Что такое форм-фактор

Компьютерные шины

Все компоненты, которые размещаются на материнской плате соединяются специальными шлейфами (шинами). Компьютерная шина служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательный или параллельный, синхронный или асинхронный), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная).

Шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемых данных:

• Шина адрес (для адресации данных);
• Шина данных (для обмена данными);
• Шина управления (для управления данными).

Основные характеристики шины:

1. Разрядность шины — величина, показывающая сколько бит данных можно пропустить шиной за один такт.
2. Пропускная способность шины — показывает, сколько бит информации передается шиной за 1 секунду.

Системная шина (FSB-Front Sиde Bus) — шина, соединяющая CPU с другими устройствами через северный мост.

Шина Quad-Pumped Bus (QPB) — это 64-битная процессорная шина, обеспечивает связь процессором Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (из двух блоков адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4х200 МГц).

Шина HyperTransport (HT) — последовательная двунаправленная шина, разработанная консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсетов используют НТ для связи между мостами.

Данная шина НТ нашла место и в высокопроизводительных сетевых устройствах — маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной чертой шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), что обеспечивает высокую скорость обмена данными при низкой латентности.

Разбираем подробно все форм-факторы

Intel создала форм-фактор ATX и впервые представила его в 1995 году. В течение почти 25 лет ATX был преобладающим форм-фактором для домашних и офисных персональных компьютеров.

ATX имеет самый большой из трех размеров материнских плат: 12 на 9,6 дюйма. Стандарты требуют, чтобы все материнские платы ATX были такого размера. Они также указывают расположение точек крепления, панели ввода/вывода, разъемов питания и остальных интерфейсов подключения.

Все эти функции имеют решающее значение для любой материнской платы. Точки крепления держат материнскую плату вдали от металлической поверхности корпуса, чтобы избежать короткого замыкания. Панель ввода/вывода позволяет получить доступ к задним портам вашего ПК для подключения монитора и прочих элементов.

Далеко не всем нужна материнская плата размером ATX, особенно если целью является компактность. Поэтому были созданы MicroATX платы, которые имеют размер 9,6 на 9,6 дюйма. Как и у более крупных материнских плат ATX, стандарт определяет, какими должны быть все точки крепления.

Наконец, Mini-ITX, разработанный Via Technologies в 2001 году, является самым маленьким из имеющихся, его размеры составляют всего 6,7 на 6,7 дюйма.

Материнские платы ATX обладают наибольшей расширяемостью. У них обычно есть шесть (или меньше) слотов PCIe для таких вещей, как графика, звук и сетевые карты. Однако существуют платы Extended ATX (или EATX), которые имеют семь слотов PCIe, но они предназначены больше для серверов.

MicroATX может иметь до четырех слотов PCIe, а Mini-ITX – только один для видеокарты.

Оперативная память также ограничена на Mini-ITX. В ней предусмотрено всего два слота против четырех на платах ATX или MicroATX. Это не означает, что платы Mini-ITX не могут иметь достаточный объем ОЗУ. Например, если вам нужно 32 ГБ оперативной памяти, вы просто устанавливаете на нее два модуля по 16 ГБ, тогда как на двух других материнских платах вы устанавливаете модули по 8 ГБ.

Домашний ПК

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.

Игровой ПК

Если вам нужен игровой компьютер, тогда плата ATX будет лучшим выбором, а MicroATX – на втором месте. Больший объем пространства будет в ATX, в ней проще и легче разместить все необходимые компоненты.

Хотя ATX будет лучшим решением, нет никаких причин отказаться от MicroATX, если вы новичок и хотите что-то более компактное. Собрать все вместе немного сложнее, но все же выполнимо

Если вы все-таки решили использовать MicroATX, обратите внимание на размер корпуса. Вам не нужен корпус, который предназначен для ATX, если вы хотите создать что-то компактное

Кроме того, некоторые корпуса MicroATX немного шире, чем ATX, поэтому обратите на это внимание!

Mini-ITX является наихудшим вариантом из всех имеющихся, потому что в корпусе очень мало места. Вы, конечно, можете собрать игровой ПК с платой Mini-ITX, но должны тщательно рассчитать место под видеокарту и охлаждение. В корпусе Mini-ITX не так много места, особенно по сравнению с ATX.

Чипсет. Северный и южный мосты

Чипсет (ChipSet — набор микросхем) — основа материнской платы, представляет собой одну или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения взаимодействия центрального процессора (CPU — Central Processing Unit) со всеми другими компонентами компьютера. Чипсет определяет, какой процессор может работать на данной материнской плате, тип, организацию и максимальный объем используемой оперативной памяти (некоторые современные модели процессоров имеют встроенные контроллеры памяти), сколько и какие внешние устройства можно подключить к компьютеру.

Разработкой чипсетов для материнских плат занимаются компании: Intel, NVIDIА, AMD, VIА и SIS.

Чаще всего чипсет состоит из 2 интегральных микросхем, называемых северным и южным мостами. В процессе эволюции компьютерной схемотехники разработчики пришли к следующей структуре: процессор, затем идет связующее звено или «мост», обеспечивающий работу процессора с оперативной памятью (RAM) и каналом PCIe — «Северный мост », а дальше блок контроллеров интерфейсов дисковых систем, последовательных и параллельных портов, PCI-шины, USB, FireWire -«Южный мост ».

Характерной особенностью северного моста является высокая (по сравнению с южным мостом) скорость обработки данных и обеспечения выполнения большинства вычислений самим процессором. Поэтому на нем смонтировано дополнительное охлаждение: пассивный радиатор или радиатор с активным охлаждением в виде небольшого вентилятора.

Южный мост контролирует работу более медленных устройств, подключение которых происходит с использованием интерфейсов IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio, PCI, PCIe, обеспечивая возможность передачи из них информации к северному мосту. Южный мост также обеспечивает нормальную работу микросхемы BIOS.

Ранее связь северного и южного мостов выполнялся путем интерфейса PCI на смену которой пришла шина Direct Media Interface (DMI) — последовательная шина, разработанная фирмой Intel для соединения южного моста  с северным. Впервые DMI использована в чипсетах семейства Intel 915 с южным мостом ICH6 в 2004 году. Пропускная способность шины DMI первого поколения составляет 2 ГБ/сек, что значительно выше, чем пропускная способность шины Hub Link (266 МБ/сек) (пришла на смену PCI), которая используется для связи между северным и южным мостами в чипсетах Intel 815/845/848/850/865/875. Вместе с этим, полоса пропускания 2 ГБ/сек (по 1 ГБ/сек в каждом направлении) делится с другими устройствами (например, PCI Express x1, PCI, HD Audio, жесткие диски).

В материнских платах для процессоров с разъемом LGA 1155 (то есть для Core i3, Core i5 и некоторых серий Core i7 и Xeon) и со встроенным контроллером памяти, DMI используется для подключения чипсета (PCH) непосредственно к процессору. (Серверные процессоры серии Core i7 для LGA 1366 подсоединяются к чипсета через шину QPI).

Разъемы материнских плат

По всему периметру платы находится большое количество специальных разъемов в виде слотов. Они предназначены для подключения плат расширения.

Разъема PCI — долгое время были стандартом для подключения аудио-, звуковых- и сетевых карт, TV-тюнера, Wi-Fi-адаптера. Однако впоследствии появились новые и более быстрые шины PCIе. На сегодняшний день некоторые материнские платы поддерживают оба этих интерфейса, но поддержка PCI встречается все реже.

Внешний вид разъемов PCI и PCIe

Для жестких дисков и DVD / CD приводов предназначены разъемы SATA и PATA (ATA (IDE)). Их легко отличить по внешнему виду (SATA — маленький, РATA — широкий, многоконтактный), как на самом устройстве, так и на материнской плате. Несмотря на новый стандарт (SATA), некоторые материнские платы все еще оснащаются старым интерфейсом ATA (IDE). Но вероятно со временем его поддержка прекратится полностью учитывая неактуальность.

Оперативная память используется процессором для кратковременного хранения информации во время выполнения им различных операций. Чем больше программ одновременно открыто и обрабатывается процессором, тем больше оперативной памяти для этого используется.

Для оперативной памяти существуют отдельные разъемы. В результате ее развития и усовершенствований существует несколько типов памяти: DDR1, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше цифра-окончание, тем более продуктивной является память.

Каждая из них имеет свой разъем для подключения, а соответственно каждая материнская плата рассчитана на поддержку только одного ее типа. То есть каждый тип памяти не являются взаимозаменяемыми. На рисунке приведены различия в расположении зазоров в разъемах различных типов оперативной памяти.

Сравнение различных типов оперативной памяти

И последний рассмотренный нами разъем используется для подключения блока питания к материнской плате. Этот разъем практически не изменился со времен появления первой ATX материнской платы. К нему лишь добавили несколько контактов для подачи дополнительного питания к современным мощным процессорам.

Внешний вид нового разъема для подключения питания к материнской плате
Внешний вид старого разъема для подключения питания к материнской плате