Аппаратные средства персональных компьютеров

После появления NLX, LPX начал  вытесняться этим форм-фактором.

ATX

Неудивительно, что форм-фактор ATX во всех его модификациях стал самым  популярным. И никто не может сказать, что она необоснованна. Спецификация ATX, предложенная Intel еще в 1995 году, нацелена как раз на исправление всех тех  недостатков, что выявились со временем у форм-фактора AT. А решение, по сути, было очень простым – повернуть Baby AT плату на 90 градусов, и внести соответствующие поправки в конструкцию. К тому моменту у Intel уже был  опыт работы в этой области –  форм-фактор LPX. В ATX как раз воплотились  лучшие стороны и Baby AT и LPX: от Baby AT была взята расширяемость, а от LPX –  высокая интеграция компонентов. Вот  что получилось в результате:

· Интегрированные разъемы  портов ввода-вывода. На всех современных  платах коннекторы портов ввода-вывода присутствуют на плате, поэтому вполне естественным выглядит решение расположить  на ней и их разъемы, что приводит к довольно значительному снижению количества соединительных проводов внутри корпуса. К тому же, заодно среди  традиционных параллельного и последовательного  портов, разъема для клавиатуры, нашлось место и для новичков – портов PS/2 и USB. Кроме всего, в  результате несколько снизилась стоимость материнской платы, за счет уменьшения кабелей в комплекте.

· Значительно увеличившееся  удобство доступа к модулям памяти. В результате всех изменений гнезда для модулей памяти переехали  дальше от слотов для материнских  плат, от процессора и блока питания. В результате наращивание памяти стало в любом случае минутным делом, тогда как на Baby AT материнских  платах порой приходится браться  за отвертку.

· Уменьшенное расстояние между платой и дисками. Разъемы  контроллеров IDE и FDD переместились  практически вплотную к подсоединяемым к ним устройствам. Это позволяет  сократить длину используемых кабелей, тем самым повысив надежность системы.

· Разнесение процессора и  слотов для плат расширения. Гнездо процессора перемещено с передней части  платы на заднюю, рядом с блоком питания. Это позволяет устанавливать в слоты расширения полноразмерные платы - процессор им не мешает. К тому же, решилась проблема с охлаждением - теперь воздух, засасываемый блоком питания, обдувает непосредственно процессор.

· Улучшено взаимодействие с блоком питания. Теперь используется один 20-контактный разъем, вместо двух, как на AT платах. Кроме того добавлена  возможность управления материнской  платой блоком питания – включение  в нужное время или по наступлению  определенного события, возможность  включения с клавиатуры, отключение операционной системой, и т.д.

· Напряжение 3.3 В. Теперь напряжение питания 3.3 В, весьма широко используемое современными компонентами системы (взять  хотя бы карты PCI) поступает из блока  питания. В AT-платах для его получения использовался стабилизатор, установленный на материнской плате. В ATX-платах необходимость в нем отпадает.

Конкретный размер материнских  плат описан в спецификации во многом исходя из удобства разработчиков – из стандартной пластины (24 х 18’’) получается либо две платы ATX (12 x 9.6’’), либо четыре – Mini-ATX (11.2 х 8.2’’). Кстати, учитывалась и совместимость со старыми корпусами - максимальная ширина ATX платы, 12’’, практически идентична длине плат AT, чтобы была возможность без особых усилий использовать ATX плату в AT корпусе. Однако сегодня это больше относится к области чистой теории – AT корпус еще надо умудриться найти. Также, по мере возможности крепежные отверстия в плате ATX полностью соответствуют форматам AT и Baby AT.

microATX

Форм-фактор ATX разрабатывался еще в пору расцвета Socket7 систем, и многое в нем сегодня несколько  не соответствует времени. Например, типичная комбинация слотов, из расчета  на которую составлялась спецификация, выглядела как 3 ISA/3 PCI/1 смежный. Несколько неактуально не сегодняшний день, не так ли? ISA, отсутствие AGP, AMR, и т.д. Опять же, в любом случае, 7 слотов не используются в 99 процентах случаев, особенно сегодня, с такими чипсетами как MVP4, SiS 620, i810, и прочими готовящимися к выпуску подобными продуктами. В общем, для дешевых PC ATX – пустая трата ресурсов. Исходя из подобных соображений в декабре 1997 года и была представлена спецификация формата microATX, модификация ATX платы, рассчитанная на 4 слота для плат расширения.

По сути, изменения, по сравнению  с ATX, оказались минимальными. До 9.6 x 9.6’’ уменьшился размер платы, так  что она стала полностью квадратной, уменьшился размер блока питания. Блок разъемов ввода/вывода остался неизменным, так что microATX плата может быть с минимальными доработками использована в ATX 2.01 корпусе.

NLX

Со временем спецификация LPX, подобно Baby AT, перестала удовлетворять  требованиям времени. Выходили новые  процессоры, появлялись новые технологии. И она уже не была в состоянии  обеспечивать приемлемые пространственные и тепловые условия для новых  низкопрофильных систем. В результате, подобно тому, как на смену Baby AT пришел ATX, так же в 1997 году, как развитие идеи LPX, учитывающее появление новых  технологий, появилась спецификация форм-фактора NLX. Формата, нацеленного  на применение в низкопрофильных  корпусах. При ее создании брались  во внимание как технические факторы (например, появление AGP и модулей DIMM, интеграция аудио/видео компонентов  на материнской плате), так и необходимость  обеспечить большее удобство в обслуживании. Так, для сборки/разборки многих систем на базе этого форм-фактора отвертка не требуется вообще.

Основные черты материнской  платы NLX, это:

· Стойка для карт расширения, находящаяся на правом краю платы. Причем материнская плата свободно отсоединяется  от стойки и выдвигается из корпуса, например, для замены процессора или  памяти.

· Процессор, расположенный  в левом переднем углу платы, прямо  напротив вентилятора.

· Вообще, группировка высоких  компонентов, вроде процессора и  памяти, в левом конце платы, чтобы  позволить размещение на стойке полноразмерных карт расширения.

· Нахождение на заднем конце  платы блоков разъемов ввода/вывода одинарной (в области плат расширения) и двойной высоты, для размещения максимального количества коннекторов.

WTX

В этой спецификации разработчики попытались отойти от привычной модели, когда материнская плата крепится к корпусу посредством расположенных  в определенных местах крепежных  отверстий. Здесь она крепится к BAP, причем способ крепления оставлен на совести производителя платы, а стандартный BAP крепится к корпусу.

Помимо обычных вещей, вроде размеров платы (14х16.75''), характеристик  блока питания (до 850 Вт), и т.д., спецификация WTX описывает архитектуру Flex Slot - в  каком-то смысле, AMR для рабочих станций. Flex Slot предназначен для улучшения удобства обслуживания, придания дополнительной гибкости разработчикам, сокращению выхода материнской платы на рынок. На подобных картах могут размещаться любые PCI, SCSI или IEEE-1394 контроллеры, звук, сетевой интерфейс, параллельные и последовательные порты, USB, средства для контроля за состоянием системы.

FlexATX

И наконец, подобно тому, как из идей, заложенных в Baby AT и LPX появился ATX, так же развитием спецификаций microATX и NPX стало появление форм-фактора FlexATX. Это даже не отдельная спецификация, а всего лишь дополнение к спецификации microATX. Глядя на успех iMac, в котором, по сути, ничего нового кроме внешнего вида и не было, производители PC решили также пойти по этому пути.

Теоретически, с некоторыми доработками, FlexATX плата может быть использована в корпусах, соответствующих  спецификациям ATX 2.03 или microATX 1.0. Но для  сегодняшних корпусов плат хватает  и без этого, речь шла как раз  о вычурных пластиковых конструкциях, где и нужна такая компактность. Intel продемонстрировал несколько возможных вариантов подобных корпусов. Фантазия дизайнеров разгулялась на славу – вазы, пирамиды, деревья, спирали, каких только не было предложено. Несколько оборотов из спецификации, чтобы углубить впечатление: «эстетическое значение», «большее удовлетворение от владения системой». Неплохо для описания форм-фактора материнской платы PC?

Flex – на то он и  flex. Спецификация чрезвычайна гибка, и оставляет на усмотрение производителя множество вещей, которые прежде строго описывались. Так, производитель сам будет определять размер и размещение блока питания, конструкцию карты ввода/вывода, переход на новые процессорные технологии методы достижения низкопрофильного дизайна. Практически, более-менее четко определены только габариты – 9 х 7.5''. Кстати, по поводу новых процессорных технологий – Intel на IDF демонстрировал систему на FlexATX плате с Pentium III, который вплоть до осени пока заявлен только как Slot-1, а на фото – смотрите сами, да и в спецификации подчеркивается, что FlexATX платы только для Socket процессоров .

И напоследок, еще одно интересное откровение от Intel – года через три, в следующих спецификациях, блок питания, возможно, вообще будет находиться снаружи корпуса PC.

Процессор

Процессор (микропроцессор) - это «сердце» компьютера.

В технической литературе, пресс-релизах, а также в предварительных  анонсах разработчиков и производителей нередко используются кодовые наименования процессоров и их архитектур. Однако после официального объявления эти  же изделия становятся известны уже  под другими именами. При этом из маркетинговых соображений процессорам, созданным по разной технологии и  имеющим отличия в архитектуре  своих ядер, часто присваиваются  одинаковые имена. Такое положение  вещей дезорганизует не только начинающих пользователей, но нередко и специалистов.

Ниже представлена попытка  классификации и расшифровки  фирменных (торговых марок) и кодовых  имен процессоров, а также их ядер с приведением кратких характеристик. В качестве основы использована статья http://www.ixbt.com/cpu/codenames.html с добавлением  материалов, опубликованных на сайтах и в фирменной документации производителей[1].

Intel

Pentium – первые процессоры  семейства P5 (март 1993 г.). Тогда Intel, чтобы не повторить ошибки  с i486 (суд отклонил иск к  AMD по поводу названия «486»), решила  дать своему изделию имя, которое  впоследствии стало нарицательным.  Первое поколение Pentium носило  кодовое имя P5, а также i80501, напряжение питания было 5В, расположение  выводов – "матрица", тактовые  частоты – 60 и 66 МГц, технология  изготовления – 0,80-микронная,  частота шины равна частоте  ядра. Выпускались в конструктиве  под Socket 4.

Развитием этого семейства  стал P54, он же i80502, напряжение питания  ядра было снижено с 5 В до 3,3 В, расположение выводов – "шахматная матрица", технология – 0,50 мкм, а затем 0,35 мкм. Тактовая частота ядра – 75-200 МГц, шины – 50, 60, 66 МГц. Объем кэш-памяти L1 – 16Кбайт. Впервые она была разделена – 8 Кбайт на данные и 8 Кбайт на инструкции. Разъем Socket 7. Архитектура IA32, набор команд не менялся со времен процессоров i386.

Pentium MMX (P55, январь 1997 г.) стали  следующими процессорами фирмы  Intel. Добавился новый набор из 57 команд MMX. Технология – 0,35 мкм.  Напряжение питания ядра уменьшилось до 2,8 В. Процессоры потребовали изменения в архитектуре материнских плат, так как двойное электропитание потребовало установки дополнительного стабилизатора напряжения. Объем кэш-памяти L1 был увеличен в два раза и составил 32 Кбайта. Внутренняя тактовая частота – 166-233 МГц, частота шины – 66 МГц. Рассчитаны на Socket 7. Стали последними в линейке процессоров Pentium для компьютеров Desktop.

Tillamook – кодовое наименование  ядра процессоров Pentium, созданных  в январе 1997 г. Предназначены для  применения в портативных компьютерах.  Технология – 0,25 мкм. Отличаются  пониженным напряжением ядра  и рассеиваемой мощности. Кэш-память L1 – 32 Кбайта, набор команд MMX. Тактовые  частоты от 133 до 266+ МГц с частотой  шины 60-66 МГц. Тип упаковки –  TCP и MMC. Существуют переходники  для установки Tillamook в гнездо Super 7.

Pentium Pro – первые процессоры  шестого поколения, выпущенные  в ноябре 1995 г. Впервые применена  кэш-память L2, объединенная в одном  корпусе с ядром и работающая  на частоте ядра процессора. Процессоры  имели очень высокую себестоимость  изготовления. Выпускались сначала  по технологии 0,50 мкм, а затем  по 0,35 мкм, что позволило увеличить  объем кэш-памяти L2 с 256 до 512, 1024 и  2048 Кбайт. Тактовая частота –  от 150 до 200 МГц. Частота шины –  60 и 66 МГц. Кэш-память L1 – 16 Кбайт.  Разъем Socket 8. Поддерживали все инструкции  процессоров Pentium, а также ряд  новых инструкций (cmov, fcomi и т.д.). В  архитектуру была введена двойная  независимая шина (DIB). В дальнейшем  все новшества унаследовали Pentium II. Архитектура Pentium Pro значительно  опередила свое время.

Pentium II/III – семейство P6/6x86, первые представители появились  в мае 1997 г. Семейство этих  процессоров объединяет под общим  именем процессоры, предназначенные  для разных сегментов рынка: Pentium II (Klamath, Deschutes, Katmai) – для массового  рынка ПК среднего уровня, Celeron (Covington, Mendocino, Dixon и т.д.) – для недорогих  компьютеров, Xeon (Xeon, Tanner, Cascades и т.д.) – для высокопроизводительных  серверов и рабочих станций.  Имеет модификации для Slot 1, Slot 2, Socket 370, а также соответствующие  варианты для мобильных компьютеров.

Klamath – наименование ядра  первых процессоров линейки Pentium II (январь 1997 г.). Технология – 0,35 мкм. Тактовые частоты ядра  – 233-300 МГц. Частота шины –  66 МГц, кэш-память L1 – 32 Кбайт,  кэш-память L2 – 512 Кбайт. Последняя  для снижения стоимости процессора  размещена на процессорной плате  и работает на половине частоты  ядра процессора. Дополнен MMX-блоком. Питание ядра – 2,8 В, конструктив – картридж SECC, разъем – Slot 1.

Deschutes – наименование  ядра (январь 1998 г.) процессоров линейки  Pentium II, сменившего Klamath. Технология  – 0,25 мкм, питание ядра –  2,0 В. Тактовая частота – 266-450+ МГц, частота шины – 66, 100 МГц,  кэш-память L1 – 32 Кбайта, кэш-память L2, размещенная на плате процессора, – 512 Кбайт. Разъем – Slot 1. Конструктив – картридж SECC, который в старших моделях был сменен на SECC2 (кэш с одной стороны от ядра, а не с двух, как в стандартном Deschutes; измененное крепление кулера).

Tonga – одно из кодовых  наименований мобильных процессоров  Pentium II – Mobile Pentium II. Построен на 0,25 мкм ядре Deschutes. Впервые появился  в апреле 1998 г. Тактовая частота  ядра – 233-300+ МГц, шины –  66 МГц. Выпускался в конструктиве Mini Cartridge Connector и Mobile Module Connector 1 и 2 (MMC-1 и 2).