Какие бывают материнские платы компьютера

Форм-факторы современных системных плат: краткая характеристика простыми словами с практическими рекомендациями

Тестируя материнские платы, ставшие в последние годы весьма разнообразными, мы обычно ограничиваемся лишь кратким упоминанием об их типе и габаритных размерах. Во многом это сила привычки: постоянно сталкиваясь с каким-либо оборудованием, привыкаешь к тому, что какие-то базовые вещи знают все читатели, в результате чего появляется вполне оправданное желание сконцентрироваться исключительно на новом и особенном. Однако, как показывает практика, иногда нужны и материалы, как раз эти базовые знания и предоставляющие — хотя бы из-за процесса естественного омоложения аудитории. При этом последняя статья, посвященная форм-факторам системных плат, была опубликована у нас на сайте еще в 1999 году, а с того времени много воды утекло. В общем, настало время обновить информацию, чем мы сейчас и займемся, традиционно предупредив читателей, что ничего принципиально нового в данной статье не будет — просто небольшая систематизация известных данных, которая пригодится в первую очередь «начинающим пользователям», желающим разобраться — как оно там в компьютере устроено.

Хотя выше и было сказано, что с 1999 года на рынке изменилось многое, это не касается основного: уже тогда стандартом начали становиться платы семейства АТХ, а сегодня именно оно является господствующим, покрывая процентов 90 рынка самостоятельной сборки и готовых настольных систем. Обычно под последними понимают «большие» десктопы, но, на самом деле, некоторые вариации стандарта разрабатывались для применения в компактных системах — и как раз там (внезапно!) и применяются: в частности, таковы многие моноблоки на «настольных» процессорах. Таким образом, вероятность с ним столкнуться есть не только при самостоятельной сборке компьютера с нуля, но и при ремонте или модернизации готовой системы.

Появился стандарт далеко не на пустом месте — это доработка более раннего АТ и его «фирменных» расширений: в 80-е многие компании-производители компьютеров (особенно крупные) вовсю использовали заказные решения «только для себя». Однако в 90-е уже говорить о каком-то лидере на рынке собственно компьютеров перестало быть возможным, что и вызвало необходимость перехода к единым отраслевым стандартам. Впрочем, и сейчас нередки отступления от них, но, как правило, касаются они направлений, где у конечного пользователя или мелкого сборщика свобода действий изначально ограничена. В большинстве своем это компактные системы, активно развивавшиеся уже в нулевые, хотя и на этом рынке сейчас наблюдаются попытки навести порядок. Но об этом мы поговорим чуть позже.

Пока же отметим, что разработка формата АТХ во второй половине девяностых (и его производных позднее) призвана была устранить определенные противоречия между новыми идеями и старыми реализациями. В частности, главным усовершенствованием всего семейства форматов была стандартизация задней панели с портами периферийных интерфейсов. Во времена АТ этот вопрос не стоял, поскольку степень интеграции компьютерных систем была низкой — вся периферия (как внешняя, так и располагаемая внутри корпуса) обычно требовала использования плат расширения. Единственный компонент, стандартный для всех систем — клавиатурный порт, который и располагался на всех АТ-платах. Но еще в конце 80-х начался перенос большинства базовых возможностей системы на плату, а в 90-е производители активно занялись разработкой универсальных периферийных интерфейсов, типа USB. Поскольку стандартного места для размещения всех этих портов на плате не было, приходилось использовать специальные кабели и планки-«выкидыши», что было неэстетично и мешало использованию «настоящих» плат расширения. Альтернативой было порты припаивать, но это требовало использования ограниченного набора корпусов, т. е. напрочь убивало совместимость между продукцией разных компаний. Именно этот вопрос при разработке АТХ и был решен: все совместимые с этим стандартом системные платы снабжены панелью с портами.

Что забавно, изначально о разрабатываемой тогда же шине USB «забыли» — порты этого типа в оригинальном стандарте АТХ отсутствовали. Однако заложенная в него гибкость себя оправдала сразу же — место для них нашли. Точно также в 90-е годы еще не было и речи о портах типа HDMI или DisplayPort, да и вообще интегрированная графика делала первые шаги, зато стандартом было выводить наружу LPT- и COM-порты, которые сейчас уже сложно найти. На первых платах практически всегда присутствовали два порта PS/2 для клавиатуры и мыши — сейчас нередко не бывает ни одного, но проблем это не вызывает. По сути, от производителя корпуса требуется лишь предусмотреть в своем продукте «стандартное» прямоугольное отверстие и все — в таковой можно будет установить любую плату и свободно менять ее при необходимости вместе с заглушкой, как правило, к платам прилагаемой (можно и без нее, но будет не очень красиво, да и пыль попадать в корпус начнет в повышенных количествах). Поэтому купленный один раз хороший корпус может служить верой и правдой лет 10-15, как максимум потребовав смены блока питания. Все проблемы, которые возникают при модернизации связаны либо с ним, либо с габаритами некоторых плат расширения (типа топовых видеокарт), но не с системной платой: таковая всегда подойдет к корпусу того же или большего форм-фактора.

Стандарты блоков питания формата АТХ за прошедшие годы менялись, однако и сейчас, например, можно купить плату, которая будет прекрасно работать с БП конца 90-х (если он сам «доживет» до настоящего времени) — все изменения касались добавления каких-то возможностей, а не их радикальной переделки. Просто еще в самую первую версию стандарта «заложили» три питающих напряжения (+12, +5 и +3,3 В — последнего в АТ не было) и управление «через плату». БП стандарта АТ можно было включить или выключить только физически — тумблером. АТХ, в принципе, полностью выключить можно только им же, но эта операция требуется редко — стандартом для периода бездействия является дежурный режим, когда некоторое количество питания на плату подается. Соответственно, компьютер может включаться по активности периферийных устройств (типа мыши или клавиатуры), получив команду по сети, просто по расписанию в конце-концов, а выключаться — программно: все это во времена АТ было невозможно, но ничего нового придумывать за прошедшие годы не понадобилось. Точнее, все, что требовалось реализовать, ограничивалось платой и периферией — интерфейс же платы с БП в минимальном виде не меняется уже более 20 лет, благо все необходимое в плане управления в нем предусмотрено.

Вот мощность систем за прошедшие годы, конечно, заметно выросла — как и их требования к электрической мощности БП. «Прокачать» все это через стандартный 20-и контактный разъем питания не так-то просто, но и не нужно — таковым ныне снабжаются обычно высокоинтегрированные платы начального уровня на низкопотребляющих SoC «атомного» семейства (тем не менее, даже таковые позволяют получить более производительную и функциональную компьютерную систему, нежели топовые решения 15-и летней давности). Для питания же мощных процессоров (которым нужно 50 Вт и более) практически одновременно с их появлением в рамках расширения стандарта добавился еще один 4-х контактный разъем питания, без подключения которого компьютер просто не включится. Впрочем, возникшая проблема совместимости со старыми БП в те годы решалась специальными переходниками, позволяющими использовать любой блок — лишь бы выдаваемой им по линии +12 В мощности хватило. Сейчас бы тоже решалась, но это уже не нужно — более 10 лет в продаже можно встретить только блоки с наличием обоих необходимых разъемов: 20 и 4.

Необходимыми, повторимся, являются только они (причем, как уже было сказано выше, «4» некоторым платам не нужно), хотя оба сейчас могут существовать и в «расширенном виде»: 24+8. Первый разъем появился одновременно с шиной PCIe, а дополнительные контакты как раз и предназначены для питания «прожорливых» устройств для этой шины — типа видеокарт. Идея благая, но оказавшаяся бесперспективной: во-первых, в большинстве современных компьютеров платы данного типа и не нужны, так что питать некого, во-вторых, действительно мощные видеокарты буквально сразу выбрались за доступные по шине мощности, так что требуют подключать один-два кабеля «непосредственно к себе». В общем, сценарии, в которых 24 будет лучше, чем 20 (или вообще чем-то отличаться), практически не встречаются. Но хуже не будет никогда, так что, если уж разъем есть, им стоит пользоваться.

С «серверным» EPS12V (8 контактов вместо 4 у обычного ATX12V) все еще смешнее — вообще говоря, он предназначен для того, чтобы «прокачивать» порядка 200 Вт. Для современного процессора (даже топового разогнанного) — ситуация, как правило, гипотетическая: на практике встречались и платы, где один EPS12V нормально питал пару «старых» шестиядерных процессоров (куда более прожорливых, чем нынешние массовые и даже не совсем массовые). «Массовый ширпотреб» же, как правило, легко укладывается и в 70-100 Вт (а то и меньше), на что достаточно ATX12V. Даже если для питания процессора использовать только его — без «помощи» со стороны универсального общего разъема (для современных платформ это обычно выполняется, а вот для до сих пор еще популярной «на руках» LGA1155, например — нет). Таким образом, использование разъема EPS12V на платах для массовых платформ, не говоря уже о наличии пары таких разъемов на некоторых платах «для энтузиастов» — не более чем бутафория, призванная хоть как-то показать «премиальность» решения. Впрочем, как и в случае 20/24, хуже от этого точно не будет, так что, если и БП, и плата снабжены 8-и контактным разъемом — ими стоит пользоваться. Но бежать менять блок питания только из-за наличия ATX12V, а не EPS12V — не стоит. Если речь о плате для массовой платформы, то даже и переходник с одного на другой покупать не стоит — в 99% случаев работать будет и так.

В принципе, система питания и задняя панель для интерфейсных портов — основные изменения в АТХ по сравнению с более ранним АТ и аналогами. Оказались они настолько удачными, что вот уже 20 лет стандарт прекрасно себя чувствует на рынке и уходить с него не собирается. Еще одно нововведение (с точки зрения конца 90-х), также этому поспособствовавшее — процессор (как правило, устанавливаемый в сокет), память (в своих слотах), система питания и, при наличии, северный мост чипсета в АТХ-платах компактно собраны в верхней (если как типовое решение рассматривать стандартный башенный корпус) части платы. Почему компактно? Это наиболее мощные и «прожорливые» компоненты, еще и обменивающиеся информацией (или, хотя бы, энергией) на высоких скоростях. Соответственно, требуется максимально сократить расстояния между ними и обеспечить хорошее охлаждение. Желательно в частично замкнутом объеме — чтобы на другие компоненты не влияли. Вот таковой и получился у конструкторов.

Отметим, что в первых версиях стандарта предполагалось, что охлаждению будет способствовать вентилятор блока питания — по планам в АТХ он должен был «засасывать» воздух снаружи корпуса и «дуть» на процессор. Но достаточно быстро было решено, что обдувать и без того греющиеся элементы подогретым в БП воздухом не стоит, так что проще вернуться к старой схеме — с выдувом воздуха наружу. Кроме того, крупные корпуса быстро обзавелись дополнительными вентиляторами на выдув (для удаления нагретого воздуха) и даже вдув (попутно обеспечивают принудительное охлаждение жестких дисков), так что «полноразмерный» АТХ с честью выдержал испытания даже самыми «горячими» процессорами и топовыми видеокартами. Вот в более компактных системах все было несколько хуже, так что чуть более 10 лет назад был разработан стандарт ВТХ и производные от него, позволяющие лучше охлаждать процессоры и платы расширения и в «стесненных условиях». Казался он весьма перспективным, поскольку в те годы потребление процессоров росло как на дрожжах, но. через несколько лет процесс удалось обуздать и даже повернуть вспять, так что ВТХ так и не сумел закрепиться на рынке. Господствует там, как уже было сказано, АТХ и производные от него. «Процессорный блок» — сверху, «расширительный» — сзади за ним, а нижняя часть платы, как правило, занята слотами расширения, дополнительными контроллерами и всякими внутренними разъемами. Имеет она переменный размер, почему, собственно, в рамках единого стандарта и получилось несколько разных «стандартных» габаритов плат. К чему мы и переходим.

Какую материнскую плату купить?

Материнская плата — основа персональных компьютеров. Прежде чем купить и выбрать, узнайте тип процессора, который будет поддерживаться, сколько памяти получиться ввести в работу, какие периферийные устройства возможно подключить и какие функции поддерживаются. Важно знать, что нужно при правильном выборе.

• Современные — новые и популярные технологии
• Устаревшие — материнки старого типа, теряющие спрос
• Другие — серверные, бытовые и промышленные

Здесь не будут рассматриваться «другие» и «устаревшие», разберем только «современные» решения для домашнего и продвинутого настольного компьютера.

Топ-9 материнских плат для Intel и AMD

Одна из лучших материнских плат на топовом чипсете Intel Z590. Предназначена для самых мощных систем — здесь есть 14-фазовая система VRM, которая обеспечит стабильным питанием флагманские Core i9 даже при разгоне. Еще в наличии — RGB-подсветка, много защиты компонентов, два порта Thunderbolt 4, четыре слота PCIe 4.0 M.2 и премиальная аудиосистема. Эта модель легко будет работать даже с памятью DDR4-4000.

Особенности:

↑ Чипсет

Тогда как материнская плата – базис ПК, базисом её самой является чипсет. И, друзья, поскольку тема чипсета ёмкая, её мы выделили в отдельную статью «Какой чипсет выбрать для материнской платы». Там вы найдёте детальные пояснения, что определяет этот компонент материнки, каким бывает, какой для каких задач лучше выбрать.

Одна из значимых характеристик материнской платы – реализация PCI-E. Это интерфейс и аппаратный механизм коммуникации процессора и чипсета с прочими компонентами ПК. У PCI-E есть версии интерфейса и линии, влияющие на его пропускную способность. Каждая линия предусматривает определённую пропускную способность, которая больше в зависимости от поколения PCI-E, т.е. от более новой версии. И чем больше линий PCI-E у аппаратного разъёма, тем, соответственно, больше в целом пропускная способность разъёма.

Линии PCI-E реализуются средствами процессора и чипсета, потому если у них разные версии PCI-E, соответственно, на материнской плате может быть поддержка разных версий PCI-E. Но и сам чипсет может предусматривать разные поколения PCI-E. Так, например, процессоры новейшего 12-го поколения Intel поддерживают PCI-E 5.0, а единственный пока что чипсет под эти процессоры Intel Z690 поддерживает PCI-E 4.0. и PCI-E 3.0. На материнских платах с этим чипсетом предусматривается слот PCI-E 5.0 х16 за счёт процессорных линий, а слоты PCI-E 3.0 х4 и слот M.2 PCI-E 4.0 за счёт чипсетных линий.

Общее число линий PCI-E лимитировано возможностями процессора и чипсета, потому на материнках с бюджетными и среднесегментными чипсетами нам не предлагается особого обилия разъёмов PCI-E для дискретных устройств. Так, на материнских платах обычно присутствует малый разъём для подключения дискретных устройств PCI-E х1. И может быть один, два или более разъёма PCI-E х16 для подключения видеокарт и прочих дискретных устройств.

Но при подключении к одному из слотов видеокарты и, соответственно, занятости линий другие слоты PCI-E х16 из-за нехватки линий будут работать в режиме PCI-E х8 или PCI-E х4. В этом плане наличие на недорогих материнках малого форм-фактора двух или более слотов PCI-E х16 будет скорее возможностью разного размещения видеокарты в корпусе, ведь один из слотов может быть перекрыт кулером. А вот для устройств, работающих на PCI-E х8 или PCI-E х4, второй слот PCI-E х16 будет актуален. Так что, друзья, в любом случае два слота PCI-E х16 лучше, чем один.

Линии PCI-E также уходят на реализацию слотов M.2 с интерфейсом PCI-E для подключения SSD NVMe. На этот слот могут уходить как процессорные, так и чипсетные линии.

Версия PCI-E имеет значение только для видеокарт и накопителей SSD NVMe. Актуальные сегодня версии интерфейса — PCI-E 3.0 и 4.0. Версия PCI-E 6.0 не реализована вообще, а PCI-E 5.0 только начинает свою реализацию в процессорах 12-го поколения Intel. Но даже интерфейс PCI-E 4.0 нужен сегодня не каждому пользователю. Дело в том, что пропускная способность PCI-E 4.0 не всегда реализуема в реальных скоростях работы устройств. PCI-E 4.0 не нужен обычным недорогим видеокартам, а мощным игровым даёт прибавку производительности в играх в среднем не более 2%. Накопителям SSD NVMe интерфейс PCI-E 4.0 открывает возможность читать и записывать данные с огромнейшей скоростью 7000 Мб/с и более, но это только в условиях последовательной обработки данных и в синтетических тестах. Новейшая из реализованных версий PCI-E 5.0 на данный момент поддерживается только процессорами Intel 12-го поколения, но эту версию не поддерживает чипсет под эти процессоры. И с PCI-E 5.0 пока ещё нет видеокарт и SSD-накопителей.

Друзья, более детально тема разницы интерфейсов PCI-E 3.0 и 4.0 раскрыта в статье сайта «PCI Express 3.0 и 4.0: разница есть или нет».

С версией PCI-E всё просто. Если вы не планируете покупать видеокарту или SSD NVMe принципиально с поддержкой PCI-E 4.0, вам ни этот интерфейс, ни тем более PCI-E 5.0 не нужны. Если нужен, вы его получите только на материнских платах с поддержкой PCI-E 4.0, но при следующих условиях:

Поддерживаемая оперативная память

Оперативная память является важным элементом любого компьютера. Она влияет на работу всей системы не меньше, чем центральный и графический процессор. Именно поэтому к выбору материнской платы на совместимость с оперативной памятью стоит подходить не менее ответственно, чем ко всем другим моментам.

Для начала стоит упомянуть самое простое и очевидное — стандартов оперативной памяти много. Но если вы собираете современную систему, то вас данный пункт по большей части не касается.

Просто помните, что для игровых систем, да и для самого различного направления, берите материнку, поддерживающую ОЗУ стандарта DDR4.

DDR2 и 3 уже давно являются прошлыми поколениями, которые неспособны удовлетворить современные запросы и требования по скорости работы и производительности. Да и к тому же если ваша материнская плата поддерживает DDR4, то вы просто не сможете поставить плашку другого поколения, например, DDR3, и наоборот.

Другим же моментом, который непосредственно касается оперативной памяти, является то, работу с какой частотой ОЗУ поддерживает плата. То есть смотрите на то, какая частота будет у выбранной вами оперативки, и на то, какую частоту этой самой оперативки поддерживает материнка. Например, если плата поддерживает ОЗУ на частоте 2,133 МГц, но вы ставите плашку на 2,400 МГц, то память будет работать на частоте, поддерживаемой платой. В итоге получится, что вы переплатите за ОЗУ.

Это же касается и объёма. Материнская плата, поддерживающая лишь работу с 16 гигабайтами, не сможет в полной мере использовать весь объём плашки на 32 гигабайта.

Большинство компьютеров и ноутбуков имеют интегрированную (встроенную) графическую карту. Но для работы видеоадаптера используется лишь часть.

Зачем компьютеру материнская плата

Без лишних слов перечислим основные функции материнской платы:

1. Объединяет все «внутренности» компьютера между собой (на ней установлен сокет для процессора, разъёмы под ОЗУ и графический адаптер и т.д).
2. Материнка превращает мышку, дисплей, системный блок, клавиатуру и другие компоненты – в единую рабочую экосистему.
3. Отвечает за то, чтобы ЦП контролировал работу других частей компьютера. То есть материнская плата не только превращает все компоненты ПК в одно целое, но еще и поддерживает связь между ними.
4. Материнская плата отвечает за передачу картинки на монитор (в случае интегрирования в нее графической карты).
5. Системная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в настоящее время огромное число моделей плат имеет встроенную звуковую карту.
6. Обеспечение доступа в интернет — современные материнки обладают встроенным сетевым адаптером.