Материнские платы классифицируются по так называемому форм-фактору (Form Factor). Форм-фактор определяет не только размеры материнских плат, но и ряд специфических характеристик, влияющих на их функциональные и эксплуатационные свойства. При этом каждый формат требует соответствующего корпуса и блока питания. Совсем недавно были широко распространены следующие типоразмеры материнских плат - AT, ATX, microATX, LPX и NLX. В настоящее время преобладают форм-факторы ATX и microATX. Все эти спецификации, определяющие форму и размеры материнских плат, а также расположение компонентов на них и особенности корпусов, и описаны ниже.
Форм-фактор АТ делится на две, отличающиеся по размеру модификации - AT и Baby AT. Размер AT платы достигает до 12" в ширину. После материнских плат для процессора 386 такой размер уже не встречается.
Таким образом единственными материнскими платами, выполненными в форм-факторе AT, несколько лет назад были платы соответствующие формату Baby AT с размерами платы AT 8.5" в ширину и 13" в длину. В принципе, некоторые производители могут уменьшать длину платы для экономии материала или по каким-то другим причинам. Для крепления платы в корпусе в плате сделаны три ряда отверстий. Все AT платы имеют общие черты. Почти все имеют последовательные и параллельные порты, присоединяемые к материнской плате через соединительные планки. Они также имеют один разъем клавиатуры типа DIN5, впаянный на плату в задней части. Гнездо под процессор устанавливается на передней стороне платы. Слоты SIMM и DIMM находятся в различных местах, хотя почти всегда они расположены в верхней части материнской платы.
Сегодня этот формат уже сошел со сцены - его вытеснил форм-фактор ATX. Не последней причиной было также то, что чаще всего на Baby AT платах все коннекторы были собраны в одном месте, в результате чего либо кабели от коммуникационных портов тянулись практически через всю материнскую плату к задней части корпуса, либо от портов IDE и FDD - к передней, а гнезда для модулей памяти заезжали чуть ли не под блок питания. При ограниченности свободы действий внутри весьма небольшого пространства MiniTower, это, мягко говоря, было неудобно. Вдобавок, был неудачно решен вопрос с охлаждением - воздух не поступал напрямую к самой нуждающейся в охлаждении части системы - процессору.
Достоинства:
* хорошо организованная стандартизация;
* простой и дешевый в производстве дизайн.
Недостатки:
* неэффективное охлаждение компонентов;
* расположение процессора могло вызвать проблемы с установкой плат расширения большой длины, например полноразмерных — 330х120 мм (хотя сейчас это неактуально - такие платы давно не выпускаются);
* разъемы ввода/вывода подключались к материнской плате большим числом соответствующих кабелей.
Еще
до появления ATX, первым результатом попыток снизить стоимость PC стал
форм-фактор LPX. Предназначался он для использование в маленьких
корпусах для построения дешевых PC. Задача была решена путем довольно
новаторского предложения - введения стойки. Вместо того, чтобы
вставлять карты расширения непосредственно в материнскую плату, в этом
варианте они помешаются в подключаемую к плате вертикальную стойку,
параллельно материнской плате. Это позволило заметно уменьшить высоту
корпуса, поскольку обычно именно высота карт расширения влияет на этот
параметр. Расплатой за компактность стало максимальное количество
подключаемых карт - 2-3 штуки. Еще одно нововведение, начавшее широко
применяться именно на платах LPX - это интегрированный на материнскую
плату видеочип. Размер корпуса для LPX оставляет 9" х 13", для Mini LPX - 8" x 10".
Разумеется, этот форм фактор не был предназначен для широкой замены
Baby AT в массовом РС: его предназначение - дешевые системы. Затем
появился форм-фактор NLX, который начал вытеснять LPX.
Со
временем спецификация LPX, подобно Baby AT, перестала удовлетворять
требованиям времени. Выходили новые процессоры, появлялись новые
технологии. И она уже не была в состоянии обеспечивать приемлемые
пространственные и тепловые условия для новых низкопрофильных систем. В
результате, подобно тому, как на смену Baby AT пришел ATX, так же в
1997 году, как развитие идеи LPX, учитывающее появление новых
технологий, появилась спецификация форм-фактора NLX. Формата,
нацеленного на применение в низкопрофильных корпусах. При ее создании
брались во внимание как технические факторы (например, появление AGP и
модулей DIMM, интеграция аудио/видео компонентов на материнской плате),
так и необходимость обеспечить большее удобство в обслуживании. Так,
для сборки/разборки многих систем на базе этого форм-фактора отвертка
не требуется вообще.
Особенности NLX:
* Стойка для карт расширения, находящаяся на правом краю платы. Причем материнская плата свободно отсоединяется от стойки и выдвигается из корпуса, например, для замены процессора или памяти.
* Процессор, расположенный в левом переднем углу платы, прямо напротив вентилятора.
* Вообще, группировка высоких компонентов, вроде процессора и памяти, в левом конце платы, чтобы позволить размещение на стойке полноразмерных карт расширения.
* Нахождение на заднем конце платы блоков разъемов ввода/вывода одинарной (в области плат расширения) и двойной высоты, для размещения максимального количества коннекторов.
Вообще, стойка - очень интересная вещь. Фактически, это одна материнская плата, разделенная на две части - часть, где находятся собственно системные компоненты, и подсоединенная к ней через 340 контактный разъем под углом в 90 градусов часть, где находятся всевозможные компоненты ввода/вывода - карты расширения, коннекторы портов, накопителей данных, куда подключается питание. Таким образом, во первых повышается удобство обслуживания - нет необходимости получать доступ к ненужным в данный момент компонентам. Во вторых, производители в результате имеют большую гибкость - делается одна модель основной платы, и стойка под каждого конкретного заказчика, с интеграцией на ней необходимых компонентов.
В отличие от довольно строгих прочих спецификаций, NLX обеспечивал производителям куда большую свободу в принятии решений. Размеры материнской платы NLX колеблются от 8" х 10" до 9" х 13,6". NLX корпус должен уметь управляться как с этими двумя форматами, так и со всеми промежуточными. Обычно платы, вписывающиеся в минимальные размеры, обозначаются как Mini NLX. Стоит также упомянуть небезынтересную подробность: у NLX корпуса порты USB располагаются на передней панели.
Достоинства:
* легкий доступ к материнской плате для модернизации;
* в качестве центрального узла используется кросс-плата.
Недостатки:
* необходимы специальные (NLX) корпус и блок питания.
Осталось только добавить, что по спецификации некоторые места на плате обязаны оставаться свободными, обеспечивая возможности для расширения функций, которые появятся в будущих версиях спецификации. Например, для создания на базе форм-фактора NLX материнских плат для серверов и рабочих станций.
А
на смену форм-фактору АТ пришел ATX, и совершенно неудивительно, что
ATX во всех его модификациях стал популярным - ведь спецификация ATX,
предложенная Intel еще в 1995 году, была нацелена как раз на
исправление всех тех недостатков, что выявились со временем у
форм-фактора AT. А решение, по сути, было очень простым - повернуть
Baby AT плату на 90 градусов, и внести соответствующие поправки в
конструкцию. К тому моменту у Intel уже был опыт работы в этой области
- форм-фактор LPX.
В ATX как раз воплотились лучшие стороны и Baby AT и LPX: от Baby AT была взята расширяемость, а от LPX - высокая интеграция компонентов. Вот основные особенности ATX:
* Габариты полноразмерной платы ATX - 12" х 9,6", платы miniATX - 11,2" х 8,2".
* Интегрированные разъемы портов ввода-вывода. На всех современных платах коннекторы портов ввода-вывода присутствуют на плате, поэтому вполне естественным выглядит решение расположить на ней и их разъемы, что приводит к довольно значительному снижению количества соединительных проводов внутри корпуса. К тому же, заодно среди традиционных параллельного и последовательного портов, разъема для клавиатуры, нашлось место и для новичков - портов PS/2, USB, IEEE 1394, а также встроенных сетевых, звуковых, модемных плат. В результате за счет уменьшения кабелей в комплекте несколько снизилась стоимость материнской платы.
*
Удобный доступ к модулям памяти. В результате всех изменений гнезда для
модулей памяти переехали дальше от разъемов под процессор и от блока
питания. В результате наращивание памяти стало в любом случае минутным
делом, тогда как на Baby AT материнских платах порой приходилось
браться за отвертку.
* Уменьшенное расстояние между платой и дисками. Разъемы контроллеров IDE и FDD переместились практически вплотную к подсоединяемым к ним устройствам. Это позволяет сократить длину используемых кабелей, тем самым повысив надежность системы.
* Разнесенные разъемы под процессор и слоты для плат расширения. Гнездо процессора перемещено с передней части платы на заднюю, рядом с блоком питания. Это позволяет устанавливать в слоты расширения полноразмерные платы - процессор им не мешает. К тому же, решилась проблема с охлаждением - теперь воздух, засасываемый блоком питания, обдувает непосредственно процессор.
* Улучшено взаимодействие с блоком питания. Теперь используется один 20-контактный разъем, вместо двух, как на AT платах. Кроме того добавлена возможность управления материнской платой блоком питания - включение в нужное время или по наступлению определенного события, возможность включения с клавиатуры, отключение операционной системой, и т.д.
* Напряжение питания 3.3 В, весьма широко используемое современными компонентами системы, (взять хотя бы карты PCI!) поступает из блока питания. В AT-платах для его получения использовался стабилизатор, установленный на материнской плате. В ATX-платах необходимость в нем отпадает.
Достоинства:
* благодаря конструкции блока питания и расположению процессора и памяти обеспечивается эффективная система охлаждения элементов;
* легкий доступ к памяти и процессору для модернизации;
* фиксированное расположение разъемов устройств ввода/вывода на плате, отсутствие проблем при установке.
Недостатки:
* необходимы специальные, более сложные и дорогие по сравнению с AT блок питания и корпус;
* сложный дизайн материнской платы, что сказывается на ее цене.
Для
материнских плат для процессоров Pentium 4 стандарт ATX имеет отличие,
он называется ATX 2.03 или ATX12V. Для таких плат отличается в первую
очередь блок питания, он должен иметь соответствующие коннекторы для
подключения к P4-плате. Законодателем мод (Intel) предписывается три
разъема питания на плате для Pentium 4: «стандартный» ATX(позиция 1 на
рисунках), «квадратный» 4-Pin ATX12V(позиция 2 на рисунке), и 5-pin
«половина AT-разъема» (AUXPWR)(позиция 3 на рисунке). Таким образом,
если конструкцией платы не предусмотрена работа в случае если все
необходимые коннекторы не подключены к разъемам питания, она просто
откажется работать. Однако даже если жесткой блокировки запуска нет,
угроза нестабильной работы все же остается. Некоторые платы вместо
ATX12V и AUXPWR имеют разъём питания, который уже знаком Вам
(используется при подключении стандартного HDD/CDROM), что снимает
часть проблем со стабильностью питания. Таким образом, перед началом
экспериментов имеет смысл выяснить, имеет ли вообще смысл их начинать:
быть может, Ваша плата для Pentium 4 не будет работать с старым БП в
любом случае.
Для
соответствия требованиям спецификации РС99 в конструкции современных
материнских плат используют цветные разъемы для подключения внешних
устройств.
Форм-фактор ATX разрабатывался еще в пору расцвета Socket 7 систем, и многое в нем сегодня несколько не соответствует времени. Например, типичная комбинация слотов, из расчета на которую составлялась спецификация, выглядела как 3 ISA/3 PCI/1 смежный. Несколько неактуально не сегодняшний день, не так ли? ISA, отсутствие AGP, AMR, и т.д. Опять же, в любом случае, 7 слотов не используются в 99 процентах случаев, особенно сегодня. В общем, для дешевых PC ATX - пустая трата ресурсов. Исходя из подобных соображений в декабре 1997 года и была представлена спецификация формата microATX, модификация ATX платы, рассчитанная на 4 слота для плат расширения.
По сути, изменения по сравнению с ATX, оказались минимальными. До 9.6" x 9.6"
уменьшился размер платы, так что она стала полностью квадратной,
уменьшился размер блока питания. Блок разъемов ввода/вывода остался
неизменным, так что microATX плата может быть использована в ATX
корпусе.
Достоинства:
* меньший по сравнению с АТХ размер, уменьшающий цену платы;
* благодаря конструкции блока питания и расположению процессора и памяти обеспечивается эффективное охлаждение;
* легкий доступ к памяти и процессору;
* разъемы I/O расположены на плате, что облегчает процесс сборки и настройки;
* в качестве корпуса и блока питания могут использоваться стандартные АТХ или меньшие по размеру miniАТХ.
Недостатки:
* изменение размера повлекло за собой уменьшение количества слотов;
* необходимы специальные блок питания и корпус;
* сложный дизайн материнской платы, что сказывается на ее цене.