РОСТОВСКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра информационных таможенных технологий и информатики
УТВЕРЖДЕНО
на заседании кафедры,
протокол от 30.01.2014, №6
Заведующий кафедрой
доктор технических наук, доцент
П.Н. Башлы
«30» января 2014 г.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4
На тему: Форм-фактор ВТХ и размещение устройств ввода вывода.
Тема № 1.4. Устройства ввода/вывода современных ЭВМ.
Модуль №1. Архитектура и принципы функционирования современных ЭВМ.
Дисциплина ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫИ СЕТИ
Авторы: Башлы Петр Николаевич;
Учебные вопросы:
1. Изучение конструктивных особенностей стандарта ВТХ.
2. Изучение способов обеспечения теплового баланса периферийных устройств.
3. Сравнительная характеристика различных типоразмеров устройств в стандарте ВТХ.
 |
Государственное казенное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
РОССИЙСКАЯ ТАМОЖЕННАЯ АКАДЕМИЯ
РОСТОВСКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра информационных таможенных технологий и информатики
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
доктор технических наук, доцент
П.Н. Башлы
«30» января 2014 г.
ПЛАН
Проведения практического занятия №4
по дисциплине ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫИ СЕТИ
Модуль №1. Архитектура и принципы функционирования современных ЭВМ.
Тема № 1.4. Устройства ввода/вывода современных ЭВМ.
Практическое занятие № 4. Форм-фактор ВТХ и размещение устройств ввода вывода.
Учебные вопросы:
1. Изучение конструктивных особенностей стандарта ВТХ.
2. Изучение способов обеспечения теплового баланса периферийных устройств.
3. Сравнительная характеристика различных типоразмеров устройств в стандарте ВТХ.
Цель занятия: формирование практических навыков установки и настройки устройств ввода/вывода.
Литература:
А) Основная
Башлы, П.Н. Вычислительные системы и сети: учебник/ П.Н. Башлы.– Ростов н/Д: Российская таможенная академия, Ростовский филиал, 2012.
Б) Дополнительная
Башлы, П.Н. Современные сетевые технологии: Учебное пособие. - М: Горячая линия - Телеком, 2006.
| № п/п | Содержание занятия | Отводимое учебное время, мин. | Применяемые наглядные пособия и ТСО |
| 1. | Организационная часть: проверка наличия студентов (по журналу) | 10 мин. | |
| 2. | Вводная часть: - кратко напомнить материал предыдущего занятия; - объявить тему практического занятия; - довести учебные вопросы; - определить место темы в учебном курсе, указать связь с предыдущими темами и междисциплинарные связи; - провести краткий опрос по предыдущему материалу; - отметить актуальность темы и ее практическое значение; - довести цель занятия; - сообщить литературные источники по теме занятия. | Интерактивная доска, проектор, презентация | |
| 3. | Основная часть (учебные вопросы): | 70 мин. | Интерактивная доска, компьютерная сеть филиала, Internet |
| 1. Изучение конструктивных особенностей стандарта ВТХ. | 25 мин. | ||
| 2. Изучение способов обеспечения теплового баланса периферийных устройств. | 25 мин | ||
| 3. Сравнительная характеристика различных типоразмеров устройств в стандарте ВТХ. | 20 мин | ||
| 4. | Заключительная часть: - сделать выводы по теме; - ответить на вопросы студентов; - дать задание на самостоятельную работу; - объявить тему следующего занятия. | 10 мин. | Интерактивная доска, презентация |
Профессор кафедры
информационных таможенных технологий и информатики
П.Н. Башлы
30 января 2014 г.
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТАНДАРТА ВТХ
Процесс создания нового форм-фактора настольных систем, получивший название BTX, развивался достаточно быстро. В ноябре 2003 года были кратко сформулированы требования к стандарту, а в июле того же года состоялась официальная презентация финального варианта The Balanced Technology Extended (BTX) 1.0 Public Release. Идеологом разработки нового стандарта стала компания Intel.
Термин «форм-фактор» используется в компьютерной промышленности в различных значениях. Часто он употребляется для обозначения общих размеров и формы вычислительной системы. Иногда этот термин употребляется для обозначения размеров и формы стандартных компонентов. Компоненты стандартного форм-фактора легко воспроизводить, обеспечивая при этом удобство компоновки различных элементов при разработке широкого диапазона систем различных типов и размеров. Такая стандартизация позволяет создавать серии ПК для различных моделей использования.
Большинству разработчиков приходится сталкиваться с системными платами форм-факторов ATX и microATX, которые используются в большинстве предлагаемых сегодня ПК. Эти форм-факторы определяют размеры системных плат, допустимое пространство, занимаемое различными компонентами, а также расположение монтажных отверстий – элементов платы, непосредственно связанных с корпусом системы и блоком питания.
Например, системные платы форм-фактора microATX – это системные платы, которые могут быть установлены в корпус размера 10L (размер microATX) или 30L (размер ATX). Форм-факторы системных плат для корпусов размера 10L, 20L и 30L могут совпадать, при этом конфигурация каждого ПК может различаться.
Спецификация BTX помогает стандартизировать описанные механические параметры сопряжения, общие для форм-факторов ATX и microATX. Однако отличительной особенностью спецификации BTX является поддержка широкого диапазона размеров системных плат. Эта спецификация не только обобщает спецификации форм-факторов ATX, microATX и FlexATX, но и описывает более широкий диапазон размеров системных плат, созданных на основе единой базовой конструкции.
Спецификация BTX обеспечивает большую гибкость, чем форм-факторы ATX и microATX, поскольку она описывает не только большее число допустимых размеров системных плат, но также регламентирует различные высоты системных компонентов. В этой спецификации определены две высоты системных компонентов, которые могут использоваться разработчиками. Стандартная высота практически совпадает с высотой, специфицированной для семейства форм-факторов ATX. Кроме стандартной высоты, спецификация BTX регламентирует высоту для низкопрофильных компонентов, которые применяются в тех случаях, когда важно минимизировать общие размеры системы.
Вместе с тем, основными предпосылками разработки нового стандарта были, во-первых, увеличивающаяся потребляемая мощность различными устройствами, в том числе и процессором и, во-вторых (что во многом является следствием первой причины), нуждающаяся в серьезной модернизации система охлаждения (вентиляции) внутренних устройств.
На рис. 1 проиллюстрированы основные этапы развития стандартов системных блоков настольных ПК.
В официальных документах назначение BTX сформулировано следующим образом: спецификации Balanced Technology Extended разработаны с целью стандартизации интерфейсов и определения форм-факторов для настольных вычислительных систем в области их электрических, механических и термических свойств. Спецификации описывают механические и электрические интерфейсы для разработки системных плат, шасси, блоков питания и других системных компонентов.
Наиболее значимыми преимуществами форм-фактора BTX перед привычным ATX являются:
- возможность применения низкопрофильных компонентов для конструирования миниатюрных систем;
- продуманное размещение элементов системы внутри корпуса с учетом путей прохождения потоков воздуха и взаимосвязанного термобаланса;
- масштабируемость форм-фактора (BTX, microBTX, picoBTX);
- возможность использования небольших блоков питания;
- оптимизированная структура крепления плат, более качественные механические характеристики для работы с более массивными системными платами и компонентами.
Спецификацией BTX предусмотрены три типовых размера системных плат (рис. 2 и таблица 1), причем глубина всех трех одинакова – 266.7 мм.
Стандартная полноразмерная плата BTX имеет ширину 325.12 мм и на ней могут устанавливаться семь слотов для карт расширения: один – для видеокарты PCI Express x16, два – для карт PCI Express x1 и четыре – для PCI-карт (характерно, что слот AGP отсутствует даже на самой большой по размеру плате нового стандарта).
Второй типоразмер microBTX – максимальная ширина такой системной платы составляет 264.16 мм. На плате предусмотрен монтаж до четырех слотов расширения, из которых один – PCI Express x16, два – PCI Express x1 и всего один – для карты PCI.
Третий типоразмер picoBTX – ширина системной платы этого формата не должна превышать 203.2 мм. В компьютере на базе такой платы можно будет использовать всего одну карту расширения, чаще всего это будет высокопроизводительный видеоадаптер с интерфейсом PCI Express x16. Других слотов для карт расширения на плате picoBTX не предусмотрено.
Существенным новшеством стандарта ВТХ является организация и размещение компонентов на системной плате.
Во-первых, процессорный разъем размещается у самого края платы, причем он расположен не строго параллельно сторонам платы, а повернут на 45 градусов. Так же устанавливаются и микросхемы набора системной логики (чипсеты).
Таблица 1. Конструктивные параметры системных плат АТХ и ВТХ
| Форм-фактор | Размеры платы, мм | Кол-во слотов расширения | Размеры задней панели ввода-вывода, мм |
| АТХ | 305×244 | 158.75×44.45 | |
| microATX | 244×244 | 158.75×44.45 | |
| FlexATX | 229×191 | 158.75×44.45 | |
| ВТХ | 325.12×266.7 | 169.54×39.45 | |
| micro ВТХ | 264.16×266.7 | 169.54×39.45 | |
| picoBTX | 203.2×266.7 | 169.54×39.45 |
 |
Во-вторых, слоты для двухканальной оперативной памяти и слоты для плат расширения разнесены по разным краям системной платы (рис. 3).
В-третьих, расположение компонентов подчинено одной идее – прямой поток воздуха, не встречая препятствий, должен проходить через комплектующие, которые обладают наибольшим тепловыделением.
С учетом этого воздушный поток, создаваемый вентилятором модуля теплового баланса, движется от процессора к радиатору системной логики, обдувая модули памяти и видеокарту, и далее воздух переходит к блоку питания, в котором собственный вентилятор работает на выдув.
В спецификации ВТХ хорошо просматривается тенденция к уменьшению размеров системных блоков, что вполне сочетается с растущей популярностью компактных barebone-систем. Согласно спецификации BTX, на основе трех рассмотренных выше типоразмеров плат можно проектировать персональные компьютеры в трех типах корпусов (рис. 4).
Самый большой тип корпуса носит название Expandable Tower («расширяемая башня»), который расчитан под полноразмерные системные платы BTX. По размерам он ближе всех к корпусам типа Midi Tower. В таком корпусе предусмотрены два 5.25-дюймовых и два 3.5-дюймовых отсека для накопителей.
Промежуточный вариант – корпус Desktop, близкий по размерам к одноименным компактным ATX-корпусам, расчитан под системную плату microBTX. В таком корпусе один 5.25-дюймовый и один 3.5-дюймовый отсек.
Самый малоразмерный корпус относится к типу Small Form Factor. Такой корпус включает также по одному отсеку 5.25 и 3.5-дюймов и расчитан на использование системной платы с типоразмером picoBTX.
На рис. 4 показан пример корпуса Small Form Factor объемом 6.9 л.в полной комплектации.
Схема компоновки корпуса ВТХ показана на рисунке 5.
Для новых типов корпусов разработаны и новые стандартные блоки питания, отличающиеся размерами. Если в полноразмерных корпусах может использоваться обычный блок питания ATX12V, то в корпусах уменьшенных габаритов используются новые модификации.
Модель CFX12V расчитана на установку в корпусах уменьшенных габаритов (объемом 10-15 литров), а модель LFX12V – в самых миниатюрных корпусах (объемом 6-9 литров). В различных блоках питания применяются разные вентиляторы, от возможностей которых зависит эффективное охлаждение системы в целом. Поэтому, например, блок питания LFX12V не справится с отводом воздуха из корпуса типа Expandable Tower, что приведет к нарушению всей системы охлаждения. Сравнительная характеристика параметров блоков питания приведена в табл. 2.
Таблица 2. Стандартные блоки питания систем АТХ и ВТХ
| Форм-фактор | Размеры блока, мм | Размер вентилятора, мм |
| АТХ | 150×86×146 | 80, 90 или 120 |
| SFX (40 mm profile) | 100×50×125 | |
| SFX (60 mm profile) | 100×63,5×125 | |
| SFX (top mount fan) | 100×63,5 + 17,1×125 | |
| SFX (reduced depth) | 125×63,5 + 17,1×100 | |
| SFX (PS3) | 150×86×101,4 | |
| TFX | 65×85×175 | |
| CFX | 150×86×95 | |
| LFХ | 62×72×210 |
В компактных ВТХ-корпусах используется новая конструкция корпуса блока питания, отличающаяся непривычной Г-образной формой корпуса (рис. 6). При сборке системы выступ корпуса блока питания нависает над системной платой (в этом месте на ней расположены только порты ввода-вывода и модули памяти, поэтому проблем с высотой компонентов не возникает), что позволяет добиться немного меньших размеров системы. Вместе с тем допускается применение более привычных компактных форматов блоков питания – SFX, TFX и др. (таблица 2).
Надо отметить, что стандарты CFX (C – Compact) и LFX (L – Lowprofile) разработаны совсем недавно специально для ВТХ-систем. Блоки питания форм-фактора CFX предназначены для компактных систем с объемом корпуса 10–15 л (это меньше, чем у многих современных microATX-корпусов). CFX-блок показан на рисунке 10. В собранной системе такой блок будет нависать над системной платой, что позволяет уменьшить ширину корпуса компьютера на несколько сантиметров.
Блоки питания форм-фактора LFX самые маленькие и предназначены для сверхкомпактных ВТХ-систем с общим объемом корпуса 6–9 л. Ширина и высота этих блоков меньше, чем у TFX, что возможно за счет уменьшения размера вентилятора, размещаемого на боковой стенке блока.
При всех своих преимуществах новый стандарт ВТХ имеет и недостатки, главным из которых является отсутствие обратной совместимости с системными платами и корпусами стандарта АТХ. Например, установить ВТХ-плату в АТХ-корпус можно только, если такая возможность предусматривалась при проектировании.