Форм-фактор BTX. Новая спецификация
Незаметно проходит время. Изменяются города, изменяются автомобили, изменяются компьютеры, изменяемся и мы… Увы, этот процесс постоянен и необратим. Во все времена что-либо новое приходит на смену старому, морально устаревшему. Так было, так есть и так будет всегда. Этот процесс в истории человечества называется НТП (научно-технический прогресс). Прогресс не жалеет никого и ничего. Посудите сами: вроде бы еще недавно мы заменяли старые компьютеры с форм-фактором АТ на новенькие АТХ, и верилось, что АТХ задержится надолго, на целую вечность. Ан нет! Все течет, все изменяется, и компьютеры тоже. Сегодня уже, наверное, нет таких компьютерных изданий, которые бы не предупредили нас, простых пользователей, о грядущих переменах в компьютеростроении. Конечно же, по названию статьи вы догадались, что речь в дальнейшем пойдет о новом для компьютерного рынка форм-факторе — ВТХ. Для большинства пользователей изменение форм-фактора грому подобно. Неясна новая спецификация, сразу же появляется множество вопросов: а вдруг старые комплектующие будут несовместимы с новым форм-фактором?! А вдруг не подойдет блок питания?! А вдруг вообще придется менять всю материнскую плату с установленным на ней процессором?! И так далее… Эта статья призвана внести некоторую ясность в положение дел с внедрением нового форм-фактора и положить конец всем сомнениям пользователей. Так какой же он — этот новый стандарт? Давайте пойдем по порядку. Для начала давайте пройдем по страницам истории, по основным вехам развития всех существующих сейчас и существовавших ранее форматов форм-факторов, дабы иметь полное представление о происходящем сейчас.
Начнем, пожалуй, с самого слова "форм-фактор". Этот термин впервые когда-то ввела компания IBM (помните термин "IBM-совместимый компьютер"?!). IBM разработала первый форм-фактор в 1983 году и назвала его XT (eXtended Technology). Под самим словом "форм-фактор" подразумевалась общность правил в разработке комплектующих для ПК. Этими правилами была обусловлена полная совместимость одних и тех же комплектующих, разрабатываемых и производимых разными фирмами-изготовителями. В данные правила изначально было заложено практически все: размеры корпуса и толщина стали его стенок, возможность применения тех или иных электронных шин, расстояние между соединительными слотами и их определенное количество, а также многие другие параметры. Именно IBM в свое время заложила общность применяемых в компьютерной индустрии стандартов сегодня. Но поскольку в принятом стандарте практически сразу же обнаружилась масса недостатков, то ровно через год был введен новый форм-фактор. Он имел буквенное обозначение AT (Advanced Technology). Однако ничто не вечно под луной — примерно через 10 лет (а именно столько просуществовал стандарт АТ) в 1995 году был предложен новый стандарт в компьютеростроении — АТХ (Advanced Technology eXtended). Но предложен он был уже не IBM, а к тому времени всемирно известной фирмой Intel. В новом стандарте было ново практически все: иной блок питания (по строению, размещению и с другим разъемом соединения), другое расположение слотов памяти и процессорного разъема, строение и расположение слотов для плат расширения, принципиально новые PC\2-коннекторы для подключения мышки и клавиатуры, а также многие другие технологические особенности. Форм-фактор АТХ оказался настолько удачным, что просуществовал до сегодняшнего времени без особенно резких изменений. Он имел несколько реинкарнаций: собственно АТХ, microATX (несколько уменьшенный по размерам компьютерный корпус) и FlexATX (с еще более уменьшенными габаритами). Но каким бы замечательным ни был этот стандарт, похоже, постепенно и он подходит к своему логическому завершению.
Так что же сегодня понимается под таинственным словом "форм-фактор"? Если быть максимально кратким, то под эти понятием сегодня подразумевают общность принятых стандартов для построения компьютеров. Сюда включают размеры корпуса; размеры и совместимость устанавливаемых плат расширения; тип блока питания; размеры материнской платы; расположение слотов оперативной памяти и процессорного сокета; тип и механизм охлаждения электронных компонентов и многие другие важные параметры и особенности. Почему же форм-фактор АТХ изжил себя, и почему он морально устарел? Да все по тем же причинам, по которым исчезли и другие стандартные факторы в промышленности построения ПК. В первую очередь, сегодня перед разработчиками компьютерного железа стоит одна очень важная проблема — проблема эффективного теплообмена компьютерного корпуса с окружающей средой и его эффективного охлаждения. Сегодня ни для кого не секрет, что с применением новых высокочастотных процессоров при постепенно набирающем обороты повсеместном явлении многоядерности и использовании высокоэффективных компьютерных шин охладить современный компьютер становится все сложнее и сложнее. Таков типичный сегодняшний ПК в ипостаси АТХ: со множеством кулеров, гудящих аки рой разозленных пчел, с горячим процессором и такой же видеокартой (т.к. вывести тепло из корпуса становится все сложнее), с беспорядочной термодинамикой и непонятным распределением воздушных потоков в корпусе ПК.
Проблема охлаждения постоянно горячеющих процессоров и акустические характеристики корпуса занимают умы пользователей и разработчиков уже много лет. Ее призван решить новый форм-фактор ВТХ. Кроме того, необходимость появления нового форм-фактора связана с активным применением новых электронных технологий — в частности, использованием высокоскоростных шин (SATA, USB, PCI Express), а также изменившимися требованиями к энергопотреблению ПК. Давайте же поближе познакомимся с самим виновником торжества — новым стандартом BTX. Его сокращение расшифровывается как Balanced Technology eXtended (примерный перевод — "сбалансированная технология"). В чем же она сбалансирована? На этот вопрос вы сами сможете дать ответ, если дочитаете статью до конца. Для начала спешу успокоить всех владельцев современных компьютерных корпусов — по данным Intel материнскую плату с форм-фактором BTX можно будет установить и в старый корпус стандарта ATX, но вот установить старую материнскую плату в новый корпус будет просто невозможно. В первую очередь это связано с конструктивными особенностями (разной системой охлаждения и другими). Так что материнскими платами форм-фактора ВТХ можно запасаться уже сегодня владельцам старых компьютерных корпусов. Дальше — лучше! Новый стандарт обещает иметь максимально эффективную и практически бесшумную технологию охлаждения компьютерных комплектующих. Во-первых, в новом стандарте для охлаждения будет применяться всего один вентилятор вместо десятка в АТХ. Но конструкция этого вентилятора несколько иная, нежели у стандартных моделей, да и радиатор процессора претерпел значительные изменения. Теперь он установлен в новый специальный кожух-тоннель, и вся конструкция имеет название "термальный модуль", или "модуль термического баланса". Под термином "термальный модуль" сегодня понимают комплект из системы охлаждения процессора и кожуха, направляющего воздушные потоки внутри корпуса компьютера.
Таких термальных модулей сегодня разработано два типа: обычный, или полноразмерный, и уменьшенный, или низкопрофильный. Полноразмерный термальный модуль имеет вентилятор диаметром 98 мм и предназначен для корпусов объемом от 10 литров и более. Низкопрофильный термальный модуль имеет вентилятор меньшего диаметра (72 мм), но вращающийся с более высокой скоростью и будет использоваться в BTX-корпусах объемом 6-9 л (например, в barebone-системах). Система охлаждения корпуса форм-фактора BTX разработана таким образом, что имеет определенную направленность воздушных потоков. Это должно сделать более продуманным процесс огибания горячих комплектующих воздушными массами, нагнетаемыми вентилятором. Кроме того, сам термальный модуль сделан таким образом, что он не рассеивает, а выпрямляет воздушный поток после вентилятора. К слову, немалую роль в этом играет тоннель, создающий эффект высокого воздушного разряжения. Подобные разработки используются в самолетостроении и давно уже применяются в создании реактивных турбинных двигателей (если знаете механизм работы реактивного турбинного двигателя, вы меня поймете). Другими словами, термальный модуль представляет собой эдакую супертурбину для эффективного закачивания воздуха в корпус ПК. Воздух из окружающей среды захватывается вентилятором и обдувает тепловые источники, расположенные в линейном ряду. Положение всех источников тепла на материнской плате подобрано таким образом, что в первую очередь охлаждаются наиболее горячие компоненты, а уж затем — все остальные. Таким образом, мы можем получить максимальный КПД охлаждения при минимальных затратах на саму систему охлаждения и минимальный акустический шум. Кстати, о шуме: по данным Intel, его средневзвешенное значение составит 35 дБ (не очень много, но и не совсем мало).
В процессе работы системы охлаждения ПК воздушный поток будет засасываться внутрь корпуса вентилятором термального модуля, а затем попадать на специальные направляющие, формирующие строго прямой поток воздуха. Особенность такого потока заключается в том, что в нем практически начисто отсутствуют любые завихрения (отсюда следуют высокая эффективность, строгая направленность и минимум шума системы охлаждения). Радиатор процессора в термальном модуле (а он будет располагаться именно там) весит около 900 г, что намного тяжелее, чем обычный кулер процессора в корпусе форм-фактора АТХ. Его масса сравнима разве что с современными Zalman'ами, применяемыми сегодня "погонщиками компьютерного железа". Отныне главная проблема для разработчиков и пользователей — проблема эффективного крепления такого термального "монстра" к шасси корпуса компьютера. Этот титан при падении системного блока запросто сможет выдернуть процессорный сокет из материнской платы ПК, как говорится, с корнем. По заверениям инженеров Intel, компьютерный корпус с таковым охлаждением понижает температуру питающих процессор MOSFET на плате до 36°C против 50°C в современных АТХ-корпусах за счет того, что они будут охлаждаться первыми. Таким образом, отныне система токовой запитки центрального процессора не будет иметь больших радиаторов, а срок жизни материнских плат теоретически может вырасти. После прохождения через процессор, находящийся посередине у переднего края системы, потоки воздуха будут разделяться. Влево пойдет поток, охлаждающий модули оперативной памяти, по центру — поток, охлаждающий мосты чипсета, а вправо — поток, охлаждающий видеоконтроллер и разнообразные платы расширения. Силы этого воздушного потока должно хватить для стабильной работы всех мощных видеоплат, несущих исключительно радиатор, без собственного вентилятора. Вкупе с планируемым широким применением нового режима SLI, необходимого для совместной и эффективной работы нескольких видеоадаптеров вместе, пассивное охлаждение видеоадаптеров будет весьма кстати. Сегодня в лабратории Intel прошли тестирование системы с процессорами энергопотреблением до 125 Вт и графическими акселераторами, потребляющими 75 и 90 Вт с пассивным охлаждением. Вскоре ожидается тестирование видеоадаптеров с энергопотреблением в 120 Вт (и более) и применением пассивного охлаждения.
Если коснуться самих материнских плат форм-фактора BTX, то они будут иметь 10 отверстий для монтажа платы к шасси. Такие платы будут использоваться в корпусах объемом от 15 литров и более (вообще планируется выпускать корпуса форм-фактора BTX общим объемом от 7 до 50 л). Крепление материнских плат к шасси корпуса будет осуществляться с помощью специальной планки-модуля SRM (Support and Retention Module). Его конструкция будет одинакова для всех типов ВТХ-систем, а основными функциями будут защита основных компонентов материнской платы при падении корпуса от деформации термальным модулем (не забывайте, сколько он весит!), жесткое крепление самой материнской платы к шасси корпуса ПК, участие в эффективном теплообмене и отсутствие вибраций материнской платы.
Также SRM-модуль сможет предотвратить возможный перегиб материнской платы в любую сторону либо ее перекос или деформацию. Дизайн самих материнских плат также подвергся изменению: иное, чем у ATX, расположение разъемов для установки модулей памяти, южного и северного мостов чипсета, процессорного сокета и других компонентов. Инженеры Intel изменили расположение практически всех компонентов на системной плате относительно принятого сегодня. Теперь центральная часть материнской платы максимально разгружена, процессор сдвинут ближе к передней панели, мосты чипсета находятся рядом со слотами памяти, а разъемы сдвинуты к заднему левому краю платы. Слоты расширения находятся отныне не с левой стороны (как было ранее), а с правой. В левую же часть материнской платы полностью вынесена оперативная память. Таким образом, наиболее горячие компьютерные комплектующие находятся на центральной линии материнской платы, и разработчикам удалось сделать оптимальным их расположение для обдува поступающим воздухом. Все эти изменения были внесены для оптимизации показателей термобаланса и теплообмена внутри компьютерного корпуса. Теперь для охлаждения большинства комплектующих будет нужен всего лишь один вентилятор. Он сможет эффективно охладить видеокарту, центральный процессор, северный и южный мосты чипсета и оперативную память (ОЗУ) компьютера.
Кроме того, новым стандартом изменено и расстояние между материнской платой и шасси корпуса (оно увеличено с 0,25 дюйма в стандарте ATX до 0,4 дюйма в стандарте ВТХ).
Теперь немного ближе познакомимся с компоновкой типичного корпуса форм-фактора ВТХ. Для этого рассмотрим горизонтальный корпус нового ПК. Разработчики вынесли отсеки для дисковой подсистемы на левую переднюю часть корпуса. Чуть позади нее будет располагаться блок питания компьютера. Материнская плата находится в корпусе несколько справа относительно его центра. У передней стенки, примерно в центре системного блока, будет находиться сердце компьютера — процессор с термальным модулем над ним. Чуть левее и сзади от него будет расположена ОЗУ, а правее — видеоадаптер и слоты расширения шины PCI-express. По мнению специалистов Intel, такое расположение компонентов в корпусе будет оптимальным для их эффективного и качественного охлаждения. Корпуса компьютеров форм-фактора BTX полезным объемом более 20 литров будут иметь блоки питания, применяемые сегодня в ПК спецификации АТХ. В них также будет возможно применение представленных ранее блоков питания стандарта SFX. Для компьютерных корпусов объемом менее 20 л сейчас разрабатываются блоки питания CFX, а для систем объемом менее 10 л будут применяться блоки питания LFX. Новый форм-фактор будет существовать в трех ипостасях: собственно BTX, microBTX и picoBTX. Они будут отличаться размерами компьютерного корпуса, параметрами материнских плат и количеством разъемов расширения (соответственно 1, 4 или 7). Если с собственно ВТХ- стандартом все достаточно понятно (применение в качестве настольных ПК), то два остальных варианта форм-фактора BTX будут применяться в мини- системах (напимер, barebone) с объемом корпуса от 6 до 10 литров.
Когда же мы сможем реально пощупать компьютерные корпуса с новым форм-фактором? Процесс их промышленного производства уже начат и идет, а объемы выпуска BTX-корпусов будут расти в процентах по отношению к своему старшему ATX-брату. В развитых европейских странах эти корпуса уже сегодня появляются в продаже. Но, как известно, то, что сейчас норма в Европе, у нас будет нормой в лучшем случае лишь через год. Однако процесс уже пошел, господа, и его не остановить! Ожидается, что к 2007 году компьютерам форм-фактора BTX будет принадлежать 55-60% мирового рынка. Что ж, поживем — увидим! А пока инженеры Intel убеждают нас в необходимости перехода на новый стандарт, несущий улучшенную систему охлаждения, качественно новую термодинамику и шумоизоляцию. Компьютеры форм-фактора BTX будут при меньших размерах обладать той же производительностью и со временем завоюют сердца простых пользователей. Но что-то мне подсказывает, что переход от одного форм-фактора к другому будет не таким уж быстрым и легким. По времени он может затянуться на лет 5-10. Однако чему быть, того не миновать! Посмотрим!
Goldman
Так что же сегодня понимается под таинственным словом "форм-фактор"? Если быть максимально кратким, то под эти понятием сегодня подразумевают общность принятых стандартов для построения компьютеров. Сюда включают размеры корпуса; размеры и совместимость устанавливаемых плат расширения; тип блока питания; размеры материнской платы; расположение слотов оперативной памяти и процессорного сокета; тип и механизм охлаждения электронных компонентов и многие другие важные параметры и особенности. Почему же форм-фактор АТХ изжил себя, и почему он морально устарел? Да все по тем же причинам, по которым исчезли и другие стандартные факторы в промышленности построения ПК. В первую очередь, сегодня перед разработчиками компьютерного железа стоит одна очень важная проблема — проблема эффективного теплообмена компьютерного корпуса с окружающей средой и его эффективного охлаждения. Сегодня ни для кого не секрет, что с применением новых высокочастотных процессоров при постепенно набирающем обороты повсеместном явлении многоядерности и использовании высокоэффективных компьютерных шин охладить современный компьютер становится все сложнее и сложнее. Таков типичный сегодняшний ПК в ипостаси АТХ: со множеством кулеров, гудящих аки рой разозленных пчел, с горячим процессором и такой же видеокартой (т.к. вывести тепло из корпуса становится все сложнее), с беспорядочной термодинамикой и непонятным распределением воздушных потоков в корпусе ПК.
Таких термальных модулей сегодня разработано два типа: обычный, или полноразмерный, и уменьшенный, или низкопрофильный. Полноразмерный термальный модуль имеет вентилятор диаметром 98 мм и предназначен для корпусов объемом от 10 литров и более. Низкопрофильный термальный модуль имеет вентилятор меньшего диаметра (72 мм), но вращающийся с более высокой скоростью и будет использоваться в BTX-корпусах объемом 6-9 л (например, в barebone-системах). Система охлаждения корпуса форм-фактора BTX разработана таким образом, что имеет определенную направленность воздушных потоков. Это должно сделать более продуманным процесс огибания горячих комплектующих воздушными массами, нагнетаемыми вентилятором. Кроме того, сам термальный модуль сделан таким образом, что он не рассеивает, а выпрямляет воздушный поток после вентилятора. К слову, немалую роль в этом играет тоннель, создающий эффект высокого воздушного разряжения. Подобные разработки используются в самолетостроении и давно уже применяются в создании реактивных турбинных двигателей (если знаете механизм работы реактивного турбинного двигателя, вы меня поймете). Другими словами, термальный модуль представляет собой эдакую супертурбину для эффективного закачивания воздуха в корпус ПК. Воздух из окружающей среды захватывается вентилятором и обдувает тепловые источники, расположенные в линейном ряду. Положение всех источников тепла на материнской плате подобрано таким образом, что в первую очередь охлаждаются наиболее горячие компоненты, а уж затем — все остальные. Таким образом, мы можем получить максимальный КПД охлаждения при минимальных затратах на саму систему охлаждения и минимальный акустический шум. Кстати, о шуме: по данным Intel, его средневзвешенное значение составит 35 дБ (не очень много, но и не совсем мало).
В процессе работы системы охлаждения ПК воздушный поток будет засасываться внутрь корпуса вентилятором термального модуля, а затем попадать на специальные направляющие, формирующие строго прямой поток воздуха. Особенность такого потока заключается в том, что в нем практически начисто отсутствуют любые завихрения (отсюда следуют высокая эффективность, строгая направленность и минимум шума системы охлаждения). Радиатор процессора в термальном модуле (а он будет располагаться именно там) весит около 900 г, что намного тяжелее, чем обычный кулер процессора в корпусе форм-фактора АТХ. Его масса сравнима разве что с современными Zalman'ами, применяемыми сегодня "погонщиками компьютерного железа". Отныне главная проблема для разработчиков и пользователей — проблема эффективного крепления такого термального "монстра" к шасси корпуса компьютера. Этот титан при падении системного блока запросто сможет выдернуть процессорный сокет из материнской платы ПК, как говорится, с корнем. По заверениям инженеров Intel, компьютерный корпус с таковым охлаждением понижает температуру питающих процессор MOSFET на плате до 36°C против 50°C в современных АТХ-корпусах за счет того, что они будут охлаждаться первыми. Таким образом, отныне система токовой запитки центрального процессора не будет иметь больших радиаторов, а срок жизни материнских плат теоретически может вырасти. После прохождения через процессор, находящийся посередине у переднего края системы, потоки воздуха будут разделяться. Влево пойдет поток, охлаждающий модули оперативной памяти, по центру — поток, охлаждающий мосты чипсета, а вправо — поток, охлаждающий видеоконтроллер и разнообразные платы расширения. Силы этого воздушного потока должно хватить для стабильной работы всех мощных видеоплат, несущих исключительно радиатор, без собственного вентилятора. Вкупе с планируемым широким применением нового режима SLI, необходимого для совместной и эффективной работы нескольких видеоадаптеров вместе, пассивное охлаждение видеоадаптеров будет весьма кстати. Сегодня в лабратории Intel прошли тестирование системы с процессорами энергопотреблением до 125 Вт и графическими акселераторами, потребляющими 75 и 90 Вт с пассивным охлаждением. Вскоре ожидается тестирование видеоадаптеров с энергопотреблением в 120 Вт (и более) и применением пассивного охлаждения.
Также SRM-модуль сможет предотвратить возможный перегиб материнской платы в любую сторону либо ее перекос или деформацию. Дизайн самих материнских плат также подвергся изменению: иное, чем у ATX, расположение разъемов для установки модулей памяти, южного и северного мостов чипсета, процессорного сокета и других компонентов. Инженеры Intel изменили расположение практически всех компонентов на системной плате относительно принятого сегодня. Теперь центральная часть материнской платы максимально разгружена, процессор сдвинут ближе к передней панели, мосты чипсета находятся рядом со слотами памяти, а разъемы сдвинуты к заднему левому краю платы. Слоты расширения находятся отныне не с левой стороны (как было ранее), а с правой. В левую же часть материнской платы полностью вынесена оперативная память. Таким образом, наиболее горячие компьютерные комплектующие находятся на центральной линии материнской платы, и разработчикам удалось сделать оптимальным их расположение для обдува поступающим воздухом. Все эти изменения были внесены для оптимизации показателей термобаланса и теплообмена внутри компьютерного корпуса. Теперь для охлаждения большинства комплектующих будет нужен всего лишь один вентилятор. Он сможет эффективно охладить видеокарту, центральный процессор, северный и южный мосты чипсета и оперативную память (ОЗУ) компьютера.
Кроме того, новым стандартом изменено и расстояние между материнской платой и шасси корпуса (оно увеличено с 0,25 дюйма в стандарте ATX до 0,4 дюйма в стандарте ВТХ).
Теперь немного ближе познакомимся с компоновкой типичного корпуса форм-фактора ВТХ. Для этого рассмотрим горизонтальный корпус нового ПК. Разработчики вынесли отсеки для дисковой подсистемы на левую переднюю часть корпуса. Чуть позади нее будет располагаться блок питания компьютера. Материнская плата находится в корпусе несколько справа относительно его центра. У передней стенки, примерно в центре системного блока, будет находиться сердце компьютера — процессор с термальным модулем над ним. Чуть левее и сзади от него будет расположена ОЗУ, а правее — видеоадаптер и слоты расширения шины PCI-express. По мнению специалистов Intel, такое расположение компонентов в корпусе будет оптимальным для их эффективного и качественного охлаждения. Корпуса компьютеров форм-фактора BTX полезным объемом более 20 литров будут иметь блоки питания, применяемые сегодня в ПК спецификации АТХ. В них также будет возможно применение представленных ранее блоков питания стандарта SFX. Для компьютерных корпусов объемом менее 20 л сейчас разрабатываются блоки питания CFX, а для систем объемом менее 10 л будут применяться блоки питания LFX. Новый форм-фактор будет существовать в трех ипостасях: собственно BTX, microBTX и picoBTX. Они будут отличаться размерами компьютерного корпуса, параметрами материнских плат и количеством разъемов расширения (соответственно 1, 4 или 7). Если с собственно ВТХ- стандартом все достаточно понятно (применение в качестве настольных ПК), то два остальных варианта форм-фактора BTX будут применяться в мини- системах (напимер, barebone) с объемом корпуса от 6 до 10 литров.
Когда же мы сможем реально пощупать компьютерные корпуса с новым форм-фактором? Процесс их промышленного производства уже начат и идет, а объемы выпуска BTX-корпусов будут расти в процентах по отношению к своему старшему ATX-брату. В развитых европейских странах эти корпуса уже сегодня появляются в продаже. Но, как известно, то, что сейчас норма в Европе, у нас будет нормой в лучшем случае лишь через год. Однако процесс уже пошел, господа, и его не остановить! Ожидается, что к 2007 году компьютерам форм-фактора BTX будет принадлежать 55-60% мирового рынка. Что ж, поживем — увидим! А пока инженеры Intel убеждают нас в необходимости перехода на новый стандарт, несущий улучшенную систему охлаждения, качественно новую термодинамику и шумоизоляцию. Компьютеры форм-фактора BTX будут при меньших размерах обладать той же производительностью и со временем завоюют сердца простых пользователей. Но что-то мне подсказывает, что переход от одного форм-фактора к другому будет не таким уж быстрым и легким. По времени он может затянуться на лет 5-10. Однако чему быть, того не миновать! Посмотрим!
Goldman
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 25 за 2005 год в рубрике hard :: tower
