Pojďme se podívat na malý tvarový faktor. Formáty základních desek pro kompaktní počítače

Tento článek porovnává různé typy desek malých rozměrů. Poté, co se autor rozhodl ve prospěch počítačů na modulu, vysvětluje, proč je CoM nejvhodnější pro moderní úlohy a jaké jsou vlastnosti čtyř tvarových faktorů CoM, které jsou de facto standardy. Také vám řekne, jak vybrat správný modul pro váš vlastní projekt.

Zastoupení Congatec AG, Moskva

Miniaturní tvarový faktor není novým vynálezem na poli vestavěných systémů, ale potřeba snížit velikost, hmotnost a výkon systému zvýšila požadavky na něj, což se projevilo v řadě návrhových rozhodnutí. Před téměř dvěma desetiletími způsobila deska PC/104 se svými malými rozměry (3,55 × 3,78″) revoluci v modulárních průmyslových počítačích. Koncept modulů malých rozměrů neboli SFF (Small form factor – anglicky) však v průběhu let vedl ke vzniku obtížně spravovatelné skupiny heterogenních platforem a tzv. standardů.

Obecně lze desky SFF rozdělit do tří skupin:

Jednodeskové počítače, SBC (jednodeskový počítač - Angličtina), jehož veškerá funkčnost se vejde na jednu desku bez možnosti dalšího rozšiřování;

Moduly regálového typu (de facto zahrnují rodinu PC/104), které umožňují vytvářet zařízení různých úrovní - od „jednoduchého“ SBC až po velké páteřní systémy složené ze standardizovaných modulů s libovolnými možnostmi rozšíření;

Počítače na modulu (CoM), jejichž hlavní výpočetní funkce jsou soustředěny do standardizovaného modulu připojeného ke standardní nebo na zakázku vyrobené desce.

Jednodeskové počítače poskytují nejvyšší úroveň vertikální integrace desek a mají nejnižší náklady, což je zvláště patrné, když je jich velké množství.

Pokud standardní SBC nesplňuje specifikace, musí být vytvořena vlastní deska. Jeho vývoj trvá poměrně dlouho a vyžaduje práci značného počtu vysoce kvalifikovaných specialistů vzhledem ke složitosti dnešních ultrarychlých a miniaturizovaných mikroobvodů – některé s mřížkovou roztečí. tištěný spoj 0,600, 0,500 nebo dokonce 0,400 milimetrů. Kromě hardwaru je třeba vytvořit ovladače BIOS (základní vstupně/výstupní systém) a O/S (pro subsystém vstup/výstup). Dnes, ve vysoce konkurenčním prostředí, se společnosti snaží optimalizovat R&D tím, že se zaměřují na nejdůležitější činnosti, aby se dostaly na trh jako první.

Výhodné jsou počítačové moduly sestavené do knihovního (nebo sendvičového) formátu, a to ve formátu PC/104, protože ať je požadována jakákoliv funkčnost, zařízení je vždy připraveno k prodeji. Vývoj hardwaru je jednoduchý a dostatečně rychlý, protože stačí navrhnout řešení, koupit moduly a sestavit je „na hromádku“. A jaké jsou zde nevýhody? Systémy založené na modulech PC/104 jsou skvělé pro určité aplikace, kde je potřeba jednoduché a stabilní řešení, ale požadavky na výpočetní výkon, rychlost grafiky a odvod tepla nejsou tak vysoké. Konektory a systém však vyžadují kapitálové investice a většina ekosystému je zaměřena na sběrnici ISA.

Jak se technologie v posledních dvou desetiletích vzdalovala od sběrnic ISA a paralelních sběrnic, roztříštil se kdysi univerzální svět PC/104 do mnoha variant a aktualizací. Nyní existují PC/104, PC/104-plus, PCI/104, PCI/104-Express, PCIe/104 a SUMIT-ISM. To často vede k poměrně složitým mixům a kombinacím v ekosystému. To, co se dříve zdálo jako ideální výhoda, se při vývoji nového produktu stává velkou zátěží. Mnoho tradičních výrobků a komponentů dosáhlo konce své životnosti a je obtížné je vyměnit. Chlazení může být také skličující úkol kvůli nízkým požadavkům na odvod tepla.

Současná generace CPU, včetně procesorů Intel Atom a AMD řady G, jsou dnes preferovanou a často jedinou volbou pro zařízení střední třídy bez ventilátoru. V mnoha aplikacích navíc celková plocha stohu desek PC/104 ztěžuje rozložení. PC/104, který byl kdysi předním tvarovým faktorem v oboru, již není určovatelem trendů.

Díky otevřenému mezinárodnímu standardu SMARC nabízí Computer-on-Modules (CoM) širokou škálu výkonu a velikostí, ale pravdivé jsou pouze čtyři tvarové faktory, de facto standardy podporované regulátory a hlavními distributory. Pojďme si je vyjmenovat (obr. 1): toto je ETX; jeho šťastný externí upgrade, známý jako XTX; COM Express, který je dnes nesporným lídrem na trhu vysokorychlostních systémů, a relativně nový Qseven – tvarový faktor pro mobilní a ultramobilní CoM aplikace s nízkou spotřebou.

Rýže. jeden. Evoluce počítačů na modulu od form factoru ETX po Qseven

Tyto čtyři tvarové faktory společně zahrnují všechny typické výhody počítačů na modulu. Zatímco řešení většiny společností nedosahují úrovně nejnovější počítačové technologie, s ultratenkými kolíky a vysoce citlivými vysokorychlostními signály EMC, počítače v modulu nabízejí ty nejvýkonnější nástroje, které vám pomohou zvládnout ty nejobtížnější projekty. . Tato zařízení jsou plně vybavena a zaručují krátkou dobu vývoje. Rozdělení na dvě části – společnou (CoM) a vyhrazenou (hlavní deska) – usnadňuje škálování a upgradování možností a navíc poskytuje platformu „šitou na míru“, pokud jde o velikost a umístění bezdrátového I/O. konektor. Přejít na nejnovější počítačová technologie s nižší spotřebou energie a vyšším výkonem zpracování, stejně snadné jako výměna počítačového modulu. Vzhledem k povaze CoM se moduly v tomto formátu nacházejí v téměř neomezeném počtu aplikací. Uvolněním počítačů na modulu se mohou výrobci OEM spolehnout na budoucnost s více dodavateli, škálovatelností výkonu, nejnovější platformou a rychlejším uvedením na trh. Všechny tyto výhody vedou ke konkurenceschopnějšímu konečnému produktu na trhu OEM.

Vlastnosti čtyř tvarových faktorů CoM

Embedded Technology eXtended neboli ETX, představená v roce 1998, byla de facto prvním standardem v řadě tvarových faktorů CoM. Zachovává si starý I/O systém, podporuje PS/2 a velikost desky 3,7 × 4,5″ (95 × 114 mm). ETX se stal schváleným standardem v roce 2000. Vzhledem ke svému maximálnímu možnému TDP (požadavek na rozptyl tepla) 40 wattů se používá především v průmyslových segmentech trhu s výpočetní technikou a automatizací. Z jiných průmyslových odvětví, kde jsou velké instalované systémy na základě počítačových modulů formátu ETX lze jmenovat medicínu, dopravu a hry. Spolu s formátem PC/104 je ETX starším zavedeným standardem malého formátu s neomezenou podporou ISA. V současné době se moduly ETX používají především ve starších projektech, které potřebují podporovat sběrnici ISA starší dvaceti let. Vzhledem k ukončení výroby čipové sady Intel 855 jsou dnes moduly ETX form factor vybaveny hlavně procesory Geode, VIA nebo Atom, zatímco nejnovější moduly ETF jsou vybaveny procesory AMD řady G, které nabízejí plnou grafiku a zvýšený výkon CPU.

Formát XTX, představený v roce 2005, je aktualizací ETX a je s ním plně kompatibilní. Obsahuje nativní podporu SATA (čtyři porty) a čtyři PCIe trasy nahrazující sběrnici ISA na čtvrtém konektoru. To zlepšuje I/O výkon až na 2 GB/s na trasu, včetně současných vysokorychlostních rozhraní na základní desce. Pokud potřebujete kompatibilitu ETX, ale nepotřebujete podporu sběrnice ISA, pak je XTX vaší nejlepší volbou. XTX je levný upgrade z formátu ETX na dnešní technologické vysoce výkonné platformy mimo čipovou sadu 855, stejně jako brána k výkonu dvoujádrového procesoru. Moduly ETX se používají v oblastech, jako je průmyslová výpočetní technika, automatizace, lékařství, doprava a hry.

COM Express

COM Express byl představen jako standard konsorciem PICMG* v roce 2005. Hlavním cílem bylo vytvořit univerzální, škálovatelný standard CoM bez starších desek. Rozměry původně specifikované PICMG byly 3,7 x 4,9″ (95 x 125 mm) pro hlavní desky a 4,3 x 6,1″ (110 x 155 mm) pro rozšířené desky. Na žádost velké skupiny výrobců produktů COM Express byla představena další velikost 3,7 × 3,7″ (95 × 95 mm) – kompaktní deska přibližně stejné velikosti jako deska PC/104 (90 × 96 mm). . Kromě nového rozložení konektorů a několika možností velikosti přichází deska COM Express s řadou důležitých nových funkcí, včetně: šesti PCIe rout, možnosti portu PEG (skládající se ze šestnácti PCIe tras), rozhraní SDVO, Gigabit LAN, a 5 až 12 napětí Q. Požadavky na odvod tepla (TDP), dříve maximálně 40 W (ETX/XTX), byly zvýšeny na 137 W, včetně nejvýkonnějších vysoce výkonných procesorů a grafických čipsetů. COM Express, uvolněný z „junk“, předloženého společností PICMG Corporation, se stal nejoblíbenějším standardem CoM s nejbohatším ekosystémem a podporou prodejců. Počítače na modulu dnes nabízejí širokou škálu vestavěných procesorů x86, od jednojádrového Atomu s nízkou spotřebou až po vysoce výkonný čtyřjádrový i7. Moduly COM Express form factor se používají pro výkonné herní počítače, vysoce výkonná lékařská zařízení a digitální displeje, pro průmyslové počítače, automatizaci, telekomunikace, v dopravě a v terminálech pro platby plastovými kartami v maloobchodních prodejnách.

Nejnovější standardy CoM. Byl vytvořen v roce 2008 pro podporu malých nízkoenergetických zařízení, mobilních a ultramobilních aplikací. Velikost desky (obrázek 2) je pouze 2,76 x 2,76″ (70 x 70 mm), není vyžadován žádný drahý konektor deska-deska, poměrně levný, ale stále spolehlivý 230hranný konektor používaný ve slotu desky MXM, který je široce používán v mobilní grafice karty. Chladič je omezen na 12 W a udávané napětí 5 V umožňuje mobilní zařízení pracovat efektivně na dvou lithiových bateriích. Qseven podporuje pokročilejší I/O sběrnice včetně až čtyř PCIe tras (bez zástrčky) s grafikou podporující dva porty – LVDS a SDVO (sdílené s portem HDMI/display). Qseven podporuje rozhraní CAN, SPI, LPC a SDIO, aby byla zajištěna maximální flexibilita pro mobilní aplikace. Qseven není platforma pouze pro x86, ale je také definována a podporována ARM. Vysoce užitečná funkce– Common Embedded Application Programming Interface (EAPI) pro průmyslové aplikace, jako je watchdog, I²C sběrnice, stmívání displeje, úložiště BIOSu a čtení systémových teplot. Tvarový faktor najde uplatnění v kapesních a ultra mobilních zařízeních, počítačových panelech, hrách na základní úrovni, jednoduchém lékařském vybavení, digitální zařízení, průmyslové počítače, automatizace, doprava, mobilní aplikace pro terminály. Formát Qseven je vhodný pro jakoukoli aplikaci napájenou baterií nebo PoE, tedy napájenou přes kroucený pár v síti Ethernet.

Nyní připravené počítače lze zakoupit ve většině železářství. Ne každému ale tento přístup vyhovuje. Montáž komponentů na zakázku umožňuje vytvořit systémovou jednotku, která vyhovuje úkolům konkrétní osoby. Navíc bude takový počítač jedinečný.

Obvykle při konfiguraci systémový blok, tělo je vybráno, jak se říká, „pro změnu“. Ano, tento přístup platí pro kancelářské počítače, kde je cílem ušetřit peníze. Dříve, když se počítače moderního formátu ATX objevily pouze v Rusku, většina případů se lišila pouze výškou a designem předního panelu, lidé o výběru vůbec nepřemýšleli. Nejoblíbenějším formátem byl Tower (obyčejná věž). Herní a výkonné konfigurace byly sestaveny do Full-Tower (stejná věž, ale jeden a půl, nebo dokonce dvakrát vyšší), nejčastěji s dveřmi na přední stěně. Z prodeje postupně zmizely horizontální, tzv. desktopové, na kterých byly monitory. Zpočátku byly všechny obaly „jen šedé krabice“, pak přišly do módy stříbrné a černé barvy.

Pokud si někdo myslí, že je všechno při starém, tak jen dlouho nebyl v obchodě s počítači. Nyní v oknech najdete pouzdra různých tvarů, barev a velikostí. A právě při sestavování například malého počítače se nejčastěji stává rozhodujícím. Dnešní článek vám pomůže se v této odrůdě neztratit.

Velikosti Midi-Tower a Mini-Tower.

Navzdory touze po miniaturizaci zůstávají vertikální pouzdra midi-tower nejoblíbenější. Přibližné rozměry: šířka 15-20cm, výška 43-45cm. Do takových skříní se vejde standardní základní deska formátu ATX v plné velikosti, napájecí zdroj standardní velikosti, několik pevné disky a diskové jednotky. Aplikace je univerzální. Rozměry jsou přijatelné jak pro vysoce výkonné počítače, tak pro kancelářské PC. Obvykle je k dispozici 6 rozšiřujících slotů. Moderní počítače, zejména kancelářské, však takové množství rozšiřujících karet nepotřebují. Základní desky formátu microATX mají okamžitě zabudovaný zvuk a síťové karty a procesory - integrované video jádro. Díky tomu můžete ušetřit na rozměrech – použijte pouzdro mini-Tower. Je nižší než midi-Tower (asi 33-35 cm na výšku), ale nebude možné je nainstalovat o kousek: 1-2 optické mechaniky, 1-2 pevné disky a přibližně 4 rozšiřující sloty.

Přítomnost napájecího zdroje v pouzdrech ve formátu Tower a jeho umístění.

Často jsou pouzdra tohoto formátu vybavena vestavěnými napájecími zdroji. V případě kancelářského počítače, pro který jsou nejtěžší tabulkové editory a E-mailem, můžete použít jednoduchá pouzdra s vestavěným zdrojem, o výkonu 300-450W . Multimediální PC, stejně jako herní PC střední třídy, si vystačí s 500-600W jednotkou předinstalovanou ve skříni. Nejčastěji toto řešení umožňuje ušetřit peníze, ale pro seriózní pracovní stanice nebo výkonné herní počítače to nebude stačit. Napájecí zdroje zabudované do skříní, obvykle jednoduchých sérií s minimální sadou konektorů, bude obtížné připojit výkonnou grafickou kartu nebo velký počet pevných disků.

Velikosti Micro-Tower a Slim-Desktop.

Co když ale tělo ještě zmenšíme? Tak vznikly Micro-Tower a Slim-Desktop. První z nich jsou nižší než mini-Tower a je zde pouze jedna pozice pro 5,25palcové disky. Ty jsou užší než standardní věže. Zmenšení šířky umožňuje umístění napájecího zdroje svisle, někdy i zepředu. Pozice pro optickou jednotku je také umístěna svisle, nebo vůbec. To umožňuje polohovat pouzdro ve stoje i vleže, proto je v názvu slovo desktop. V takových případech jsou počítače obvykle sestaveny s nízkou spotřebou energie, a tedy i odvodem tepla, protože pohyb vzduchu v nich je obtížný.

Velikost plochy.

Standardní velikosti Full-Tower, Ultra-Tower a Super-Tower.

Nestandardní řešení a modding.

Co když chcete něco neobvyklého? Je možné zakoupit pouzdro vaší oblíbené barvy, které zapadne do designu pokoje nebo kanceláře. Například růžová. Je-li oblíbenou barvou černá, rozmanitost pouzder jistě přibývá, ale výrobci ji už dlouho nepovažují za jedinou. Výběr materiálů se neomezuje pouze na ocel - ve výzdobě jsou použity různé materiály. rozpočtový segment. V této řadě jsou pouzdra pro kancelářské systémové bloky s 350-400W PSU, najdete i pouzdra pro HTPC s 200W PSU s podporou základní desky formátu mITX. Počet portů, rozšiřujících slotů a předinstalovaných ventilátorů je minimální.

3500 - 6000 Kč. Skříně se zdrojem 450-500W, nebo mITX skříně s 300W zdrojem už umí sestavit multimediální počítač do domácnosti, ale některé zajímavá řešení, stejně jako v předchozí skupině nemusíte čekat.

6000 - 13 000 Kč. Zde již lze najít zajímavé možnosti, blížící se horní hranici - dokonce i Full-Tower skříně s okénkem na boční stěně, regulací otáček ventilátoru a 600W zdroji, do kterých snadno sestavíte například mediaserver s velké množství pevných disků. V moderní grafické karty, a to i výkonných, požadavky na PSU nejsou tak vysoké jako dříve, což znamená, že základní, středně pokročilý a dokonce i nadprůměrný herní počítač se bude v případech této řady cítit dobře. Samozřejmě byste měli věnovat pozornost počtu ventilátorů skříně, jeden na přední stěně a jeden na zadní - požadované minimum. Chybějící množství lze však vždy dokoupit samostatně.

Pouzdra bez vestavěného zdroje.

900 - 2500 Kč. První úroveň. Pouzdra do kanceláře, nejjednodušší černé skříňky. Nicméně případy horní cenové kategorie (2000r-2500r) při instalaci výkonného PSU vám nic nebrání používat jej doma. Zároveň nezapomeňte na kompatibilitu s komponenty, například herními grafickými kartami.

2500 - 8000 Kč. Průměrná úroveň. Zde je vše, co bylo diskutováno v článku. A obyčejné věže a kubické skříně se zajímavými barevnými schématy a hliníkové skříně pro HTPC a Full-Tower pro systém libovolné síly.

8000 - 22 000 Kč. Vyšší úroveň. Nejpromyšlenější z hlediska designu, materiálů a chlazení skříně. Vhodné pro nejnáročnější uživatele. Právě v takových případech se montují „top-end“ systémy.

Od 22 000 Kč. Prémiová úroveň. Horní cenový limit není stanoven. Pro ty uživatele, kteří nejsou připraveni smířit se s tím, že někdo bude mít podobný případ. Často se vyrábí v malých sériích, z neobvyklých materiálů. Mají nezapomenutelný design.

Kupodivu, ale často před koupí nového počítače lidé ne vždy přemýšlejí o velikosti a typu budoucího PC (form factor). Nejčastěji to padá na bedra prodejců, kteří se ne vždy zajímají o potřeby ZÁKAZNÍKA, jednoduše řečeno - který případ se chytil - do toho vložili... Mnohdy je však tento parametr důležitý, a to jak pro uživatele a pro počítač samotný. jak moc je to důležité? Na tvarovém faktoru PC (a na jeho správné volbě, samozřejmě...) závisí mnoho důležitých parametrů: snadnost použití, hlučnost, teplota skříně a z toho plyne: „zdraví“ počítače. komponenty uvnitř (především pevné disky, které ukládají vaše informace – a to je, jak známo, nejvyšší hodnota), pohodlí práce atd. atd. ... Jak tedy vybrat správnou velikost systémové jednotky budoucího PC?

Pro začátek navrhuji, abychom je postupně zvážili podrobněji:

Na úvod je třeba říci, že rozměry PC se tvoří nejen z rozměrů samotné skříně. Velikost skříně musí také odpovídat rozměrům komponentů - základní desky v první řadě, grafické karty, zdroje a dalších zařízení. Například do skříně miniTower nemůžete dát základní desku formátu ATX nebo do stejné skříně grafickou kartu GeForce 9800GTX – prostě se nevejde. A pokud se vejde, zahřeje se tak, že malý prostor neumožní účinný odvod tepla a přehřátí bude ohrožovat všechna zařízení ...

Podívejme se tedy na tvarové faktory skříní – jejich velikost se dá říci přímo úměrná možnostem budoucího PC, protože. určuje velikost součástí, které se do něj vejdou. A moderní komponenty jsou často velké (například výkonné grafické karty). Proto v jistém smyslu můžeme dát takovou radu: čím výkonnější počítač je plánován, tím větší je skříň ...

Celá věž: Rozměry takového pouzdra: šířka 15-20cm, výška 50-60cm. Takové pouzdro má 4 až 9 pozic pro 5,25" zařízení (příklad: jednotka DVD-ROM), má 6 až 12 pozic pro 3,5" zařízení (příklad: HDD), má možnost nainstalovat sedm rozšiřujících karet (například TV tuner, zvuková karta). Také takové pouzdro může pojmout systém plné velikosti ATX deska(o jejich velikostech si povíme později). Zjednodušeně řečeno, pouzdra tohoto typu jsou největší a kapacita různého hardwaru je obrovská. Zde ale samozřejmě vše závisí na základní desce – jak moc vám umožní připojit pevné disky, rozšiřující karty (které si pak samy najdou místo v otevřeném prostoru skříně) atd. Aplikace: V podstatě pro výkonné počítače, zaměřené výhradně na vysoký výkon, protože. takové systémové jednotky obsahují spoustu rychlých komponent, o kterých je známo, že generují velké množství tepla a v tak velkém případě není chlazení náročné.

Střední věž (Střední věž): Snad nejběžnější velikost mezi domácími stolní počítače. Jeho rozměry: šířka 15-20cm, výška 43-45cm. Tyto skříně mohou obsahovat základní desku ATX plné velikosti, napájecí zdroj plné velikosti, více pevných disků a několik pevných disků. Použití: Dá se říci - univerzální. Rozměry jsou přijatelné jak pro vysoce výkonné PC, tak pro běžné střední PC. domácí počítač. Prostor uvnitř pouzdra umožňuje proudění vzduchu uvnitř, obvykle bez omezení chlazení pouzdra a zařízení. Doporučuji pro sestavení PC - pokud jsou vaše požadavky na velikost PC normální a pokud nepotřebujete počítač "na polici".

Mini věž: Distribuováno především v sektoru kancelářských počítačů. Vzhledem k jejich malým rozměrům (šířka 15-20 cm, výška 33-35 cm) umožňují nainstalovat několik: (1-2 optické mechaniky, 1-2 pevné disky a asi 4 rozšiřující sloty) a zařízení se středním nebo nižším výkonem. Jednak kvůli velikosti, jednak kvůli vyhřívání. V takovém případě není dostatek místa - a proto jsou požadavky na teplotu zařízení vyšší, aby nedocházelo k nepříjemnému hluku ventilátoru a přehřívání zařízení. Ale v takovém případě můžete osadit komponenty, na které je docela dost kancelářská práce s textem, prezentacemi a tabulkami.

Mini PC (Small Form Factor): Se svými rozměry (šířka 20 cm, výška 18-23 cm) pojmou maximálně 2 rozšiřující sloty, málo pevných disků a znamenají kompaktní napájecí zdroj. Z toho vyplývá, že uživatel bude využívat především komponenty zabudované na základní desce (která je mimochodem také malá), jako je integrované video a zvuk. Podle vzhled tato pouzdra připomínají domácí spotřebiče. Jejich využití je jako kancelářské PC nebo jako základ domácího kina. O chlazení zde nemůže být řeč, protože. zařízení je velmi málo a podle svého účelu vydávají trochu tepla.

Existují také tvarové faktory. Micro PC(které jsou ještě menší než Mini PC, ale jsou kvůli své velikosti ještě omezenější) a stolní (horizontální pouzdra, která sedí na stole), ale jsou méně časté a je nepravděpodobné, že se s nimi budete muset makat.

Podívali jsme se tedy na tvarové faktory případů. Doufám, že si vyberete něco vhodného pro vás. Pokud ne, můžete požádat o individuální radu.

V následujících článcích z cyklu tvarových faktorů budeme obecně zvažovat tvarové faktory součástí systémové jednotky a dalších zařízení.