Форм-факторы ПК: ATX, AT и иже с ними
За время своего существования компьютеры пережили множество видоизменений и усовершенствований. Не стали исключением и форм-факторы (или типоразмеры) компьютеров. Сегодня поговорим о популярных форм-факторах персональных компьютеров, немного затронем историю, а также коснёмся экзотических типоразмеров ПК.
Форм-фактор (от англ. form factor) — это стандарт, который задаёт габариты и другие параметры технического изделия. Применительно к персональному компьютеру это количество и размещение комплектующих, разъёмов, элементов корпуса системного блока и прочие технические моменты. Эти стандарты не являются обязательными, но, в целом, производители корпусов и комплектующих для системных блоков стараются их соблюдать. Таким образом, если Ваш системный блок популярного форм-фактора, трудностей с его обслуживанием не возникнет.
Перечисление форм-факторов ПК начнём с самого распространённого на данный момент стандарта — ATX.
Форм-фактор ATX (англ. Advanced Technology Extended) появился на стыке XX и XXI веков, практически сразу став главным стандартом на рынке персональных компьютеров. Разработан данный типоразмер был компанией Intel. Долго описывать этот стандарт не имеет смысла, достаточно взглянуть на современный системный блок. Остановимся на главных особенностях форм-фактора ATX:
- Материнская плата компьютера обеспечивает питание процессора, оперативной памяти, дискретной видеокарты и прочих плат. Мощные видеокарты требуют дополнительного питания непосредственно с блока питания;
- Вентиляторы в системном блоке расположены таким образом, чтобы радиатор процессора находился на пути воздушного потока вентилятора блока питания. Сам блок питания при этом располагается сверху или внизу системного блока. Если блок питания располагается снизу, а также имеется дискретная видеокарта, поток воздуха от блока питания уже не будет обдувать радиатор процессора. В данной конфигурации тепло от процессора должно отводиться только силами вентилятора на радиаторе CPU;
- Разъём питания материнской платы претерпел изменения по сравнению со стандартом AT и теперь не допускает ошибочного подключения. Первоначально число контактов равнялось 20, затем было увеличено до 24;
- Изменения затронули и заднюю панель системного блока. Корпусы системных блоков форм-фактора ATX имеют стандартизированную прорезь, в которую вставляется панель с разъёмами материнской платы и специальная заглушка с отверстиями под эти разъёмы (англ. I/O Plate — Input/Output Plate). Заглушка идёт в комплекте с материнской платой. Особенностью стандарта ATX является то, что производители материнских плат вольны сами выбирать типы и количество разъёмом, которыми они снабжают свои устройства. Всё это упрощает сборку ПК, так как один корпус можно использовать с разными комплектующими.
Самыми распространёнными представителями ПК стандарта ATX являются системные блоки как на иллюстрации выше. Они удобны как в сборке, так и в обслуживании, но являются не слишком компактными по современным меркам. В последние годы им на смену всё чаще приходят более компактные компьютеры.
Как не трудно догадаться, определяющим фактором здесь является размер комплектующих компьютера. В особенности материнской платы. Хотя, конечно, и другие комплектующие способны занимать немалое пространство. Речь о дискретных видеокартах, жёстких дисках, дисководах, блоках питания, радиаторах, вентиляторах и прочем. Но остановимся на материнских платах.
Типоразмер ATX включает в себя несколько стандартов материнских плат. Классических системный блок «заточен» под материнские платы Standard-ATX (или просто ATX) размером 305 × 244 мм. Кроме этого популярными являются материнские платы форматов Mini-ATX (284 × 208 мм) и Micro-ATX (244 × 244 мм). Как правило, корпусы системных блоков содержат отверстия для крепления плат различных габаритов. Подробнее о размерах материнских плат различных типов в таблице ниже.
| Название | Размер в мм | Размер в дюймах |
| WTX | 356 × 425 | 14 × 16,75 |
| EE-ATX | 347 × 330 | 13,7 × 13 |
| E-ATX | 305 × 330 | 12 × 13 |
| XL-ATX | 345 × 262 | 13,5 × 10,3 |
| ATX | 305 × 244 | 12 × 9,6 |
| Mini-ATX | 284 × 208 | 11,2 × 8,2 |
| Micro-ATX | 244 × 244 | 9,6 × 9,6 |
| Flex-ATX | 229 × 191 | 9 × 7,5 |
| Mini-ITX | 170 × 170 | 6,7 × 6,7 |
| Nano-ITX | 120 × 120 | 4,7 × 4,7 |
| Pico-ITX | 100 × 72 | 4 × 2,8 |
| Mobile-ITX | 75 × 45 | 2,9 × 1,8 |
В таблице можно увидеть несколько типоразмеров материнских плат с ITX в конце названия. Данные типоразмеры были разработаны компанией VIA Technologies и де-факто являются платами стандарта ATX со своими габаритами и компоновкой. Первоначально был представлен форм-фактор ITX размером 215 × 191 мм, но он не получил распространение. А вот Mini-ITX получил распространение как основа для компактных и бесшумных ПК (не самые производительные процессоры позволяют использовать пассивное охлаждение, а HDD можно заменить на SSD).
Nano-ITX используется, как правило, в различных мультимедийных устройствах, таких как телевизионные приставки и неттопы). Pico-ITX это формат плат для ещё более миниатюрных компьютеров, а Mobile-ITX используется в промышленных мобильных и встраиваемых системах.
Ниже пример материнской платы форм-фактора Micro-ATX. Расположение слотов является стандартным для ATX-плат.
Материнская плата Gigabyte GA-H61M-S2PV форм-фактора Micro-ATX.
Форм-фактор ATX пришёл на смену форм-фактору AT, который появился в середине 80-х годов XX века и де-факто являлся первым массово распространённым форм-фактором персональных компьютеров.
Форм-фактор AT (англ. Advanced Technology) был предложен компанией IBM в 1984 году и «царствовал» 15 лет до появления ATX. Ныне компьютеры форм-фактора AT встретишь не слишком часто.
Типичный корпус форм-фактора AT.
Компьютеры форм-фактора AT имели следующие особенности:
- Задняя стенка корпуса системного блока не имела универсального выреза, в который у корпусов ATX вставляется I/O Plate. Имелось лишь отверстие под разъём подключения клавиатуры и отверстия для плат расширения;
- Слоты оперативной памяти обычно располагались в верхней части материнской платы, но иногда они могли быть и ниже;
- Внедрение крепления плат расширения таким образом, чтобы их интерфейсы помещались в прорези на задней стенке корпуса системного блока. Появление заглушек для данных прорезей. Появление на материнской плате контактов для подключения кнопки «Reset», индикаторов питания и активности жёсткого диска. Все эти нововведения затем перекочевали в стандарт ATX.
Материнские платы форм-фактора AT выпускались в двух размерах: AT (305 × 279 мм или 305 × 330 мм) и Baby AT (331 × 218 мм). Последние получили большее распространение.
Материнская плата форм-фактора Baby AT.
В целом, расположение комплектующих на материнских платах стандарта AT признавалось неудачным ещё во времена их активного использования. Охлаждение центрального процессора осуществлялось недостаточно, так как этому препятствовали платы расширения, а планки оперативной памяти находились возле блока питания практически вплотную к нему.
Теперь поговорим об экзотике.
Данный форм-фактор задумывался корпорацией Intel как продолжение ATX. Типоразмер BTX (англ. Balanced Technology Extended) был представлен в 2004 году, а выпуск компьютеров данного стандарта происходил в 2005-2006 гг.
Пример корпуса форм-фактора BTX.
По сравнению с форм-фактором ATX появились следующие улучшения:
- Движение воздуха внутри системного блока происходит рациональнее по сравнению с системными блоками форм-фактора ATX. В корпусе типоразмера BTX было организовано прямое движение воздуха, а материнская плата была вынесена на левую стенку корпуса вместо правой. Перенос материнской платы привел к тому, что платы расширения располагались радиаторами вверх, способствую воздухообмену;
- Высота материнской платы и высота I/O Plate были уменьшены по сравнению со стандартом ATX.
Нераспространённым форм-фактор BTX оказался не потому, что имел какие-то фатальные недостатки, а потому, что его достоинства перед форм-фактором ATX не оказались определяющими. Главной причиной разработки стандарта BTX было всё возрастающее тепловыделение процессоров семейства Intel Pentium 4. Вскоре, впрочем, этот фактор потерял актуальность, так как последующие процессоры «грелись» не так сильно. В свою очередь, это привело к тому, что и потребность в новых корпусах ПК отпала сама собой.
Ещё одним ретро-типоразмером является NLX (англ. New Low Profile eXtended), который был создан для низкопрофильных систем. Особенностью форм-фактора NLX являлась отдельная выносная плата, которая подключалась к материнской плате. В свою очередь, к выносной плате подключались платы расширения и питание. Выносная плата располагалась перпендикулярно материнской плате, а платы расширения параллельно.
Форм-фактор NLX.
Разделение на материнскую и выносную платы дала производителям оборудования возможность комбинировать различные слоты в платах под потребности заказчиков.
Корпус форм-фактора NLX.
Форм-фактор NLX пал жертвой общего снижения популярности к низкопрофильным системам в пользу вертикальных корпусов ПК. На текущий момент системы с горизонтальным расположением корпуса имеют внутри платы стандартов ATX или ITX и не предполагают использование плат расширения.
Блоки питания ат и атх. Выходные напряжения. Принципиальные отличия блоков ат и атх
AT — Блок питания стандарта AT подключается к материнской плате двумя шестиконтактными разъёмами, включающимися в один 12-контактный разъём на материнской плате. К разъёмам от блока питания идут разноцветные провода, и правильным является подключение, когда контакты разъёмов с чёрными проводами сходятся в центре разъёма материнской платы.
Повышены требования к +5VВС — теперь БП должен отдавать ток не менее 12 А (+3.3 VDC — 16,7 А соответственно, но при этом совокупная мощность не должная превысить 61 Вт) для типовой системы потребления мощностью 160 Вт. Выявился перекос выходной мощности: раньше основным был канал +5 В, теперь были продиктованы требования по минимальному току +12 В. Требования были обусловлены дальнейшим ростом мощности комплектующих (в основном, видеокарты), чьи требования не могли быть удовлетворены линиями +5 В из-за очень больших токов в этой линии.
Шины компьютера. Краткая характеристика шин ISA, EISA, MCA, AGP, PCI, PCI Express.
Все контроллеры компьютера взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которая называется также системной шиной.
Помимо системной шины, так же есть:
1)шина памяти – для обмена между, памятью и процессором.
2)шина AGP,PCI – для подключения видеоадаптеров.
3)шина кэш памяти – для обмена между кэш памятью и процессором.
4)шины ввода\вывода – для подключения различных устройств.
Существует три основных показателя работы шины компьютера: тактовая частота, разрядность, скорость передачи данных или пропускная способность.
Шина ISA.
Cамая старая шина, она продержалась очень долго, но от нее отказались, потому что была очень медленная(маленькая частота и скорость).Ее усовершенствовали.
Частота – 8.33Mгц – 16 разрядная.
Шина EISA.
EISA расширяет распространённую шину ISA до 32 разрядов и позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Адресное пространство, по сравнению с ISA, увеличено до 4 ГБ. Кроме того, шина поддерживает bus mastering. EISA является надмножеством ISA, поэтому, в отличие от MCA, к ней можно подключать старые платы, предназначенные для работы с 8- и 16- разрядными версиями ISA: имеется как электрическая, так и механическая совместимость.
Шина MCA
32 – разрядная с частотой 10Мгц
Был разработан арбитр шины CACP – он позволял передавать данные с одного устройства на другое .
CACP — убирал конфликты и монополтзацию шины.
Она так и не стала стандартом(цена,не совместимость с другими моделями).
Шина AGP
AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) — разработанная в 1996 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты.
Её отличия от предшественницы, шины PCI:
работа на тактовой частоте 66 МГц;
увеличенная пропускная способность;
режим работы с памятью DMA и DME;
разделение запросов на операцию и передачу данных;
возможность использования видеокарт с большим энергопотреблением, нежели PCI.
Шина PCI
Шину PCI разработала компания Intel.
Это совершенно новая шина, в которой реализовано Bus Mastering, он позволял внешнему устройству при пересылке управлять шиной без участия процессора.
В PCI был использован метод «рукопожатия».В системе определяются 2 устройства – передающие и принимаемые.
Шина PCI ,есть 32 и 64 разрядны.
Скорость – 133 Мгц
Они есть по 5v и по 3.3v
Шина PCI Exp.
Это более быстрая шина. Данные передаются последовательно..Последовательные
интерфейсы создают сеть выделенных двух точных связей.
Интерфейс USB. Характеристика стандартов USB 1.0 USB 2.0.USB 3.0 Устройство интерфейсного кабеля USB. Стандарт USB On the Go.
USB(Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина»). последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.
Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания
d+ сигнал в устройство
USB 1.0
два режима данных:
режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) — 12 Мбит/с
режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) — 1,5 Мбит/с
максимальная длина кабеля для режима с высокой пропускной способностью — 5 м [2]
максимальная длина кабеля для режима с низкой пропускной способностью — 3 м [2]
максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) — 127
возможно подключение устройств, работающих в режимах с различной пропускной способностью к одному контроллеру USB
напряжение питания для периферийных устройств — 5 В
USB 2
USB 2.0 отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed.
Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы:
Low-speed, 10—1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики)
Full-speed, 0,5—12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)
Hi-speed, 25—480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)
В дополнение к ним USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витых пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъемах USB 3.0 расположены отдельно от старых на другом контактном ряду. Теперь можно будет с лёгкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъём. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за 40-60 минут.
Формат материнских плат ATX. В чем было их отличие от AT?
Форм-фактор материнских плат ATX был создан компанией Intel в далеком 1995 году. Это можно назвать первым серьезным изменением в компоновке корпуса компьютера за долгие годы. ATX полностью заменил устаревший формат AT со своими преимуществами.
На сегодняшний день формат ATX по-прежнему остается отраслевым стандартом для большинства производителей компьютеров. Даже отечественный процессор Байкал получил материнскую плату форм-фактора ATX. Прочие форм-факторы лишь изредка используются только в фирменных компьютерах производства Dell, Gateway и HP.
Официальная спецификация была выпущена Intel в 1995 году и несколько раз пересматривалась. Текущая версия 2.2 была выпущена в 2004 году. Полный размер материнской платы ATX составляет 30,5 см на 24,4 см. Кроме того, также часто используется уменьшенный формат — microATX.
Изменения по питанию
Корпуса старого формата АТ имели кнопку питания, подключенную непосредственно к силовой части блока питания посредством 4-жильного кабеля и заземления металлического каркаса корпуса. Это был классический двухполюсный выключатель и средний рабочий провод питающего напряжения (230 В в Европе).
В корпусе компьютера нового формата ATX источник питания не подключается напрямую к кнопке питания. Это позволяет вам включать компьютер другими способами (Wake on LAN, Wake on RING, клавиатура или мышь). Тем не менее, у многих блоков питания ATX есть классический переключатель на задней панели. Он фактически выключит компьютер и предотвратит запуск программного обеспечения. Когда этот переключатель включен, компьютер по-прежнему потребляет электроэнергию, даже если он кажется выключенным (так называемое энергопотребление в режиме ожидания). Этот режим называется «soft-off» или «stand-by» и используется для удаленного включения через Wake on RING или Wake on LAN. Однако обычно компьютер включается кнопкой, расположенной на передней панели корпуса.
Изменился разъем блока питания, подключенного к системной плате. У старого БП формата AT было два одинаковых разъема, которые можно было легко перепутать, что зачастую вызывало поломки материнской платы. ATX использует один большой разъем, что упрощает установку. Новый разъем также содержит напряжение 3,3 В, поэтому материнской плате не нужно стабилизировать это напряжение самостоятельно. На этапе внедрения ATX некоторые из материнских плат AT включали разъемы как для блока питания AT, так и для нового ATX.
С появлением процессора Pentium 4 добавлен вспомогательный 12-вольтовый 4-х контактный разъем (два желтых провода и два черных провода). Позже он стал использоваться на материнских платах с процессорами Athlon XP и Athlon 64. Некоторые более мощные компьютерные системы используют дополнительные разъемы для большей производительности. Некоторым высокопроизводительным видеокартам требуется дополнительная мощность. Обычно это решается с помощью 4-контактного разъема Molex, аналогичного источнику питания жестких дисков. Современные видеокарты на с PCI Express шины использовать один или более 6- и 8-контактные разъемы для достаточной мощности.
Формат ATX был разработан для поддержки охлаждения микропроцессора вентилятором в блоке питания. В предыдущих форматах в этом не было необходимости, потому что процессоры в то время не выделяли столько тепла, как нынешние, которые требовали мощного принудительного охлаждения.
Разъёмы
Также было несколько изменений в задней части самого корпуса. Стандарт AT имел только разъем клавиатуры, расположенный на материнской плате. Другие разъемы (например, последовательный или параллельный порт) были проложены плоскими кабелями к крышкам отдельных свободных разъемов. ATX позволяет производителям материнских плат размещать эти разъемы непосредственно на плате в верхней прямоугольной области. Их расположение в этой области произвольное, так как оно закрывается крышкой, поставляемой производителем материнской платы. Обычно в материнскую плату встроены разъемы общих входов и выходов (клавиатура, мышь PS/2, порты USB, последовательные и параллельные порты, разъем VGA встроенной видеокарты и т.д.)
AT и ATX
AT против ATX Материнская плата является неотъемлемой частью компьютера, так как к ней подключены все компоненты. «Есть много стандартов для материнских плат и случаев, которые их удерживают. Наиболее известными стандартами являются AT и ATX. AT — очень старый стандарт, созданный IBM для собственных компьютеров. ATX был разработан корпорацией Intel для решения некоторых из недостатков стандарта AT, что делает его непригодным для разнообразных потребностей персональных компьютеров.
Платы AT были намного больше, чем платы ATX. Это приводит к тому, что некоторые диски перекрывают платы внутри корпуса, что означает, что для замены платы вам нужно будет все разобрать. Это очень неудобно для персональных компьютеров, поэтому платы ATX были сделаны уже почти на 4 дюйма, чтобы не было перекрытия.
Еще один недостаток системы AT — в портах сзади. Платы AT имеют только самые минимальные соединители, чтобы поддерживать совместимость с корпусами AT. Если вам больше нужны разъемы, вам нужно будет добавить летающие провода в неиспользуемые слоты расширения. Приводы ATX позволили производителям изготовить собственные пользовательские задние пластины в соответствии с их материнскими платами. Это позволило большинству портов быть интегрированными в плату и подняться, что сделало гораздо меньше усилий для установки новой материнской платы и даже освобождает некоторые слоты расширения, используемые портами.
Платы ATX также представили возможность «мягкого отключения». До ATX выключатель питания был напрямую подключен к источнику питания, и компьютер не мог отключиться. Корпуса ATX переместили переключатель на материнскую плату. Затем компьютеры могли включать или выключать себя в зависимости от своего программирования. Вам больше не нужно ждать, пока компьютер будет безопасно выключен, прежде чем отключать его. Он также проложил путь для дополнительных функций, таких как WOL (Wake On Lan), который позволяет удаленно включать компьютеры через сетевой адаптер.
Резюме: 1. AT — это старый стандарт, который полностью заменен ATX 2. Платы AT шире по сравнению с ATX почти на 4 дюйма 3. ATX позволяет производителям плат настраивать порты в задней части с помощью задних панелей, что невозможно при использовании AT 4. У компьютеров AT были свои переключатели питания, подключенные непосредственно к источнику питания, в то время как в системах ATX коммутатор подключен к материнской плате