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.
Форм-факторы
Большинство более-менее стандартных корпусов можно разделить на четыре форм-фактора — SFF (Small Form Factor), Mini Tower, Mid Tower и Full Tower. Иногда в продаже встречаются и экстремально большие или эктремально маленькие корпусы — Super / Ultra Tower (для по-настоящему мощных рабочих станций или геймерских ПК без ограничений в бюджете и фантазии) и HTPC (для офиса или мультимедиа).
Никаких жестких рамок этих стандартов не существует. Впрочем, в подавляющем большинстве случаев можно использовать вот такую небольшую таблицу:
5.25-дюймовые отсеки нужны для оптических приводов (DVD и Blu-ray), кардридеров и контроллеров систем охлаждения. Почти всегда это устройство, доступ к которому можно получить снаружи корпуса.
3.5-дюймовые отсеки нужны для установки жестких дисков (HDD), кардридеров, USB-хабов и вентиляторов охлаждения. 2.5-дюймовые пригодятся для твердотельных накопителей (SSD) и «ноутбучных» жестких дисков. Стоит отметить, что 2.5-дюймовые накопители всегда можно установить и в 3.5-дюймовый отсек — для этого нужно использовать простой и дешевый переходник.
Слоты расширения нужны для установки графических карт, звуковых карт, сетевых карт (Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet) и адаптеров. Стоит отметить, что видеокарты из-за массивных систем охлаждения часто занимают два или даже три слота.
Материнские платы для ПК: основы
Материнская плата Asus Prime B450M-A MicroATX для процессоров AMD Ryzen
Корпорация Intel создала форм-фактор ATX и впервые представила его в 1995 году. На протяжении почти 25 лет конструкция ATX была преобладающим форм-фактором для домашних и офисных ПК.
Самый большой из трёх размеров материнских плат, которые мы рассматриваем, ATX имеет размеры 12 на 9,6 дюйма. Спецификация требует, чтобы все материнские платы ATX были этого размера. Она также определяет расположение точек монтирования, панели ввода-вывода, разъёмов питания и всех других различных интерфейсов подключения.
Все эти функции имеют решающее значение для любой материнской платы. Точки крепления удерживают материнскую плату от металлической поверхности корпуса для предотвращения короткого замыкания. Панель ввода/вывода и соответствующий экран позволяют получить доступ к задним портам вашего ПК для дисплеев, аудио и USB. Затем у вас есть разъёмы питания и все другие точки интерфейса, которые должны находиться в предсказуемых местах, чтобы помочь сборщикам систем.
Однако не всем нужна материнская плата размера ATX, особенно если цель — сделать что-то более компактное. Например, платы MicroATX размером всего 9,6 на 9,6 дюйма. Как и в случае с более крупными материнскими платами ATX, стандарт определяет, какими должны быть все критические точки.
Наконец, Mini-ITX, разработанный Via Technologies в 2001 году, является самым маленьким из всех, размером всего 6,7 на 6,7 дюйма.
Материнские платы ATX обладают наибольшей расширяемостью. Обычно они имеют шесть (или меньше) слотов PCIe для таких вещей, как графика, звук и сетевые карты. Однако существуют платы Extended ATX (или EATX) с семью слотами PCIe, но они предназначены для энтузиастов и серверов и выходят за рамки данной статьи.
MicroATX может иметь до четырёх слотов PCIe, а Mini-ITX — только один для видеокарты.
ОЗУ также ограничено в Mini-ITX. В нем есть место всего для двух слотов против четырёх на платах ATX или MicroATX. Однако это не означает, что платы Mini-ITX не могут иметь достаточный объем оперативной памяти. Например, если вам нужно 32 ГБ оперативной памяти, вы просто устанавливаете на неё два модуля по 16 ГБ, тогда как две другие материнские платы заполняете модулями на 8 ГБ.
Домашний ПК
Домашний ПК, как правило, используется для просмотра видео, отправки почты, общения в социальных сетях и просмотра веб-сайтов. Для этого вполне подойдет MicroATX или Mini-ITX. Они не будут занимать много места и их вполне хватит для ваших задач.
Как мы говорили ранее, ATX довольно старый форм-фактор. Intel пыталась создать замену ATX под названием BTX в 2004 году, но она так и не завоевала популярность.
Однако производители компонентов для компьютеров все еще экспериментируют с альтернативами ATX. На Computex 2019 Asus продемонстрировала концепцию материнской платы под названием Prime Utopia . Это выглядело очень круто и совершенно отличалось от всего, что мы имеем сейчас.
Asus сделал порты ввода/вывода модульными. Это означает, что вы можете подключить только то, что вам нужно, например, дополнительные порты Ethernet или USB и вы можете полностью убрать порты микрофона и наушников.
Такие концепции, как Prime Utopia, шикарны, но вряд ли мы их увидим в скором времени. ATX и связанные с ним стандарты уже несколько десятилетий хорошо служат без нареканий. Все привыкли к ним, и лучшие методы для сборки, обслуживания и охлаждения этих ПК хорошо известны.
Все три типа материнских плат вполне способны выполнить любую работу. Ваш выбор должен зависеть от количества места, которое у вас имеется и от того, нужно ли будет расширяться в будущем.
Материнская плата форм фактора MicroATX
Данное устройство также является детищем компании Intel, выпущенной ею в 1997 году. Позиционируется данный форм-фактор как урезанная версия ATX, обладающая меньшей комплектной базой. Физические размеры этого вида платы составляет 244 х 244 мм, а количество доступных слотов обычно не превышает 4, встречаются и MicroATX всего с двумя слотами PCI Express. Распространены MicroATX так же, как и ATX, но используются преимущественно в компьютерах «офисного» типа, хотя следует отметить, что чипсет в них может быть установлен такой же, как и в ATX.
Что такое форм-фактор системной платы
Форм-фактор материнской платы это установленный производителями стандарт, задающий ее габаритные и присоединительные размеры, то есть размеры крепления к корпусу, количество и расположение интерфейсных слотов для подключения оперативной памяти, видеокарты, разного рода карт расширения, портов ввода и вывода и прочих необходимых интерфейсных разъемов.
Как видите, данный параметр напрямую влияет, как на внешний вид в целом, собираемого системного блока, так и на его аппаратную начинку. Если выбрать не правильный форм-фактор материнской платы, то последствия могут быть печальными, приводящими к незапланированному расходу бюджета. Здесь нужно учесть множество факторов: это размер корпуса системного блока, его внутреннее пространство для установки карт расширения, видеокарты, процессора, блока питания, дисковой системы, ну и системы охлаждения.
Если конфигурация проектируется для мощного игрового компьютера, то последнему из перечисленных пунктов требуется уделить особое внимание.
Обзор классификаций материнских плат начнем с наиболее популярных в кругах рядовых пользователей форм-факторов и закончив МП профессионального уровня, предназначенных для специфически задач.
Форм фактор Mini-ITX
Особенностью плат такого форм фактора, является то, что на ней уже может быть установлен процессор (и если процессор установлен, то заменить его на более мощный нельзя).
Плата очень маленькая всего 17 х 17 см, возможностей у нее еще меньше чем у плат форм фактор Mini-ATX, но плюсом плат Mini-ITX является минимальная мощность и минимальный шум, а так же есть встроенное видео и звук.
