Płyty główne

Płyty główne Koncepcją architektury komputerów typu IBM PC jest modułowa budowa komputera. Podstawowym elementem systemu jest tak zwana płyta główna lub płyta matka (ang. main board lub mather-board). Zawiera ona podstawowe układy potrzebne do pracy systemu: CPU, podstawowe układy wejścia/wyjścia układy logiczne Założenia konfiguracja sprzętowa powinna być możliwie elastyczna. płyty różnych producentów powinny z punktu widzenia systemu operacyjnegozachowywać się identycznie.

Płyty główne Pierwsze założenie zrealizowano, umieszczając znaczną część układów i urządzeń, na tak zwanych karlach,czyli płytkach elektronicznych montowanych w specjalnie do tego celu przeznaczonych gniazdach magistrali rozszerzającej („sloty”) umieszczonych na płycie głównej, wykonanych w różnych standardach.

Płyty główne Druga kwestia została rozwiązana przez umieszczenie na płycie głównej pamięci ROM zawierającej BIOS, czyli podstawowy system obsługi wejścia/wyjścia (ang. Basic Input Output System). BIOS jest integralną częścią danej płyty i nie może być wymieniany pomiędzy różnymi płytami.

Płyty główne BIOS pełni dwojaką rolę: likwiduje, z punktu widzenia systemu operacyjnego, różnice pomiędzy układowymi rozwiązaniami płyty, oferuje procedury obsługi standardowych układów i urządzeń wejścia/wyjścia, z których może korzystać zarówno system operacyjny, jak i programista (są dostępne jako tak zwane przerwania BIOS-u).

Płyty główne

Płyty główne Podsystem wejścia/wyjścia zapewnia komunikację CPU i podsystemu pamięci z urządzeniami peryferyjnymi przez różnego rodzaju interfejsy i wspomagające je układy wejścia/wyjścia. Komunikację tę zapewniają magistrale (na przykład PCI-X, PCI Express, USB lub określone interfejsy EIDE,SATA i tak dalej). Układy sterujące tych magistral i interfejsów w większości są elementem chipsetów.

Płyty główne Współpraca wszystkich urządzeń płyty głównej jest koordynowana przez układy elektroniczne zawarte w chipsetach. Zapewniają komunikację procesora z pozostałymi elementami systemu oraz, zgodnie z sygnałami nadchodzącymi z procesora, sterują i koordynują działaniem pozostałych elementów systemu.

Płyty główne Starsze formaty płyt: ♦ Baby-AT, ♦ Full-sizeAT, ♦ LPX (rozwiązanie częściowo zastrzeżone), ♦ WTX (już niewykorzystywany), ♦ ITX (wariant formatu FlexATX, nigdy nie pojawił się żaden produkt na nim oparty).

Płyty główne Nowsze formaty: ♦ BTX, ♦ MicroBTX, ♦ PicoBTX, ♦ ATX, ♦ MicroATX. ♦ FlexATX, ♦ Mini-ITX (wariant formatu FlexATX), ♦ NLX. Inne formaty: ♦ Formaty niestandardowe (niektóre komputery firmy Compaq, Packard Bell, Hewlett-Packard, komputery przenośne itp.).

7 4 1 6 Format Zastosowanie Maksymalna liczba gniazd BTX Format nowej generacji, przeznaczony dla komputerów stacjonarnych typu Tower i Desktop. Od 2005 r. prawdopodobnie będzie najbardziej popularny. Wykorzystywany w systemach z wyższego przedziału cenowego. 7 MicroBTX Wariant formatu BTX o mniejszych wymiarach, stosowany w systemach nowej generacji ze średniego przedziału cenowego. Płyty MicroBTX można zamontować w obudowie MicroBTX lub BTX. 4 PicoBTX Najmniejsza wersja formatu BTX, przeznaczona dla tanich komputerów lub urządzeń multimedialnych bądź wyspecjalizowanych. Płyty PicoBTX można zamontować w obudowie PicoBTX, MicroBTX lub BTX. 1 ATX Format wykorzystywany w standardowych komputerach PC typu Tower lub Desktop. Od polowy 1996 r. do 2004 r. najpopularniejszy na rynku. Wykorzystywany w systemach z wyższego przedziału cenowego. Mini-ATX Trochę mniejsza wersja formatu ATX. Płyty Mini-ATX można zamontować w obudowie ATX. Wiele płyt głównych ATX sprzedawanych jest jako Mini-ATX 6

Format Zastosowanie Maksymalna liczba gniazd MicroATX Mniejsza wersja formatu ATX. stosowana w systemach ze średniego przedziału cenowego. Płyty MicroBTX można zamontować w obudowie MicroATX lub ATX. 4 FlcxATX Najmniejszy wariant formatu ATX, przeznaczony dla tanich komputerów lub urządzeń multimedialnych bądź wyspecjalizowanych Płyty FlexATX można zamontować w obudowie FlcxATX, MicroATX lub ATX. 3 Mini-ITX Wersja formatu FlexATX o minimalnych wymiarach, stosowana w przystawkach oraz w systemach niewielkich o zwartej budowie. Cechuje ją duży stopień integracji. Wyposażona w jedno gniazdo PCI. Płyty Mini-ITX można zamontować w obudowie Mini-ITX. FlexATX, MicroATX lub ATX. 1 NLX Format wykorzystywany w komputerach produkowanych masowo opartych na obudowie typu Desktop lub Mini-tower. Charakteryzuje się szybkim i uproszczonym serwisem. Gniazda płyty NLX znajdują się na dodatkowej karcie rozszerzającej. Różna

IBM PC Pierwszą płytą główną, która zyskała popularność, była płyta zastosowana w oryginalnym komputerze IBM PC wprowadzonym do sprzedaży w sierpniu 1981 r.

IBM XT W marcu 1983 r. firma IBM zaprezentowała następcę płyty głównej PC, płytę wykonaną w formacie XT. Płyta główna XT pod względem kształtu była podobna do poprzedniczki, ale zamiast pięciu gniazd była wyposażona w osiem.

IBM AT Płyty główne formatu Full-size (pełnowymiarowa) AT są kompatybilne z płytą zastosowaną w oryginalnym komputerze IBM AT. Format charakteryzuje się znacznymi rozmiarami wynoszącymi odpowiednio do 30 cm szerokości i 34,5 cm długości. Płyta główna Full-size AT zadebiutowała na rynku w sierpniu 1984 r., gdy firma IBM zaprezentowała komputer Personal Computer AT (Advanced Technology). Aby można było jednocześnie zastosować 16-bitowy procesor 286 i wszystkie niezbędne dodatkowe komponenty, konieczne było uzyskanie większej ilości miejsca, niż było to możliwe w przypadku płyt oryginalnych systemów PC i XT.

Baby-AT Po zaprezentowaniu w sierpniu 1984 r. przez firmę IBM komputera AT integracja komponentów umożliwiła projektowanie kolejnych systemów przy wykorzystaniu mniejszej liczbę układów, dzięki czemu płyty główne mogły być coraz mniejsze. Wszystkie dodatkowe komponenty 16-bitowej płyty głównej AT mogły zatem pomieścić się na płytach o mniejszym formatacie XT. Prezentując we wrześniu 1986 r. komputer XT-286. firma IBM była jedną z pierwszych, która zastosowała mniejszą płytę główną. Niestety oznaczenie XT widniejące w nazwie komputera wywołało sporo zamieszania i wiele osób nie było chętnych do jego zakupu, ponieważ sądziło, że korzysta ze starszej i wolniejszej technologii. producenci postanowili określić je mianem płyt Baby-AT.

LPX Płyty główne wykonane w formacie LPX i Mini-LPX, po części będące rozwiązaniami niestandardowymi, po raz pierwszy zostały opracowane w 1987 r. przez firmę Western Digital i zastosowane w niektórych modelach płyt przez nią produkowanych. Litery LP w terminie LPX są skrótem od słów Low Profile. Użycie takiej nazwy było spowodowane tym, że w tego typu płytach głównych gniazda kart rozszerzeń są montowane równolegle w stosunku do ich powierzchni. Takie rozwiązanie umożliwia zastosowanie obudów typu Low Profile charakteryzujących się mniejszymi rozmiarami w porównaniu z systemami Baby-AT.

ATX Format ATX jest połączeniem najlepszych cech formatów Baby-AT i LPX poszerzonym o nowe możliwości i funkcje. Płyta główna ATX właściwie jest płytą Baby-AT, z tą różnicą, że zmieniono jej położenie w obudowie oraz lokalizację zasilacza i złącza zasilania. Najważniejsza rzecz, jest związana z brakiem fizycznej kompatybilności pomiędzy formatem ATX i poprzednimi.

ATX Konieczne jest zastosowanie odpowiedniego zasilacza i obudowy. Firma Intel oficjalną specyfikację standardu ATX zaprezentowała w lipcu 1995 r. Dopiero od połowy 1996 r. płyty główne formatu AIX stosowane w nowych komputerach bardzo szybko zaczęły wypierać z rynku format Baby-AT. W lutym 1997 r. pojawiła się nowsza specyfikacja ATX w wersji 2.01. W maju 2000 r. opublikowano wersję 2.03, w czerwcu 2002 r. wersję 2.1, natomiast w lutym 2004 r. — 2.2. Dzięki opublikowaniu przez firmę Intel szczegółów specyfikacji standardu ATX inni producenci mogli zastosować go w swoich systemach. Najnowsza specyfikacja formatu ATX wraz z informacjami na temat innych formatów płyt głównych została zamieszczona na stronie internetowej organizacji Desktop Form Factor znajdującej się pod następującym adresem: http://www.formfactors.org.

ATX Zwiększono dwukrotnie obszar przeznaczony na zewnętrzne gniazda znajdujące się w tylnej części płyty głównej. Taka powierzchnia pozwala na umiejscowienie zewnętrznych gniazd bezpośrednio na płycie głównej i eliminuje konieczność zastosowania taśm łączących wewnętrzne złącza z tylną ścianką obudowy, co miało miejsce w przypadku płyt Baby-AT. Pojedyncze odpowiednio wyprofilowane wewnętrzne złącze zasilania. Specyfikacja formatu ATX określa odpowiedni kształt głównego złącza zasilania, dzięki czemu jego podłączenie jest o wiele prostsze i uniemożliwia niewłaściwą instalację.

ATX Zmieniona lokalizacjo gniazda procesora i gniazd pamięci. Dokonano takiej modyfikacji położenia gniazda procesora i gniazd pamięci, aby nie kolidowały z żadnym gniazdem kart rozszerzeń i umożliwiały prostą aktualizację nie wymagającą usuwania jakiejkolwiek z zainstalowanych kart rozszerzeń. Gniazda procesora i pamięci zostały przeniesione w pobliże zasilacza i głównego wentylatora obudowy. Format ATX pozwala na instalację procesora wraz z radiatorem i wentylatorem o łącznej wysokości 7 cm, a co więcej, w pobliżu procesora gwarantuje wolną przestrzeń przekraczającą nawet rzeczywiste wymagania. Zmiana lokalizacji wewnętrznych złączy urządzeń wejścia-wyjścia. Wewnętrzne złącza służące do podłączenia napędów dysków zostały przesunięte z obszaru gniazd kart rozszerzeń w pobliże prowadnic umożliwiających montaż dysków. Tego typu modyfikacja spowodowała, że wewnętrzne taśmy podłączone do dysków mogą być znacznie krótsze, a ponadto uzyskanie dostępu do złączy niewiąże się z koniecznością wyjęcia karty lub dysku. Polepszone warunki odprowadzania ciepła. Zmiana lokalizacji gniazd procesora i pamięci miała na celu polepszenie ogólnych warunków odprowadzania ciepła. Należy zauważyć, że oryginalna specyfikacja ATX określała, że wentylator zasilacza ATX zamiast na zewnątrz wprowadza powietrze do środka obudowy. Zastosowanie odwrotnego obiegu powietrza lub inaczej technologii ciśnienia dodatniego powoduje wytworzenie w obudowie ciśnienia, które minimalizuje ilość kurzu i zanieczyszczeń. Ze względu na to, że specyfikacja formatu ATX dopuszcza użycie wentylatorów pracujących w obu trybach oraz z powodu nieznacznego spadku wydajności odprowadzania ciepła występującego w przypadku zastosowania odwrotnego obiegu powietrza, większość producentów zasilaczy ATX wytwarza modele wyposażone w wentylatory odprowadzające powietrze na zewnątrz obudowy (technologia ciśnienia ujemnego).

ATX Mniejszy koszt wytwarzania. Specyfikacja ATX eliminuje konieczność stosowania sporej ilości kabli podłączanych do zewnętrznych gniazd. ATX pozwala zastosować krótsze taśmy podłączone do dysków oraz eliminuje taśmy łączące płytę główną z portami szeregowymi i równoległym. Wszystkie wymienione usprawnienia w znaczący sposób przyczyniają się do obniżenia kosztów produkcji płyty głównej i całego komputera, włączając w to obudowę i zasilacz. Płyta główna ATX różni się od formatu Baby-AT tylko tym, że w stosunku do niego jest obrócona o 90 stopni. W przypadku płyty ATX gniazda kart rozszerzeń są usytuowane równolegle do jej krótszego boku, dzięki czemu nie kolidują z gniazdem procesora, gniazdami pamięci oraz ze złączami urządzeń wejścia-wyjścia Poza formatem Full-size ATX firma Intel opracowała również specyfikację formatu Mini-ATX, który jest w pełni kompatybilny z wcześniej wymienioną większą wersją i pozwala na wykorzystanie takiej samej obudowy: ♦ Płyta główna Full-size ATX ma wymiary 305 mm x 244 mm. ♦ Płyta główna Mini-ATX ma wymiary 284 mm x 208 mm.

ATX

ATX

ATX Płyta główna A TX i panele tylnych gniazd komputerów zintegrowanych z układem audio i wideo (górny i środkowy panel), interfejsem sieciowym i IEEE 1394/FireWire (środkowy i dolny panel). Na dole pokazano panel nowoczesnego komputera

Tabela Formaty płyt głównych ATX Maksymalna szerokość Maksymalna długość powierzchnia Porównanie wielkości ATX 305 mm 244 mm 743 cm2 — Mini-ATX 284 mm 208 mm 593 cm2 20% mniejsza MicroATX 595 cm2 FlexATX 229 mm 191 mm 435 cm2 41% mniejsza

BTX BTX (Balanced Technology Extended) jest formatem płyt głównych opracowanym przez firmę Intel i po raz pierwszy zaprezentowanym we wrześniu 2003 r. W lutym 2004 r. pojawiła się nowsza wersja specyfikacji formatu Format BTX został stworzony w odpowiedzi na ciągle zwiększające się wymagania komponentów dotyczące poboru mocy i chłodzenia. Format ma też umożliwić projektowanie bardziej uniwersalnych obudów i zastosowanie lepszego rozmieszczenia układów. BTX reprezentuje całkowicie nowy format, który nie jest zgodny wstecz z formatem ATX ani innymi rozwiązaniami. Płyta główna Full-size BTX jest o 17% większa od płyty ATX i udostępnia miejsce na większą liczbę zintegrowanych komponentów. Złącza zasilacza są jednak takie same, jak w najnowszych specyfikacjach ATX12V, dlatego można skorzystać z nowszych zasilaczy ATX, TFX. SFX. CFX i LFX. Ostatnie dwa z wymienionych typów zasilaczy zostały opracowane pod kątem obsługi zwartych systemów opartych na formacie BTX.

BTX Oto podstawowe zalety formatu BTX: Optymalne rozmieszczenie komponentów. Łącza sygnałowe projektowane są tak, aby przebiegały w kierunku od przodu do tyłu, dzięki czemu połączenia między komponentami i złączami wejścia-wyjścia wzajemnie ze sobą nie kolidują. Optymalny obieg powietrza. Format BTX pozwala na wytwarzanie komputerów o zwartej budowie, w których dzięki optymalnemu, nie napotykającemu na przeszkody obiegowi powietrza dostępny jest skuteczny system chłodzenia, oparty na mniejszej liczbie wentylatorów i cechujący się niższym poziomem hałasu. Moduł SRM (support and retention module). Moduł oferuje mechanizm obsługujący cięższe radiatory. Pomaga również zapobiec zgięciu płyty głównej lub jej uszkodzeniu bądź porysowaniu komponentów w trakcie transportu.

BTX Skalawalność wymiarów płyty. Elastyczność w zakresie wymiarów płyty głównej umożliwia projektantom zastosowanie identycznych komponentów w systemach o różnych konfiguracjach. Opcje niskoprofilowe. Specyfikacje dotyczące komponentów zezwalają na stosowanie niskich profili, dzięki czemu prostsze jest projektowanie systemów korzystających z węższych lub mniejszych formatów. Uniwersalne i zgodne zasilacze. Złącza zasilaczy są takie, jak w przypadku nowszych zasilaczy ATX. W systemach opartych na małym formacie mogą być stosowane mniejsze, wydajne zasilacze, natomiast standardowe zasilacze ATX12V mogą być używane w większych komputerach typu Tower.

BTX Tabela Płyty główne BTX Tabela Otwory montażowe płyty głównej BTX Format Maksymalna szerokość Długość Maksymalna powierzchnia Porównanie z formatem BTX BTX 325 mm 267 mm 867 cm2 — MicroBTX 264 mm 705 cm2 19% mniejsza PicoBTX 203 mm 542 cm2 37% mniejsza Tabela Otwory montażowe płyty głównej BTX Format płyty Otwory montażowe Maksymalna liczba gniazd BTX A, B, C, D, E, F, G, H, J, K 7 MicroBTX A, B, C, D, E, F, G 4 PicoBTX A, B, C, D 1

BTX

BTX

BTX Z planów firmy Intel wynika, że firma zamierza uśmiercić standard płyt głównych BTX, niedoszłego następcę, zadomowionego na rynku od lat formatu ATX. Wiadomość ta nie jest zbyt optymistyczna, jako że BTX, przemyślany i zaprojektowany od podstaw naprawiał wszystkie niedociągnięcia powstałego w pośpiechu standardu ATX. Inercja rynku jest na tyle duża, że BTX nie przyjął się – producenci płyt głównych zignorowali temat, zaś wytwórcy obudów i zasilaczy, mimo kilku premier, poszli w końcu w ich ślady.