AT (полноразмерный, Baby-AT)

Форм фактор AT (англ. Advanced Technology) — первый широко использовавшийся форм-фактор в персональных компьютерах. Форм-фактор АТ делится на две, отличающиеся по размеру модификации – AT(полноразмерная) и Baby AT.

Форм-фактор AT(полноразмерный) был создан IBM в 1984 году и пришёл на смену ранее существовавшим форм-факторам PC и XT. Размер полноразмерной AT платы достигает до 12″ в ширину. При монтаже такой платы, в большинстве корпусов мешал отсек для дисководов, жестких дисков и блок питания. Кроме того, расположение компонентов платы на большом расстоянии друг от друга вызывало проблемы при работе на больших тактовых частотах.

В 1985 IBM представила уменьшенную версию форм-фактора — Baby AT (аналогичные уменьшенные версии форм-факторов более новых стандартов выходили с префиксом micro-). Размер платы Baby AT 8.5″ в ширину и 13″ в длину, некоторые производители уменьшали размеры платы для экономии материала или по каким-то другим причинам. Материнские платы размера Baby AT могли быть установлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высоты и Slimline. Именно поэтому и получили наибольшее распространение. Стандарт был очень популярен вплоть до 1997, когда на смену Baby AT пришёл форм-фактор ATX.
Все AT платы имеют общие черты. Для крепления платы в корпусе в плате сделаны три ряда отверстий, которые должны соответствовать отверстиям в корпусе при монтаже. Почти все имеют последовательные и параллельные порты, присоединяемые к материнской плате через соединительные планки. Они также имеют один 5-контактный(DIN) разъём клавиатуры, 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.

Недостатками форм-фактора AT и Baby AT:
• чаще всего на Baby AT платах все коннекторы собраны в одном месте, в результате чего либо кабели от коммуникационных портов тянутся практически через всю материнскую плату к задней части корпуса, либо от портов IDE и FDD — к передней.
• гнезда для модулей памяти, заезжающие чуть ли не под блок питания. При ограниченности свободы действий внутри весьма небольшого пространства корпуса MiniTower.
• неудачно решен вопрос с охлаждением — воздух не поступает напрямую к самой нуждающейся в охлаждении части системы — процессору.

Рисунок 1. Системная плата форм фактора Baby AT

LPX

LPX – форм фактор материнской платы с размером 9х11-13″ (229х279-330 мм), разработан Western Digital в 1987 году. Предназначался для использования в корпусах Slimline или Low-profile. Платы расширения устанавливались параллельно системной плате, посредством переходника с повернутыми на 90° разъемами. Это позволило заметно уменьшить высоту корпуса, поскольку обычно именно высота карт расширения влияет на этот параметр. Расплатой за компактность стало максимальное количество подключаемых карт не более 3 штук. Ещё одно нововведением был интегрированный в материнскую плату видеочип. Платформы форм-фактора

Размеры плат форм-фактора ITX:
• LPX – 22,9 × 27,9-33,0см
• Mini-ITX – 20,3-22,9 × 25,4-27,9 см

Рисунок 2. Системная плата форм фактора LPX

Рисунок 3. Схема системной платы форм фактора LPX

LPX широкого распространения не получили и после появления NLX, LPX начал вытесняться этим форм-фактором.

NLX

Конструкция NLX предложена в ноябре 1996 года компанией Intel и разработана совместно с IBM, DEC и другими производителями системных плат с низким профилем. Версия 1.2 была выполнена в марте 1997 году. В апреле 1998 появилась версия 1.8. Форм фактор NLX стал использоваться в корпоративных системах Slimline таких компаний, как Compaq, HP, Toshiba и др. Корпорация Intel продвигала форм-фактор NLX как базу для построения компактных компьютеров.

Системная плата согласно этой спецификации разделена на две части. В специальный разъем (получивший название NLX Riser Connector), непосредственно примыкающий к блоку питания, вставляется процессорная плата (содержит процессор, BIOS, слоты для модулей оперативной памяти). Кроме контактов питания разъем имеет информационную (системную) шину. Другая плата (названная Riser card) установлена в корпусе компьютера стационарно (то есть является частью компьютерной системы) и может иметь слоты интерфейсов PCI, USB, IEEE1394 и любых других имеющихся и перспективных стандартов. Таким образом, после установки процессорная плата автоматически оказывается подключенной к питанию и к шинам интерфейсов.

Многочисленные усовершенствования, отличающие форм фактор NLX от конструкции LPX, позволяют в полной мере использовать самые последние технологии в области системных плат. NLX — это улучшенная и, что самое главное, полностью стандартизированная версия независимой конструкции LPX, т.е. одну плату NLX можно заменить платой другого поставщика, что было невозможным для плат форм-фактора LPX. Применение системных плат LPX ограничено физическими размерами современных процессоров и соответствующих им теплоотводов, а также новыми типами шин (например, AGP).

Эти проблемы были учтены при разработке форм-фактора NLX (Конструкция системной платы NLX также позволял разместить сдвоенный процессор Pentium III, установленный в разъемы Slot 1.

Рисунок 4. Системная плата форм фактора LPX

Рисунок 5. Системная плата форм фактора NLX в корпусе

Начиная с 2000 года в большинстве систем Slimline применяются различные модели системных плат ATX.

ATX

Форм фактор ATX разработан и предложен производителям компьютерных систем в компанией Intel и предназначался для замены использовавшегося долгое время стандарта AT. Официально спецификация ATX была опубликована фирмой Intel в июле 1995 года. Такой открытой публикацией Intel создала новый промышленный стандарт, который позволял производство системных плат другим производителям материнских плат (HP и т. д.).

В ATX сочетаются наилучшие черты стандартов Baby-AT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. По существу, ATX – это “лежащая на боку” плата Baby-AT с измененным разъемом и местоположением источника питания. Конструкция ATX физически несовместима ни с Baby-AT, ни с LPX и поэтому для системной платы ATX нужен особый корпус и источник питания.

Конструкция ATX позволила усовершенствовать стандарты Baby-AT и LPX:
• Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода-вывода. На тыльной стороне системной платы есть область с разъемами ввода-вывода шириной 6,25 и высотой 1,75 дюйма. Это позволяет расположить внешние разъемы непосредственно на плате и исключает необходимость использования кабелей, соединяющих внутренние разъемы и заднюю панель корпуса, как в конструкции Baby-AT.
• Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания. Это упрощает замену разъемов на источнике питания типа Baby-AT. Спецификация ATX содержит одноключевой разъем источника питания, который легко вставляется и который невозможно установить неправильно. Этот разъем имеет контакты для подвода к системной плате напряжения 3,3 В, а это означает, что для системной платы ATX не нужны встроенные преобразователи напряжения, которые часто выходят из строя.
• Перемещение процессора и модулей памяти. Изменены места расположения этих устройств: теперь они не мешают платам расширения, и их легко заменить новыми, не вынимая при этом ни одного из установленных адаптеров. Процессор и модули памяти расположены рядом с источником питания и обдуваются одним вентилятором, что позволяет обойтись без специального вентилятора для процессора, который не всегда эффективен и часто склонен к поломкам. Есть также место и для большого пассивного теплоотвода.
• Более удачное расположение внутренних разъемов ввода-вывода. Эти разъемы для накопителей на гибких и жестких дисках смещены и находятся не под разъемами расширения или самими накопителями, а рядом с ними. Поэтому можно уменьшить длину внутренних кабелей к накопителям, а для доступа к разъемам не нужно убирать одну из плат или накопитель.
• Улучшение охлаждения. Процессор и модули памяти охлаждаются тем же вентилятором, что и источник питания. Кроме того, в конструкции ATX вентилятор источника питания направляет поток воздуха внутрь корпуса, увеличивая в нем давление и препятствуя проникновению пыли и грязи. Вы можете установить фильтр и сделать компьютер еще более защищенным.
• Снижение стоимости. Конструкция ATX не требует наличия гнезд кабелей к разъемам внешних портов, встречающихся на системных платах Baby-AT, дополнительного вентилятора для процессора и 3,3-вольтного стабилизатора на системной плате. В этой конструкции используется один-единственный разъем питания. Кроме того, вы можете укоротить внутренние кабели дисковых накопителей. Все это существенно уменьшает стоимость не только системной платы, но и всего компьютера, включая корпус и источник питания.

Отличительные черты ATX:
• все разъемы плат расширения подключены непосредственно к системной плате (нет никаких выносных плат, как у LPX или NLX).
• разъемы перпендикулярны к плоскости системной платы.
• имеют уникальную платформу удвоенной высоты для всех встроенных разъемов на системной плате.

ATX определяет следующие характеристики:
• геометрические размеры материнских плат,
• общие требования по положению разъёмов и отверстий на корпусе,
• положение блока питания в корпусе,
• геометрические размеры блока питания,
• электрические характеристики блока питания,
• форму и положение ряда разъёмов (преимущественно питания).

Сегодня стандарт ATX выпускается в нескольких вариациях, которые отличаются друг от друга не только габаритами, но и содержимым.

Размеры плат форм-фактора:
• АТХ(полноразмерная) — 30,5 × 24,4 см
• MicroATX(декабрь 1997)- 24,4 × 24,4 см
• FlexATX(март 1999г.) – 22,9 x 19,1см
• MiniATX- 15 x 15см

Рисунок 6. Системная плата форм фактора ATX

Рисунок 7. Системная плата форм фактора micro-ATX

Рисунок 8. Системная плата форм фактора flex-ATX

Рисунок 9. Системная плата форм фактора mini-ATX

Рисунок 10. Наружные разъёмы системной платы ATX, закрываемые заглушкой

Массовая замена использования стандарта AT стандартом ATX произошла в конце 1999 — начале 2001 года. По состоянию на 2011 год, форм-фактор ATX и его производные остаётся наиболее массовым и в ближайшее время его замена не планируется.

За время существования спецификация претерпела ряд изменений, выразившихся в стандартах:
• ATX 1.0 Standard.
• ATX 1.1 Standard.
• ATX 1.2 Standard.
• ATX 1.3 Standard.
• ATX 2.0 Standard.
• ATX 2.1 Standard.
• ATX 2.2 Standard.
• ATX 2.3 Standard.

BTX

Официальное представление спецификации The Balanced Technology Extended (ВТХ) 1.0 Public Release состоялось в июле 2004 г. Предполагалось, что BTX придёт на смену форм-фактору ATX. Форм фактор BTX предназначался для «сверх горячих» процессоров, с тепловой мощностью более 100 Вт.

Назначение ВТХ официально сформулировано следующим образом: спецификации разработаны с целью стандартизации интерфейсов и определения форм-факторов для настольных вычислительных систем в области их электрических, механических и термических свойств. Спецификации описывают механические и электрические интерфейсы для разработки системных плат, шасси, блоков питания и других системных компонентов.

Главные преимущества форм-фактора ВТХ перед АТХ:
• возможность применения низкопрофильных компонентов для сборки миниатюрных систем;
• продуманное размещение элементов системы внутри корпуса с учетом путей прохождения потоков воздуха и термобаланса;
• масштабируемость в рамках доступных модификаций — полно-форматного ВТХ, microBTX, picoBTX;
• возможность использования небольших блоков питания;
• оптимизированная конструкция крепления системной платы, качественные механические элементы для установки массивных компонентов.

Размеры плат форм-фактора BTX:
• BТХ(2004г.) – 32,5 × 26,7 см
• MicroBTX(2004г.) – 26,4 × 26,7 см
• PicoBTX (2004г.) – 20,3 × 2,67 см

Рисунок 11. Схема конструкции системной платы форм фактора BTX

Рисунок 12. Корпус с системной платой форм фактора BTX

Увеличивающееся тепловыделение процессоров Pentium 4, которое было главной причиной создания BTX, вынудило корпорацию Intel перейти к другим путям наращивания мощности. Следующее поколение процессоров (Intel Core) уже было гораздо более энергоэффективным и «холодным». Таким образом, главное преимущество BTX стало несущественным, и появились сомнения в целесообразности его дальнейшей поддержки. В сентябре 2006 года Intel отказалась от поддержки стандарта BTX.

WTX

Форм-фактор систем и системных плат WTX разрабатывался для рабочих станций среднего уровня. WTX по своим параметрам ненамного отставал от ATX и определял размер/формусистемной платы, а также интерфейс платы и корпуса, разработанный в соответствии с особенностями форм-фактора.

Форм-фактор WTX версии 1.0 был представлен в сентябре 1998 года, а в феврале 1999 года появилась его следующая версия (1.1). Некоторые из представленных систем форм-фактора WTX разрабатывались в качестве серверов.
Системные платы WTX имеют размеры 35,56 × 42,54 см, что гораздо больше плат ATX. Минимальные размеры платы не ограничены, что позволяет производителям уменьшать размеры плат в соответствии с монтажными критериями.

Рисунок 13. Схема конструкции форм фактора WTX

Рисунок 14. Конструкция корпуса с системной платой форм фактора WTX

Официальные требования по установке и расположению системной платы WTX не определены, что позволяет обеспечить необходимую гибкость конструкции. Точное расположение и размер крепежных отверстий также не указывается; вместо этого системная плата WTX устанавливается на стандартной монтажной плате, которая должна быть поставлена в комплекте с системной платой. Конструкция корпуса WTX позволяет установить монтажную плату с присоединенной к ней системной платой.

ITX

Подразделение Platform Solutions компании VIA Technologies поставило задачу создать системную плату с минимальными размерами (насколько возможно), причем не придумывая для этого нового, не совместимого с уже существующими форм-фактора.

В 2001 году эта задача была выполнена. Новая плата приобрела название ITX, однако уменьшение размеров всего на 6% оказалось недостаточным для промышленного производства, поэтому платы форм-фактора ITX так и не увидели свет. Материнские платы разрабатывались для процессора Cyrix и были существенно меньше по размеру наименьшего форм фактора flexATX на тот период.

Системные платы mini-ITX обладают большинством необходимых портов вода/вывода. Тем не менее между платами miniITX и другими моделями ATX существует ряд различий:
• Процессор в плате mini-ITX обычно припаян к гнезду, что делает невозможным обновление или замену процессора.
• В большинстве корпусов mini_ITX установлены блоки питания TFX, которые поставляются лишь несколькими компаниями, а значит, замена такого блока питания обойдется недешево.
• Доступные на рынке блоки питания TFX имеют небольшую выходную мощность, какправило до 240 Ватт.
• Встроенный графический адаптер нельзя заменить платой AGP.

Рисунок 15. Схема конструкции форм фактора ITX

В апреле 2005 года компания VIA представила плату c еще меньшими габаритами, которая характеризовалась минимальными глубиной и шириной, допустимыми в рамках стандарта flex-ATX. Новый форм-фактор назывался nano-ITX.

В январе 2007 г. компания VIA представила первую материнскую плату стандарта Pico-ITX. Эти платы изготавливаются для сверхкомпактных компьютерных систем невысокой производительности. На ней устанавливается процессор VIA C7 с тактовой частотой в 1 ГГц, чипсеты CX700M/VX700 с интегрированным графическим ядром, память DDR2 SO-DIMM. Плата обладает четырьмя разъёмами USB, одним контроллером Ethernet иконтроллером SATA-2. Кроме того, производителям удалось разместить на плате звуковую карту VIA VT1708A (7.1 HDA и S/PDIF) и универсальный картридер.

В настоящее время материнские платы Pico-ITX разработаны также и для процессора Intel Atom.
Размеры плат форм-фактора ITX:
• Mini-ITX – 17,0 × 17,0 см
• Nano-ITX – 12,0 × 12,0 см
• Pico-ITX – 10,0 × 7,2 см
В настоящее время этот форм фактор претерпевает сложные времена, в связи с появлением аналогичных габаритов от BTX и ATX.

Рисунок 16.Системная плата форм фактора ITX

Поскольку платы и корпуса mini-ITX предоставляются небольшим количеством компаний, возможности модернизации или замены системных компонентов существенно ограниченны. Тем не менее, так как платы mini-ITX соответствуют стандарту flex-ATX, их можно устанавливать в любых корпусах форм-факторов flex-ATX, micro-ATX или полноразмерных ATX и применять вмонтированные в корпуса блоки питания. В свою очередь, в большинство корпусов mini-ITX нельзя установить платы flex-ATX, micro-ATX или ATX; кроме того, в таких корпусах, как правило, имеется блок питания TFX. Остановив свой выбор на системе mini-ITX, необходимо подобрать подходящий тип процессора, обладающий достаточным быстро действием, ведь замена или модернизация процессора практически всегда будет означать замену системной платы.

CEB

СEB (от англ. Compact Electronics Bay) форм фактор серверных материнских плат. Габариты 305мм x 267мм. Стандарт разработан в 2005 году совместно корпорациями Intel, DELL, IBM и Silicon Graphics, Inc. в рамках SSI(Server System Infrastructure) Forum.

Спецификация CEB предназначена для определения основного дизайна форм-фактора серверов и рабочих станций. Она также предоставляет дизайн-решения температурного управления и ограничения электромагнитной интерференции. Спецификация определяет следующие свойства:
• Максимальный размер платы и расположение монтажных отверстий;
• Разводку разъёмов питания и сигнальных коннекторов;
• Размеры и расположение панели портов ввода/вывода;
• Требования для монтажа платы/процессора.

Рисунок 17.Системная плата форм фактора CEB

Спецификация CEB развилась из спецификаций EEB(англ. Entry-level Electronics Bay) и ATX (форм-фактор) и решает следующие задачи:
• Поддержка двухпроцессорных решений для современных и будущих процессоров, чипсетов и стандартов модулей памяти;
• Определения разъёмов питания оптимизированых для высоковольтных и совместимых с Electronics Bay источников питания;
• Определение ограничений объёма и стратегии движения воздушных потоков, которое упрощает дизайн корпуса, устраняет проблемы взаимного влияния компонентов и помогает в обеспечении надлежащего охлаждения;
• Увеличение взаимозаменяемости плат и корпусов для уменьшения времени вывода нового изделия на рынок;
• Уменьшения стоимости материалов, производства и разработки;
• Гибкость серийного производства, позволяющая интеграторам разграничивать и добавлять компоненты в стоечные и башенные форм-факторы.

За время существования спецификация претерпела ряд изменений, выразившихся в стандартах:
• CEB 1.0
• CEB 1.01
• CEB 1.1

За все время основными производителями системных плат были: ASRock, ASUS, DFI, Foxconn, Gigabyte, Intel, MSI, NVidea, Via, Zotac, EPoX, Abit, Biostar, Soltek, Acorp, Albatron, Chaintech, Elite Grop, Soltek и др.