы питания;

- разъем для подключения клавиатуры и ряд других компонентов.

КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ ПО ФОРМ-ФАКТОРУ

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъёма процессора, 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 (что имеет ключевое значение для снижения стоимости владения, англ. TCO).

- Устаревшими являются форматы: Baby-AT; полноразмерная плата AT; LPX.

- Современные и массово применяемые форматы: ATX; Mini-ATX; microATX.

- Внедряемые форматы: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; FlexATX; NLX; WTX, CEB; BTX, MicroBTX и PicoBTX.

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Это принципиальное решение производителя, обусловленное желанием создать на рынке несовместимый с существующими продуктами «бренд» (Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты) и эксклюзивно производить к нему периферийные устройства и аксессуары.

Предназначение компьютера (бизнес, персональный, игровой) в значительной степени влияют на выбор поставщика материнской платы.

- Для нужд SOHO или предприятия выгоднее приобретение готового компьютера (или решения, например, «клиент-сервер» или блейд-сервер с закупкой или лизингом готового решения).

- Для персонального пользования в качестве основного устройства позиционируется портативный компьютер. Материнские платы ноутбуков существенно отличаются от материнских плат настольных компьютеров: для сокращения габаритов компьютера в плату оригинальной схемотехники встраивается (интегрируется) множество отдельных периферийных плат (например, встраивается видеокарта) — это обеспечивает компактные габариты и низкое энергопотребление ноутбука, но приводит к меньшей надёжности, проблемам с теплоотводом, значительному увеличению стоимости материнских плат, а также отсутствию взаимозаменяемости.

ОБЬЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАТЫ

Системные (материнские) платы в полном смысле этого слова установлены не во всех компьютерах. В некоторых системах те компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются в уже вставленную плату расширения. В таких компьютерах главная плата со слотами называется объединительной платой. А использующие такую конструкцию компьютеры называются компьютерами с объединительной платой.

Системы с объединительными платами бывают двух основных типов: пассивные и активные. Пассив­ные объединительные платы вообще не содержат никакой электроники, кроме разве что разъемов шины и нескольких буферов и драйверных схем. Все остальные схемы обычных системных плат размещены на платах расширения. Есть пассивные системы, в которых вся системная электроника находится на единст­венной плате расширения.

Практически эта плата является настоящей системной, но она должна быть вставлена в слот на пассивной объединительной плате. Такая конструкция была разработана для того, что­бы модернизировать систему и заменять в ней любые платы было как можно проще. Но из-за высокой стоимости системных плат нужного типа, подобные конструкции очень редко встречаются в персональных компьютерах. А вот в промышленных системах пассивные объединительные платы очень популярны. И еще их можно встретить в некоторых мощных серверах.

Активные объединительные платы содержат схемы управления шиной и множество других компонен­тов. На большинстве таких плат содержится вся электроника обычной системной платы, нет только про­цессорного комплекса. Процессорным комплексом называют ту часть схемы платы, которая включает сам процессор и непосредственно связанные с ним компоненты, такие как тактовый генератор, кэш и т.д. Получается, что у вас как бы модульная системная плата с заменяемым процессорным комплексом. Большинство современных ПК с объединительной платой используют именно активную пла­ту с отдельным процессорным комплексом. Фирмы Compaq и IBM используют такую конструкцию в сво­их самых мощных системах серверного класса К сожалению, интерфейс процессорных комплексов до сих пор не стандартизи­рован.

Обе конструкции, и использующая системную плату, и объединительную, имеют свои преимущества и недостатки. В конце 70-х в большинстве ПК известных производителей использовались объединительные платы. Позже Apple и IBM перешли к системным платам, поскольку при их массовом производстве такая конструкция оказалась дешевле. Однако, теоретически, преимуществом систем с объединительной платой остается то, что их легче модернизировать до нового процессора и нового уровня производительности, за­меняя только небольшую второстепенную плату. В компьютерах с системной платой для замены процессора часто приходится менять всю системную плату, что гораздо сложнее.

Еще один гвоздь в гроб систем с объединительной платой забили модернизируемые процессоры. Все процессоры 486, Pentium, Pentium ММХ и Pentium Pro фирмы Intel могут быть заменены на более быст­рые процессоры, называемые обычно Overdrive. Конечно, модернизация компьютера будет более простой, если вместо замены системной платы, заменить только сам процессор на более бы­стрый и современный.

Из-за ограниченного выбора плат с процессорным комплексом они в конечном счете оказываются до­роже стандартных системных плат. Недавно Intel анонсировала новый промышленный стандарт систем­ных плат для процессора Pentium II; стандарт называется NLX и использует некоторые идеи систем с объ­единительной платой. Но этому стандарту обещана значительная промышленная поддержка, так что в ближайшем будущем мы увидим на рынке системы с объединительной платой, по-настоящему заслужи­вающие внимания