Аппаратные средства персональных компьютеров

Особенности современных  интегрированных материнских плат

Контроллеры I/O

Давайте вернемся во «…времена  укромные, теперь почти былинные», когда  слоты были большими, а количество контактов в них — малым, процессор  с частотой выше 100 MHz казался верхом совершенства и Достижением Технической  Мысли, а монитор VGA бывал не только цветным, но даже черно-белым (с градациями серого). Именно тогда началась «экспансия системных плат» на рынок карт расширения. Первой жертвой стали  контроллеры жестких дисков IDE, COM/LPT-портов и флоппи-дисководов. Однако прошло время, и производители чипсетов вполне закономерно пришли к выводу, что «слишком что-то много их расплодилось», и… Сказано — сделано: контроллеры IDE (а иногда и коммуникационных портов) были интегрированы в чипсеты. Сразу  же, кстати, и интерес к их быстродействию пропал — какие-то они в подавляющем  большинстве оказались удивительно  одинаковые, даже независимо от конкретного  набора микросхем и его производителя.

Звук

Как это ни странно, вторым «кандидатом на вылет» стала звуковая подсистема. Что действительно странно  — ибо даже на сегодняшний момент времени она не является, строго говоря, необходимой, причем в довольно большом количестве случаев. Однако для того чтобы понять, почему «мишенью интеграторов» был выбран именно компьютерный звук, нам придется разобраться  с одним «фундаментальным» принципом  — а по какому критерию вообще выбираются «мишени» в этой битве? Очевидный  ответ — по степени необходимости  данного компонента системы с  точки зрения рядового («среднестатистического», хоть и не любим мы это слово) потребителя. Зачет? А вот и нет — ответ  неправильный. Неправильный потому, что  слишком простой и оторванный от реалий рынка. Который (рынок то есть) обслуживает, конечно же, именно нас, покупателей — но интересы у него при этом сугубо свои и с пользовательскими совпадают отнюдь не всегда. Основной же интерес известен, причем давно: сделать — дешевле, продать — дороже. Если при этом есть шанс «выбить» из некоего сектора рынка сегодняшних «соседей» (которые, как показывает практика, чаще всего завтрашние конкуренты) — вообще замечательно.

С этой точки зрения, учитывая рост производительности процессоров  и системных шин, именно аудиоподсистема  и являлась первейшим кандидатом на поглощение. Копеечный AC'97-кодек, разумеется, не мог соперничать по быстродействию с каким-никаким, но все-таки полноценным DSP, который размещался на звуковых картах того времени — ведь все его функции, кроме собственно превращения цифрового сигнала в аналоговый, реализуются программно, за счет драйверов. Для «процессора с частотой выше 100 MHz» (но не намного выше) AC'97-кодек стал бы натуральной «гирей на ногах». С появлением CPU класса Celeron или K6-2, обладающих к тому же поддержкой расширенных наборов мультимедийных инструкций, «честное» аудио было на массовом рынке просто обречено. Как это, собственно, и произошло. Сейчас рынок дешевых аудиокарт, предназначенных не для игр или качественного проигрывания звуковых дорожек к фильмам, а «чтобы из динамиков что-то звучало» — фактически мертв. Кстати, появление стандарта AC'97 2.2, предусматривающего возможность воспроизведения до шести каналов, стало первым «тревожным звонком» и для тех звуковых карт, которые ориентируются преимущественно на домашние кинотеатры… И опять-таки вспомним концовку предыдущего абзаца — с повсеместным распространением AC'97 Audio вопрос качества и производительности звуковой подсистемы компьютера опять-таки стал уделом немногих «фанатов», из сферы интересов рядовых пользователей практически пропав.

Видео

А вот на заре становления  встроенного видео, пожалуй, впервые  за всю историю экспансии, возникало  ощущение, что производители и  разработчики чипсетов «разинули рот слишком широко». Первые ласточки в виде VIA MVP4 и i810 рядовые пользователи практически единогласно «забраковали». Причем сейчас, с высоты прошедших лет, уже понятно почему: очень грамотно «сработали» конкуренты в лице разработчиков видеокарт и видеочипов. А результаты «разгромных» тестов того же i810, с «грустными» коротенькими столбиками диаграмм, еле-еле дотягивающимися до половины производительности самых дешевых внешних видеокарт? Вот уж воистину — «…как молоды мы были…». Тогда казалось, что скоро и интерфейсы станут трехмерными, и окна — выпуклыми и отбрасывающими тени, и работать за компьютером можно будет чуть ли не в шлеме виртуальной реальности… Однако «трехмерный бум» прошел, и сейчас все вдруг обнаружили (какая, однако, свежая мысль!), что высокоскоростное 3D на пользовательском десктопе нам по-прежнему нужно для одной-единственной вещи — для игр. И вот — чипсет со встроенной графикой для платформы Socket 478 — Intel i845G, и платы на его основе — хиты продаж по всему миру, а nForce2 IGP (Socket A) стремительно набрали популярность у конечных пользователей и сборщиков десктопов среднего уровня. Остается констатировать, что «шила в мешке не утаишь» — пользователь все-таки осознал со временем «свой интерес». И снова все та же картина — отказ от понятия производительности, падение интереса к техническим характеристикам… Дескать — показывает, и ладно. Может, в этом подходе действительно «что-то есть»? Рискнем предположить, что мы даже знаем, что именно — здоровое стремление освободить свою голову от решения надуманных, по сути, проблем. «Оно» ведь действительно «показывает», причем сейчас — уже довольно неплохо…

Ethernet

Размер современных Ethernet-карт (ориентированных на установку в  десктопы, разумеется; серверные решения  мы не трогаем) и количество деталей  на них, сокращающееся с каждым годом, напрямую ведут к мысли, что оставшееся займет на системной плате каких-то 3-4 квадратных сантиметра, а текстолит  на внешнем устройстве, а также  изготовление, транспортировка и  установка самого этого устройства — тоже, между прочим, денег стоят. Как бы не бoльших, чем один чип, трансформатор и пара резисторов. Кроме того, практически любой южный мост современного чипсета уже содержит в себе самом 10/100 Ethernet-контроллер (за исключением PHY — physical layer-части). Пожалуй, единственный шанс убедить пользователей в необходимости сохранения данного класса устройств как самостоятельного — это порождение еще одного мифа — о повсеместной необходимости Gigabit Ethernet. Впрочем, и такие чипы многие производители успешно интегрируют на платы уже сейчас.

Теденции на рынке  материнских плат

И все же, общие тенденции  на рынке системных плат прослеживаются не только отрицательные. Так, например, стремление к уменьшению размера  и (параллельно) увеличению степени  интеграции. Надо сказать, что пользователи в этом отношении тоже «избавились  от фрейдистских комплексов» и перестали  считать функциональность и общую  привлекательность платы прямой производной от ее размера. Между  прочим, что интересно — уже  давно присутствующий на рынке формат MicroATX сейчас серьезно рискует, так и  не набрав популярность, уступить пальму первенства еще более миниатюрным  платам — FlexATX и Mini-ITX. Как оказалось, размер mATX-корпуса многие уже считают «недостаточно micro», и все больше приглядываются к симпатичным и совсем уж крохотным «кубикам» вроде изящного Shuttle XPC и ему подобных. С другой стороны, что также показательно — функциональность продуктов от уменьшения размера, оказывается, ничуть не страдает — даже на площади 170x170 мм некоторые производители умудряются уместить не только стандартные для современной высокоинтегрированной системной платы встроенное видео, аудио и Ethernet, но и Video Out с поддержкой S-Video и контроллер FireWire. Вот эту тенденцию, несомненно, следует отметить как одну из самых положительных.

Замечания по OEM и Retail

Вторая тенденция, которая  также распространяется на всех производителей без исключения, — это резкое («все более резкое», мы бы сказали) разграничение позиционирования Retail- («коробочных») и OEM-продуктов.

Современная Retail-плата —  это практически «всеобъемлющая»  функциональность, поддержка всех без  исключения шин, стандартов и интерфейсов, громадное количество дополнительных микросхем (иногда оно вдвое превышает  число микросхем чипсета!), плюс целая  куча планок, шлейфов, кабелей, различных  «вставок» (чаще всего предназначенных  для установки в пятидюймовый отсек корпуса). «Золоченые» радиаторы, кулеры с весело перемигивающимися  светодиодами… И, разумеется, все это поставляется в каком-нибудь симпатичном пластиковом «чемоданчике», снабжается как минимум тремя-четырьмя компакт-дисками (в том числе с полезным и довольно дорогостоящим при «отдельной» покупке ПО), подробным руководством пользователя, наклейками с голографическим логотипом производителя… и иногда даже настольным календарем или брелоком. При одном взгляде на такой продукт приходит в голову слово «шикарно».

И, по сути, именно для того чтобы создать как можно более  длительное впечатление «шика», это  все и делается. Почему? Да потому, что все большее количество покупателей  отказывается от самосбора, предпочитая  готовые системы. А раз так — значит, во-первых, оставшимся нужно предоставить действительно весомые аргументы в пользу покупки отдельных комплектующих, а во-вторых — при уменьшении рынка сбыта единственный способ не «прогореть» — это увеличение цен. Резко взвинтить цены на старые модели или выпускать новые с той же функциональностью, но в полтора раза большей стоимостью — могут «не понять». Лучший выход, позволяющий соблюсти реноме, — выпуск плат сверхоснащенных. И пусть они будут немного дороже в производстве — зато появится «официальный повод» поднять цены хотя бы до того уровня, чтобы не работать себе в убыток.

Совсем другая ситуация наблюдается  на OEM-рынке, где цена является «альфой  и омегой» и экономится каждая копейка. Ведь основные потребители OEM-продукции (мы не берем в качестве примера  отечественный рынок, где «OEM в  розницу» до сих пор остается массовым явлением) — это не конечные пользователи, а сборщики готовых систем. Какая им разница, сколько граммов платины «проинтегрировано» в радиатор на северном мосту чипсета? Какое им, в общем-то, дело до того, какой это вообще чипсет?! Платформа перспективная? Продукт надежный? Стоимость низкая? Функциональность достаточная? «Заворачивайте, я это беру!». И не беда, что чипсет поддерживает четыре порта USB, а на заднюю панель выведено всего два, и дополнительной планки в комплекте нет. Не беда, что сетевой контроллер — не «породистый» Intel, а «середнячковый» Realtek. Производителя готовой системы волнует одно — будет пользователь доволен приобретенным товаром или нет. И если решено, что у обычного пользователя USB-устройств бывает в среднем одно, а максимум два — то вот он и ответ на все вопросы по поводу «недостающих» портов. Не нужно это. Большинству — не нужно. А для меньшинства есть Retail — там с планками все в порядке, можете быть уверены…

Аутсорсинг

Что же касается собственно компаний, то тут мы наблюдаем не менее интересное явление — при  сохранении (ну или совсем незначительном уменьшении) количества торговых марок  — очень сильное сокращение числа  реальных производителей. Причем продукты от этих нескольких брэндов как-то уж очень подозрительно одинаково  выглядят. Имя этому явлению —  аутсорсинг (от английского outsourcing —  заключение субдоговора на выполнение работ с внешними фирмами). Переход  многих производителей на аутсорсинг — следствие общей ситуации на рынке системных плат.

Концепция «черного ящика»

В конце концов, мы придем к тому, что оцениваться плата  будет как типичный «черный ящик»  — внешние размеры, набор спецификаций интегрированных и устанавливаемых  в нее устройств, плюс список поддерживаемых внешних шин. А что там внутри — кому это интересно, если «оно»  нормально работает и не выходит  из строя? Впрочем, для поклонников  эксклюзива наверняка оставят «что-нибудь вкусненькое», просто таких продуктов  станет намного меньше, чем даже сейчас. И действительно — ну какое количество любителей качественного  видео или аудио делают сейчас телевизоры или усилители своими руками? Вряд ли человек, собирающий себе компьютер в 2010 году, будет выглядеть  в глазах окружающих как-то по-другому.

Типоразмеры (форм-факторы) материнских плат

На сегодняшний день существует четыре преобладающих типоразмера  материнских плат – AT, ATX, LPX и NLX. Кроме  того, есть уменьшенные варианты формата AT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, microATX) и NLX (microNLX). Более  того, недавно выпущено расширение к спецификации microATX, добавляющее  к этому списку новый форм-фактор – FlexATX и Mini-ITX. Все эти спецификации, определяющие форму и размеры  материнских плат, а также расположение компонентов на них и особенности  корпусов, и описаны ниже.

AT

Форм-фактор АТ делится на две, отличающиеся по размеру модификации - AT и Baby AT. Размер полноразмерной AT платы  достигает до 12" в ширину, а  это значит, что такая плата  вряд ли поместится в большинство  сегодняшних корпусов. Монтажу такой  платы наверняка будет мешать отсек для дисководов и жестких  дисков и блок питания. Кроме того, расположение компонентов платы  на большом расстоянии друг от друга  может вызывать некоторые проблемы при работе на больших тактовых частотах. Поэтому после материнских плат для процессора 386, такой размер уже  не встречается.

Таким образом единственные материнские платы, выполненные в форм-факторе AT, доступные в широкой продаже, это платы соответствующие форматы Baby AT. Размер платы Baby AT 8.5" в ширину и 13" в длину. В принципе, некоторые производители могут уменьшать длину платы для экономии материала или по каким-то другим причинам. Для крепления платы в корпусе в плате сделаны три ряда отверстий.

Все AT платы имеют общие  черты. Почти все имеют последовательные и параллельные порты, присоединяемые к материнской плате через  соединительные планки. Они также  имеют один разъем 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.

Сегодня этот формат плавно сходит со сцены. Часть фирм еще выпускает  некоторые свои модели в двух вариантах  – Baby AT и ATX, но это происходит все  реже и реже. Тем более, что все больше новых возможностей, предоставляемых операционными системами, реализуются только на ATX материнских платах. Не говоря уже просто об удобстве работы – так, 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 MiniTower, это, мягко говоря, неудобно. Вдобавок, неудачно решен вопрос с охлаждением – воздух не поступает напрямую к самой нуждающейся в охлаждении части системы – процессору.

LPX

Еще до появления ATX, первым результатом попыток снизить  стоимость PC стал форм-фактор LPX. Предназначался для использования в корпусах Slimline или Low-profile. Задача была решена путем  довольно новаторского предложения - введения стойки. Вместо того, чтобы вставлять карты расширения непосредственно в материнскую плату, в этом варианте они помешаются в подключаемую к плате вертикальную стойку, параллельно материнской плате. Это позволило заметно уменьшить высоту корпуса, поскольку обычно именно высота карт расширения влияет на этот параметр. Расплатой за компактность стало максимальное количество подключаемых карт - 2-3 штуки. Еще одно нововведение, начавшее широко применяться именно на платах LPX - это интегрированный на материнскую плату видеочип. Размер корпуса для LPX оставляет 9х13'', для Mini LPX - 8x10''.