Решения на базе жестких дисков форм-фактора 2.5" и 3.5"

Часто, вместо указания конкретного форм-фактора жёсткого диска в дюймах (а двойной кавычкой обозначается именно дюйм ), поставщики компьютерного оборудования используют аббревиатуры SFF и LFF, сокращения фраз Small Form Factor и Large Form Factor, соответственно. Нетрудно догадаться, что любые (и SATA, и SAS) жесткие диски меньшего форм-фактора 2.5" получили обозначение SFF HDD, а большего 3.5" - LFF HDD.

Не секрет, что в современных высокопроизводительных жёстких дисках форм-факторов 3.5" и 2.5" производители используют пластины одинакового размера - от 2.5" HDD. Потому, зачастую, и ёмкость, и параметры производительности 2.5" и 3.5" моделей жёстких дисков одного производителя выглядят одинаково. Более того, некоторые производители объявили о прекращении производства высокопроизводительных жёстких дисков размера 3.5", оставив топовые модели HDD только в форм-факторе 2.5". Доступность высокопроизводительных жёстких дисков форм-фактора 3.5" неуклонно снижается.

Исходя из реалий современного рынка, производители считают экономически нецелесообразным использование более 2-х пластин внутри одного жёсткого диска. Для справки, в жёсткий диск форм-фактора 2.5" (высотой 15мм) возможно установить до 3-х пластин, а в 3.5" HDD - до 5 пластин.

2.5" диск

3.5" диск

Что же делать тем потребителям, которые не могут или не хотят (по всевозможным причинам) использовать современные жёсткие диски форм-фактора 2.5"?

Производители предлагают промежуточное решение - использование 2.5" жёстких дисков в форм-факторе 3.5".

В качестве 3.5" жёсткого диска предлагается обычный 2.5" жёсткий диск, установленный на заводе производителем в специальный металлический монтажный корпус - каретку. Следует заметить, что извлечение этого жёсткого диска из монтажного корпуса у некоторых производителей несовместимо с гарантией. Из несомненных плюсов такой конструкции следует отметить то, что инженерами компаний-производителей точно просчитываются габариты и жёсткость конструкции, гарантируется стандартное для 3.5" жёстких дисков расположение разъёмов и монтажных отверстий, обеспечивается оптимальность охлаждения установленного внутрь жёсткого диска.

Если переход на меньший форм-фактор неизбежен, что даст потребителям переход на 2.5" форм-фактор жёстких дисков?
Каковы отличия, плюсы и минусы дисковых подсистем на базе жёстких дисков различных форм-факторов и сферы их применения? Двумя словами - какая разница?

Очевидно, что чем меньше габариты жёсткого диска, тем больше таких жёстких дисков должно поместиться внутрь сервера.

На сегодняшний день, в серверы для монтажа в стойку традиционно устанавливается следующее количество жёстких дисков:

высота сервера	количество 3.5" отсеков	количество 2.5" отсеков
1U	4 отсека	8 отсеков
2U	12 отсеков	24 отсека
3U	16 отсеков	32 отсека
4U	24 отсека	48 отсеков

В общем случае (как видно из таблицы), в серверы возможно установить в 2 раза больше жёстких дисков форм-фактора 2.5", по сравнению с серверами такого же размера, но с 3.5" жёсткими дисками.

Как уже было сказано ранее, в сегменте жёстких дисков корпоративного класса, максимальная ёмкость дисков двух различных форм-факторов - одинаковая, исходя из этого, применение дисковой подсистемы с отсеками 2.5" позволяет удвоить максимальную общую ёмкость хранилища. И даже при использовании жёстких дисков низкого ценового диапазона, в котором, на сегодня, максимальный объём жёстких дисков форм-фактора 3.5" примерно в 2 раза больше, чем у 2.5" дисков, максимальная ёмкость дисковых подсистем с отсеками разного форм-фактора будет примерно одинаковой.

В качестве дополнительного бонуса применения 2.5" жёстких дисков, очевидно, что за счёт меньших габаритов (2.5" диск меньше 3.5" диска в глубину) дисковая подсистема в сервере занимает меньший объём, что позволяет производителям немного уменьшить габариты серверов. Также следует заметить, что большинство современных SSD (твердотельных накопителей) выпускается в форм-факторе 2.5" и использование в сервере 2.5" отсеков гарантирует совместимость при установке SSD-накопителей, и, что особенно актуально, в будущем - при возможной модернизации сервера.

Жёсткие диски меньших размеров активно используются в системах с небольшими габаритами, в серверах высокой плотности монтажа, модульных и блейд-серверах. Например, в одном корпусе высотой 2U находятся сразу 4 двухпроцессорных сервера и 24 жёстких диска форм-фактора 2.5", то есть к каждому серверу подключены сразу 6 жёстких дисков 2.5" форм-фактора. Для получения такого же количества 3.5" дисков корпус сервера должен быть в 2 раза выше - высотой не 2U, а 4U.

Такой параметр, как максимальный объём дискового пространства конечно важен, но не всегда. В дисковых подсистемах серверов корпоративного класса производительность дисковой подсистемы (количество операций ввода-вывода в секунду, IOPS) гораздо важнее общей ёмкости дискового хранилища.

Количество RAID-групп (LUN) дисковой подсистемы и их производительность (IOPS) возрастают при увеличении числа подключенных жёстких дисков, поэтому очевидно, что большее количество 2.5" дисков даст серьёзное преимущество по сравнению с небольшим массивом из 3.5" HDD.

Для сравнения - два 2.5" жёстких диска с 10.000rpm (оборотов в минуту) корпоративного класса на хорошем RAID-контроллере превзойдут по производительности один 3.5" диск с 15.000rpm. При этом, цена двух 2.5" 10.000rpm дисков объёмом по 300GB и одного 3.5" 15.000rpm диска объёмом 600GB будет примерно одинакова.

Такой параметр как линейная скорость чтения/записи на внешних треках, теоретически, должна быть выше у жёстких дисков 3.5" чем у 2.5" (при одинаковой скорости вращения шпинделя и при одинаковой плотности записи) просто за счёт физически большего размера пластин, но в реальности отличия незначительны, так как в высокопроизводительных жёстких дисках разных форм-факторов зачастую находятся пластины одинакового размера.

В общем случае, чем больше в сервере жёстких дисков, тем больше электропотребление (более мощными должны быть блоки питания), и больше тепловыделение (более мощной должна быть система вентиляции сервера и затраты на охлаждение). Однако, по сравнению с 3.5" моделями жёстких дисков, современные 2.5" жесткие диски имеют в 2 раза меньшее энергопотребление (во всех режимах) и, как следствие, меньшее тепловыделение и затраты на охлаждение. Таким образом, сервер с 24-мя 2.5" жёсткими дисками потребляет электричества и греет окружающее пространство меньше, чем сервер с 12-ю 3.5" жёсткими дисками.

Надёжности жёстких дисков всегда уделяется большое внимание. За счёт уменьшения габаритов (и дополнительных инженерных решений) 2.5" жёсткие диски обладают повышенной устойчивостью к вибрации и механическим воздействиям. Это подтверждается самими производителями, наработка на отказ (MTBF) у последних моделей 2.5" жёстких дисков составляет 2 млн. часов, по сравнению с лучшими моделями 3.5" жестких дисков, у которых MTBF декларируется на уровне 1,3-1,6 млн. часов.

И последнее, не смотря на то, что в серверах это не актуально, но 2.5" диски производят при работе немного меньший шум по сравнению с 3.5" моделями.

В итоге, можно кратко сформулировать плюсы и минусы, а также сферы применения жестких дисков различных форм-факторов.

Преимущества жестких дисков в разных форм-факторах.

3.5" LFF - больше объём одного диска, меньше цена за гигабайт:

при одинаковой плотности записи, на пластину большего размера помещается больше информации
максимальная ёмкость одного HDD больше (в сегменте жёстких дисков низкого ценового диапазона)
дешевле стоимость в пересчете на гигабайт объёма диска

в 2 раза больше ёмкость хранения в ограниченном пространстве - меньшие габариты и, как следствие, большая плотность ёмкости на единицу объёма пространства (Гигабайт/см.куб) или на единицу размера сервера в стойке (Гигабайт/Unit)
выше производительность системы хранения в ограниченном пространстве - меньшие габариты и, как следствие, большая плотность ввода-вывода дисковой подсистемы на единицу объёма пространства (IOPS/см.куб) или на единицу размера сервера в стойке (IOPS/Unit)
в 2 раза меньшее энергопотребление (во всех режимах) и, как следствие, меньшее тепловыделение и затраты на охлаждение
в системах с высокой производительностью дисковой подсистемы за счёт большого количества быстрых жёстких дисков -
в системах с большим количеством RAID-групп -
в системах с максимальной надёжностью всех компонентов -
в системах с низким или ограниченным энергопотреблением -

(system board), иногда называемая материнской (motherboard), основной или главной платой (main board); все эти термины взаимозаменяемы. Практически все внутренние компоненты персонального компьютера вставляются в материнскую плату, и именно ее характеристики определяют возможности компьютера, не говоря уже об его общей производительности. В этой главе мы рассмотрим основные типы материнских плат, их компоненты и интерфейсные разъемы.

Существует несколько наиболее распространенных формфакторов, учитываемых при разработке системных плат. Формфактор (form factor) определяет физические параметры платы и тип корпуса, в котором она может быть установлена. Формфакторы системных плат могут быть стандартными (т.е. взаимозаменяемыми) и нестандартными. Нестандартные формфакторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться. Наиболее известные формфакторы системных плат перечислены ниже.

За последние несколько лет произошел переход от системных плат оригинального формфактора Baby-AT, который использовался в первых компьютерах IBM PC и XT, к платам формфактора BTX и ATX, используемым в большинстве полноразмерных настольных и вертикальных систем. Существует несколько вариантов формфактора ATX, в число которых входят microATX (уменьшенная версия формфактора ATX, используемого в системах малых размеров) и FlexATX (еще более уменьшенный вариант, предназначенный для домашних компьютеров низшего ценового уровня). Формфактор BTX предполагает изменение положения основных компонентов с целью улучшения охлаждения системы, а также использование термального модуля. Есть и уменьшенные варианты данного форм-фактора - microBTX и picoBTX. Существуют также другие компактные формфакторы, такие как DTX и mini-ITX, представляющий собой уменьшенную версию FlexATX. Форм-фактор NLX был рассчитан на корпоративные настольные системы, однако со временем был вытеснен формфактором FlexATX. Формфактор WTX разрабатывался для рабочих станций и серверов со средней загрузкой, но широкого распространения не получил. Современные формфакторы и области их применения представлены в таблице ниже.

Несмотря на широкое распространение плат Baby-AT, полноразмерной AT и LPX, им на смену пришли системные платы более современных формфакторов. Современные формфакторы фактически являются промышленным стандартом, гарантирующим совместимость каждого типа плат. Это означает, что системная плата ATX может быть заменена другой платой того же типа, вместо системной платы BTX может быть использована другая плата BTX и т.д. Благодаря дополнительным функциональным возможностям современных системных плат компьютерная индустрия смогла быстро перейти к новым формфакторам. Поэтому настоятельно рекомендуется приобретать системы, созданные на основе одного из современных формфакторов.

К системным платам, параметры которых не вписываются в какой-либо из формфакторов промышленного стандарта, следует относиться как к невзаимозаменяемым. Покупать компьютеры с нестандартными системными платами следует только в случае особых обстоятельств. Ремонт и модернизация таких систем достаточно дороги, что связано, прежде всего, с невозможностью замены системных плат, корпусов или источников питания другими моделями. Системы независимых формфакторов иногда называют “одноразовыми” ПК, что становится очевидным, когда приходит время их модернизации или ремонта после окончания гарантийного срока.

Внимание!
В настоящее время ‘‘одноразовые’’ ПК распространены больше, чем когда бы то ни было. По некоторым оценкам, на их долю приходится свыше 60% продаваемых компьютеров. Это связано не столько с используемыми платами (системные платы FlexATX и microATX сегодня используются чаще, чем предшествующие им модели LPX), сколько с миниатюрными источниками питания SFX и узкими корпусами micro-tower, занимающими привилегированное положение на современном рынке ПК. Дешевые системы, использующие малый корпус и небольшой источник питания, в принципе, более пригодны для модернизации по сравнению с предшествующими моделями. Но если понадобится еще один разъем расширения или, например, дополнительный дисковод, то вы через некоторое время в буквальном смысле ‘‘упретесь в стену’’. Системы mini-tower довольно тесны и ограничены, поэтому в скором времени, я полагаю, перейдут в разряд ‘‘одноразовых’’, подобно вытесненным ими системам LPX.

Будьте особенно осторожны с недавно появившимися системами промышленного стандарта, к которым относятся, например, модели компьютеров Dell, выпущенные с 1996 года по настоящее время. В этих компьютерах используются модифицированный источник питания и измененные силовые разъемы платы ATX, что делает указанные компоненты совершенно не совместимыми со стандартными системными платами и блоками питания. Поэтому, для того чтобы модернизировать источник питания, придется использовать специальный Dell-совместимый блок. Более того, заменяя системную плату стандартной, потребуется приобрести соответствующий источник питания и, может, даже корпус.

Итак, если вы хотите получить действительно расширяемую систему, остановитесь на компьютере с системной платой ATX или BTX и корпусом mid-tower (или еще большим), имеющим хотя бы пять отсеков для установки дисководов.

В любой корпус, в который можно установить полноразмерную системную плату AT, можно установить и системную плату Baby-AT. Выпускалось огромное количество системных плат формфактора Baby-AT для ПК, оснащенных процессорами практически всех типов - от первого 8088 до Pentium III или Athlon; правда, установка современных процессоров представлялась весьма непростой задачей. Как видите, системные платы Baby-AT выпускались достаточно долго. Несмотря на то что в настоящее время стандарт Baby-AT (рис. 1) уже устарел, стандарт ATX полностью унаследовал его философию взаимозаменяемости. На рис. 2 представлен пример достаточно современной системной платы Baby-AT, содержащей разъемы USB, SIMM и DIMM, а также разъем для подключения блока питания ATX.

Самый простой способ идентифицировать систему класса Baby-AT - посмотреть на заднюю панель корпуса. Платы расширения вставляются непосредственно в разъемы на системной плате и ориентированы под углом 90° относительно нее; другими словами, платы расширения расположены перпендикулярно системной плате. При этом на задней панели системной платы Baby-AT заметен только один разъем - 5-контактный DIN, предназначенный для подключения клавиатуры; правда, следует отметить, что некоторые системы класса Baby-AT оснащались 6-контактными разъемами mini-DIN меньшего размера (данные разъемы часто называют PS/2) и даже разъемом мыши. Все остальные разъемы размещались или непосредственно на системной плате, или на выносных колодках, которые подключаются к системной плате с помощью кабелей. Разъем для подключения клавиатуры виден через отверстие в корпусе.

Рисунок 1

Рисунок 2

Все системные платы Baby-AT соответствуют ряду требований, касающихся высоты, размещения монтажных отверстий и разъемов (в том числе разъема для подключения клавиатуры), но могут различаться шириной. Системные платы, размеры которых меньше стандартных 9×13 дюймов (22,86×33,02 см), часто относили к формфакторам mini-AT, micro-AT, а иногда 2/3-Baby или 1/2-Baby. При этом их можно было нормально установить в корпуса стандарта Baby-AT.

Платы LPX и Mini-LPX были разработаны компанией Western Digital в 1987 году для своих компьютеров. В названии “LPX” сокращение LP расшифровывается как “низкий профиль” (Low Profile). Поскольку разъемы располагались таким образом, что все платы расширения оказывались параллельными системной плате, стал возможным выпуск низкопрофильных корпусов, размеры которых меньше, чем у систем класса Baby-AT.

Хотя материнские платы для ПК уже не выпускаются компанией Western Digital, их конструкции используют некоторые другие производители. К сожалению, полные спецификации так никогда и не были опубликованы; особенно это касается положения разъемов для установки выносных плат. В результате системные платы от разных производителей оказались невзаимозаменяемыми. Некоторые поставщики, например IBM и HP, предлагали системы LPX, в которых использовались T-образные выносные платы, что позволяло расположить платы расширения перпендикулярно системной плате, но все же на определенном расстоянии от нее. Отсутствие стандартизации означает, что, если в вашей системе установлена плата LPX, в подавляющем большинстве случаев вам не удастся заменить ее системной платой LPX от другого производителя. В результате приходится иметь дело с системой, дальнейшая модернизация и ремонт которой практически невозможны. Поэтому я не рекомендую приобретать системы LPX.

Подобная “закрытая” архитектура систем данного стандарта в то время мало кого интересовала, и эти платы были весьма популярны с конца 1980-х до середины 1990-х годов. Это были преимущественно системы производства Compaq и Packard Bell, а также некоторых других компаний, которые использовали системные платы LPX в своих системах начального уровня. Системные платы LPX наиболее часто использовались в низкопрофильных корпусах, хотя встречались и в корпусах типа tower. Как уже отмечалось, чаще всего это были недорогие системы, продаваемые в супермаркетах электроники. Сегодня формфактор LPX считает-ся устаревшим.

Платы LPX (смотри рисунок ниже) существенно отличаются от остальных. Например, разъемы расширения в них смонтированы на отдельной выносной плате, которая вставляется в системную плату. Платы расширения вставляются в выносную плату, и их плоскости оказываются параллельными системной плате, что позволяет уменьшить высоту корпуса компьютера. Разъемы расширения в зависимости от конструкции могут располагаться как на одной, так и на обеих сторонах выносной платы. Производители, использовавшие корпуса типа tower, иногда применяли Т-образные выносные платы, что позволяло располагать разъемы расширения перпендикулярно материнской плате, однако в несколько приподнятом над ней положении.

Еще одно отличие плат LPX заключается в характерном размещении разъемов на задней панели - в один ряд. Имеются в виду разъемы для монитора VGA (15 контактов), параллельного порта (25 контактов), двух последовательных портов (по 9 контактов) и разъемы mini-DIN для клавиатуры и мыши стандарта PS/2. Все эти разъемы смонтированы на самой плате и после установки оказываются расположенными напротив соответствующих отверстий в корпусе. На некоторых системных платах LPX устанавливаются дополнительные встроенные разъемы, например для сетевого или SCSI-адаптера. Поскольку системы LPX оснащались системными платами с высокой степенью интеграции, многие производители системных плат, корпусов и систем LPX часто называли свои решения “все в одном”.

Размеры плат LPX и Mini-LPX показаны на рисунке ниже.

Меня часто спрашивают, как распознать наличие в системе платы LPX. Для этого не нужно даже разбирать корпус. Системные платы LPX отличаются тем, что слоты шины в них вынесены на отдельную плату, подключаемую к системной, как и в случае плат формфактора NLX. Поэтому все ее разъемы параллельны системной плате. Это легко определить, взглянув на заднюю сторону корпуса. Если все разъемы параллельны системной плате, значит, используется выносная плата. Это верный признак LPX. Кроме того, в LPX все разъемы расположены снизу и выстроены в одну линию. Все системные платы LPX, независимо от формы, размеров и размещения выносных плат, предполагают размещение всех внешних портов у заднего края платы (см. рисунок ниже). В то же время, согласно стандарту Baby-AT, используются разъемы для последовательного и параллельного портов, порта PS/2, а также портов USB . При этом на системных платах ATX и BTX все внешние порты группируются слева от разъемов расширения.

Как уже отмечалось, выносная плата используется также в платах NLX. Но в LPX она помещена посередине системной платы, а в NLX - сбоку, причем она фактически подключена к системной плате.

На рисунке ниже представлены два типичных примера разъемов на системных платах LPX. Учтите, что не все платы LPX оснащены встроенной звуковой подсистемой, поэтому соответст вующие разъемы могут отсутствовать. Кроме того, могут отсутствовать порты USB (или другие порты), хотя общая схема размещения портов сохраняется. Разъемы вдоль заднего края плат могут “конфликтовать” с разъемами шин. Именно поэтому и используются выносные платы. Наличие встроенных разъемов - несомненное преимущество LPX, и, к сожалению, его лишены платы Baby-AT. Однако платы LPX не стандартизированы и не в полной мере взаимозаменяемы, так что выбор платы с формфактором LPX нельзя назвать удачным. Новые формфакторы материнских плат, такие как ATX, microATX и NLX, имеют встроенные разъемы, а также следуют некоторому стандарту. Конструкция LPX с выносной платой позволяла конструкторам систем создавать малогабаритные компьютеры, и это направление продолжил новый формфактор NLX. Этот формфактор, собственно, и создавался как современная замена LPX.

Современные форм-факторы

ATX (англ. Advanced Technology extended) - этот форм-фактор персональных настольных компьютеров является доминирующим стандартом для массово выпускаемых, начиная с 2001 года, компьютерных систем. Он стал первым революционным изменением конструкции материнских плат. В нём сочетаются лучшие особенности стандартов Baby-AT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. Однако, необходимо запомнить, что конструкция АТХ физически несовместима ни с Baby-AT, ни с LPX. Размеры платы 12х9.6 дюйма (или 305х244 мм). По существу, ATX - это "лежащая на боку" плата Baby-AT с изменённым силовым разъёмом и другим местоположением источника питания. Данная архитектура устанавливается в системных блоках типов MiniTower и FullTower.

Впервые официальная спецификация АТХ была выпущена компанией Intel в июле 1995 года для замены использовавшейся долгое время платы AT. Системные платы ATX появились на рынке примерно в середине 1996 года и быстро заняли место ранее используемых плат Baby-AT. В феврале 1997 года появилась версия 2.01 спецификации ATX, после чего было сделано еще несколько незначительных изменений. В мае 2000 года выпускается последняя (на текущий момент) редакция спецификации ATX (содержащая рекомендацию Engineering Change Revision PI), которая получила номер 2.03. Компания Intel опубликовала подробную спецификацию ATX, тем самым открыв ее для сторонних производителей и фактически создав новый промышленный стандарт АТХ. Другие современные стандарты (Micro-ATX, Flex-ATX, Mini-ATX - см. рисунок 9) обычно сохраняют основные черты АТХ, изменяя лишь размеры платы и количество слотов расширения. В настоящее время данная архитектура является наиболее распространенным форм-фактором системных плат, рекомендуемым для большинства новых систем.

Micro-ATX (µATX, mATX, uATX) - форм-фактор материнской платы размером 9.6х9.6 дюйма (244х244 мм). Представлен корпорацией Intel в декабре 1997 года как вариант уменьшенной платы АТХ, предназначенный для небольших и недорогих систем. Используется как для процессоров архитектуры х86, так и для процессоров х64. Уменьшение форм-фактора стандартной платы АТХ привело к уменьшению размеров корпуса, системной платы и блоков питания, и, в конечном счёте, к снижению стоимости всей системы. Форм-фактор разрабатывался с учётом полной электрической и обратной механической совместимости с АТХ. Материнские платы mATX могут использоваться в корпусах АТХ, но не наоборот. При выпуске материнских плат часто выпускают на одном и том же чипсете платы как формата ATX, так и mATX, при этом различие обычно состоит в количестве PCI-слотов и интегрированной периферии. Весьма часто встречается следующее различие: платы mATX выпускаются со встроенной видеокартой, ATX -- без (mATX предполагается для офисной работы и, в основном, не рассчитан на игровое применение, требующее мощных видеокарт).

Данная спецификация была разработана компанией Intel в 1999 как замена Micro-ATX. В настоящее время актуален, но не получил популярности. Flex-ATX определяет размер материнской платы не более 9х7.5 дюйма или 229x191 мм (эта системная плата является наименьшей из семейства АТХ), а также размещение на ней не более, чем 3-х слотов расширения. Flex-ATX построен на тех же базовых элементах, что и ATX, и Micro-ATX, имеет расположение отверстий для крепежа, совместимое с Micro-ATX, блок разъёмов ввода-вывода, как у ATX и Micro-ATX, но сочетает все компоненты на меньшей площади. Подобно Mini-ITX, Flex-ATX нацелен на индустриальные компьютеры.

В отличие от довольно строгих прочих спецификаций, NLX обеспечивает производителям куда большую свободу в принятии решений. Размеры материнской платы NLX колеблются от 8х10 дюймов до 9х13.6 дюймов (203х254 и 229х345 мм). NLX-корпус должен уметь управляться как с этими двумя форматами, так и со всеми промежуточными. Особенность NLX-корпуса заключается в расположении портов USB на передней панели. Также эту архитектуру можно отличить по компоновке разъёмов портов ввода-вывода на задней панели системного блока: в левой части разъёмы располагаются в один ряд, в правой - уже в два. Низкопрофильный форм-фактор был призван заменить нестандартный LPX. Он был представлен в ноябре 1997 года и быстро завоевал популярность на рынке корпоративных настольных систем. Данная конструкция сходна с первым вариантом LPX, его можно рассматривать как улучшенную версию нестандартной LPX. Если на платы LPX нельзя было установить самые новые процессоры из-за их более крупных размеров и повышенного тепловыделения, то в разработке NLX эти проблемы прекрасно разрешены. Стандарт ориентирован на использование в низкопрофильных корпусах. Для установки карты расширений используется устанавливаемая в специальный разъём на плате "ёлочка" с множественными слотами расширений. Предусмотрен AGP, охлаждение лучше, чем у LPX. Но не смотря на все эти преимущества, формат не получил широкого распространения.

Стандарт разработан Intel в 1998 году специально для мощных серверов того времени на платформе Xeon. Несмотря на наличие к моменту появления стандарта двух других стандартов форм-факторов - АТ и АТХ, концепция которых позволяла использовать блоки питания мощности, достаточной для обеспечения нужд ПК, для мощных рабочих станций и серверов этих стандартов было недостаточно. Помимо этого, в их случае требовалась большая необходимость в обеспечении нормального охлаждения, удобной поддержке многопроцессорных конфигураций, размещении больших объёмов оперативной памяти, портов контроллеров, накопителей данных и портов ввода-вывода. В связи с этими проблемами была создана спецификация WTX, ориентированная на поддержку двухпроцессорных материнских плат любых конфигураций и различных технологий видеокарт и памяти. Эта архитектура гораздо больше плат АТХ (14х16.75 дюймов или 355.6х425.4 мм), что позволяло разместить два и более процессора. Версия 1.0 была представлена в сентябре 1998 года, а уже в феврале следующего года была разработана вторая версия (1.1). С тех пор WTX не обновлялся и его поддержка была прекращена, но архитектура распространена до сих пор.

CEB системный плата материнский чипсет

Полное название конструкции - SSI CEB (CEB - Compact Bay Specification). Это стандарт плат для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня. Плата является производной от стандарта АТХ, её габариты составляют 12х10.5 дюйма (305х267 мм). Стандарт разработан в 2005 году совместно корпорациями Intel, Dell, IBM и Silicon Graphics в рамках форума SSI (Server System Infrastructure). Последняя из трёх версий стандарта 1.1 описывается в документе Compact Electronics Bay Specification.

Назначение и различия материнских плат

Материнская плата (motherboard англ.) или как ее еще называют – системная плата , служит для обеспечения взаимодействия между всеми компонентами персонального компьютера. Проще говоря, она объединяет между собой и управляет всеми элементами твоего компьютера.

Системные платы различаются по своему назначению, своей функциональности и по размерам (формфактору). По назначению материнки бывают: для настольных ПК, для ноутбуков и для серверов (мы остановимся только на настольных компьютерах). Под функциональностью, подразумевается то, какой тип процессора иоперативной памяти можно на нее поставить, а это в свою очередь влияет и на всю остальную конфигурацию и производительность системного блока . Размер же материнской платы, имеет решающее значение при выборе корпуса системного блока. Формфакторы материнских плат имеют определенные мировые стандарты, вот некоторые из них:

WTX – 355,6х425,4 мм, для серверов и рабочих станций.

ATX – 305х244 мм, для обычных корпусов.

Mini-ATX – 284х208 мм, для малых корпусов.

microATX – 244х244 мм, для малых корпусов.

Mini-ITX – 170х170 мм, для сверхмалых корпусов.

Если ты когда-нибудь, захочешь самостоятельно собрать себе компьютер по частям, то помни, что начинать следует именно с выбора материнской платы.

Производители материнских плат

Из наиболее известных производителей материнских плат на российском рынке следует отметить такие компании как: Asus (Тайвань), Gigabyte (Тайвань), Intel (США), MSI (Тайвань), ASRock (Тайвань).

Устройство материнской платы

А теперь давай с тобой посмотрим, как схематично устроена системная плата . Для возможности подключения к себе других устройств, все материнки имеют одинаковые стандарты расположенных на них слотов и разъемов, а взаимодействие этих слотов и разъемов обеспечивается чипсетом.

Чипсет – это набор взаимосвязанных микросхем (системной логики), эти микросхемы принято называть Северным и Южным мостами.

Северный мост отвечает за взаимодействие центрального процессора (ЦПУ) и оперативной памяти.

Южный мост обеспечивает совместную работу центрального процессора и устройств, подключенных к PCI, IDE, SATA, USB и прочим типам слотов и разъемов, о которых мы поговорим ниже.

Все эти взаимодействия в системной плате осуществляются с помощью специальных магистралей называемых шинами.

Шины – это специальные устройства для связи между компонентами материнской платы, т.е. по ним передаются различные сигналы и команды. Разные шины обладают разной скоростью передачи сигналов (пропускной способностью).

Например, фронтальная шина (FSB) связывающая северный мост с ЦПУ имеет высокую скорость работы, а шина LPC, связывающая Южный мост с BIOS и мультиконтроллером (англ. Super I/O – регулирует работу портов PS/2, AGP, LPT и пр.), обладает низкой пропускной способностью.

Что находится на материнской плате

И так с устройством разобрались, теперь разберемся с основными разъемами и слотами, находящимися на материнской плате, узнаем, как они называются и, что к ним следует подключать. А для наглядного примера возьмем материнскую плату Gigabyte GA-770T-D3L .

Северный Мост (контроллер-концентратор памяти )

Сокет – это основной разъем материнской платы, предназначенный для установки центрального процессора. Каждый сокет поддерживает только определенный тип процессоров, поэтому производители системных плат всегда указывают какие процессоры можно установить на ту или иную модель платы.

Слоты оперативной памяти служат для установки плат (модулей) ОЗУ, таких слотов на материнской плате обычно от двух до четырех. Они располагаются справа от сокета, и так же как в случае с процессором каждая материнская плата поддерживает только один из типов оперативной памяти: DDR, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше число DDR, тем мощнее и современнее тип ОЗУ. Какой именно тип памяти поддерживает конкретная системная плата можно узнать из инструкции к ней или из надписи на плате рядом со слотами, а если проще – чем современнее материнка , тем более мощная оперативка ей требуется.

Слот PCIEX16 предназначен для установки видеокарты, на дорогих и мощных материнских платах таких слотов может быть несколько. При установке видеокарты в этот слот стоит обратить внимание на его пропускную способность (указана на плате), она бывает трех типов: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0 и PCI Express 3.0, соответственно, чем выше число, тем больше пропускная способность.

Слоты PCIEX1 предназначены для установки различных устройств: WiFi карты, WiMax карты, GPS приёмники, выводы для индикаторных светодиодов, USB 2.0 и пр.

Сетевой контроллер это чип (в нашем случае Realtek RTL8111D/E) на материнской плате, который исполняет роль интегрированной сетевой карты и необходим для подключения к интернету.

Южный мост (периферийный контроллер )

BIOS – это чип, а также вшитая в него микропрограмма, которая включается перед запуском операционной системы, основное предназначение BIOS – это проверка работоспособности компьютера (этот процесс называется POST) до загрузки ОС. Помимо этого BIOS позволяет настраивать различные параметры материнской платы.

Джампер очистки содержимого CMOS-памяти, необходим для возвращения BIOS к заводским настройкам (обнулению), это может быть необходимо при ремонте компьютера. Для обнуления необходимо снять пластиковую заглушку с контактов джампера и замкнуть их отверткой (разумеется, эти действия следует производить на обесточенном компьютере).

Батарейка на материнской плате нужна для сохранения основных настроек BIOS в тех случаях, когда ты выключаешь компьютер из электросети.

Слоты PCI служат для подключения периферийных устройств к системной плате, это может быть звуковая карта, TV-тюнер, сетевая карта и пр.

Разъем IDE – это устаревший интерфейс для подключения оптических приводов и жестких дисков. Разъем IDE имеет большие размеры и меньшую скорость обмена информацией, чем современные разъемы SATA.

Разъем FDD служит для подключения Floppy дисковода, предназначенного для чтения гибких дисков.

Разъем SATA – это как говорилось выше более современный аналог IDE, SATA используются в основном для подключения жесткого диска и оптического привода.

Разъемы USB предназначены для подключения USB входов с передней панели системного блока, к каждому разъему можно подключить по два входа.

Звуковые разъемы (есть не на всех материнка) служат для подключения к материнской плате различных устройств снабженных дополнительными аудиовыходами. CD IN – для подключения дополнительных аудио поводов с оптического привода. Разъемы SPDIF IN и SPDIF OUT необходимы при подключении устройств (напр. звуковой или видеокарты), которые поддерживают цифровой аудиовыход, через дополнительные S/PDIF или HDMI кабеля.

Разъемы питания материнской платы и процессора

Разъем питания ATX необходим для подключения соответствующего кабеля с блока питания, через него запитывается сама системная плата, платы расширения, подключаемые к ней, а также системы охлаждения (кулер процессора и др.), различные световые индикаторы и пр.

Разъем ATX 12V предназначен для подачи питания на центральный процессор .

Питание системы охлаждения

Входы, кнопки, индикаторы с передней панели системного блока

К разъемам из группы F PANEL подключаются провода от кнопок включения и перезагрузки компьютера, индикатора работы жесткого диска, а также системный динамик.

К разъему F AUDIO следует подключать передние аудио входы от наушников и микрофона. Поэтому если на передней панели корпуса эти входы есть, но они не работают, следует проверить подключены ли провода от них к данному разъему, так как при магазинной сборке компьютера это часто забывают сделать.

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 ).

3. Чипсет.

Чипсет или набор системной логики – это основной набор микросхем материнской платы, обеспечивающий совместное функционирование центрального процессора, ОЗУ, видеокарты, контроллеров периферийных устройств и других компонентов, подключаемых к материнской плате. Именно он определяет основные параметры материнской платы: тип поддерживаемого процессора, объем, канальность и тип ОЗУ, частоту и тип системной шины и шины памяти, наборы контроллеров периферийных устройств и так далее.

Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух компонентов, представляющих собой отдельные чипсеты, связанные друг с другом высокоскоростной шиной.

Однако последнее время появилась тенденция объединения северного и южного моста в единый компонент, так как контроллер памяти все чаще встраивают непосредственно в процессор, тем самым разгружая северный мост, и появляются все более быстрые и быстрые каналы связи с периферийными устройствами и платами расширения. А также развивается технология производства интегральных схем, позволяющая делать их более миниатюрными, дешевыми и потребляющими меньше энергии.

Объединение северного и южного моста в один чипсет позволяет поднять производительность системы, за счет уменьшения времени взаимодействия с периферийными устройствами и внутренними компонентами, ранее подключаемыми к южному мосту, но значительно усложняет конструкцию чипсета, делает его более сложным для модернизации и несколько увеличивает стоимость материнской платы.

Но пока что большинство материнских плат делают на основе чипсета разделенного на два компонента. Называются эти компоненты Северный и Южный мост.

Названия Северный и Южный - исторические. Они означают расположение компонентов чипсета относительно шины PCI: Северный находится выше, а Южный - ниже. Почему мост? Это название дали чипсетам по выполняемым ими функциям: они служат для связи различных шин и интерфейсов.

Причины разделения чипсета на две части следующие:

1.Различия скоростных режимов работы.

Северный мост работает с самыми быстрыми и требующими большой пропускной способности шины компонентами. К числу таких компонентов относится видеокарта и память. Однако сегодня большинство процессоров имеют встроенный контроллер памяти, а многие и встроенную графическую систему, хотя и сильно уступающую дискретным видеокартам, но все же часто применяемую в бюджетных персональных компьютерах, ноутбуках и нетбуках. Поэтому, с каждым годом нагрузки на северный мост снижаются, что уменьшает необходимость разделения чипсета на две части.

2. Более частое обновление стандартов периферии, чем основных частей ЭВМ.

Стандарты шин связи с памятью, видеокартой и процессором изменяются гораздо реже, чем стандарты связи с платами расширения и периферийными устройствами. Что позволяет, в случае изменения интерфейса связи с периферийными устройствами или разработки нового канала связи, не изменять весь чипсет, а заменить только южный мост. К тому же северный мост работает с более быстрыми устройствами и устроен сложнее, чем южный мост, так как от его работы во многом зависит общая производительность системы. Поэтому его изменение - дорогая и сложная работа. Но, несмотря на это, наблюдается тенденция объединения северного и южного моста в одну интегральную схему.