6.3. Корпус персонального компьютера

Корпус компьютера (системный блок) является конструктивным элементом, не являющимся необходимым для функционирования вычислительной системы, однако это первое, что бросается в глаза. Корпус компьютера является не только «упаковочным ящиком», но и функциональным элементом, защищающим комплектующие компьютера от внешнего воздействия, и служит основой для последующего расширения системы.

Известно, что можно совершенствовать персональный компьютер путём добавления в него новых или замены старых комплектующих. Поэтому при выборе корпуса рекомендуется руководствоваться не только эстетическими критериями, но и принимать во внимание его функциональные возможности.

В корпусе располагаются все основные узлы компьютера:

- электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т. д.);

- блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

- накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемых для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

- накопитель на жёстком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъёмный жёсткий магнитный диск (винчестер);

- специальные гнезда (разъёмы), находящиеся обычно на задней стенке корпуса, при помощи которых к компьютеру можно подключить различные устройства.

Подключение этих устройств выполняется с помощью специальных проводов (кабелей). Для защиты от ошибок разъёмы для вставки этих кабелей сделаны разными, так что кабель просто не воткнется в неподходящее гнездо.

Корпус состоит из двух изогнутых в форме буквы «П» жестяных или стальных листов, вставленных в друг друга. На одном из листов крепится материнская плата, а другой лист является крышкой.

Обычно на передней панели корпуса размещаются несколько кнопок:

- кнопка включения питания и кнопка «Reset» для сброса при перезапуске компьютера;

- светодиодные индикаторы (LED - Light Emiting Diod) для индикации включения питания и работы винчестера.

Иногда встречаются цифровые индикаторы частоты процессора.

Внутри на фронтальной панели корпуса расположен динамик (PC Speaker), который является стандартным средством подачи акустических сигналов.

В корпусе имеется встроенный блок питания. Размер блока питания определяется конструкцией корпуса. Существует множество модификаций блоков питания разного типа. Все они различаются выходными мощностями.

Форм-фактор корпуса

Понятие форм-фактора корпуса неразрывно связано с понятием форм-фактора материнской платы.

Форм-фактор корпуса – это особенности корпуса и возможность его использования только с материнскими платами соответствующего форм-фактора.

Форм-фактор материнской платы - это базовые требования по дизайну материнских плат, которые объединены в едином стандарте. В этом стандарте определяются требования к расположению слотов, к расположению разъёмов портов, отверстий для крепления материнской платы к шасси корпуса, к спецификации разъема блока питания и т. д. В свою очередь, форм-фактор платы налагает определённые ограничения на дизайн корпуса системного блока и самого блока питания. Поэтому часто говорят, что корпус имеет форм-фактор АТХ пли ВТХ.

Понятие форм-фактора появилось на заре развития персональных компьютеров, когда в 1981 году компания IBM выпустила первый ПК, заложив фундамент для развития IBM PC-совместимых компьютеров. Напомним, что все IBM PC-совместимые компьютеры имеют открытую архитектуру, то есть предполагают использование комплектующих различных производителей с полной гарантией их совместимости. Но для обеспечения такой совместимости необходимо, чтобы все производители следовали одним и тем же правилам при разработке комплектующих. Именно эти правила и формируют понятие форм-фактора материнской платы.

Первый форм-фактор, как стандарт, разработанный в 1983 году компанией IBM, получил наименование XT (eХtended Technology) и подразумевал некоторые конструктивные изменения материнских плат (по сравнению с первым дизайном платы). В частности, увеличилось количество слотов, изменилось расстояние между ними и т. д.

В конечном итоге, корпус определяет размеры материнской платы, которую в нём можно установить, возможности по масштабированию ПК (сколько устройств можно будет установить), влияет на эффективность системы охлаждения и уровень шума, создаваемого компьютером, а также определяет возможность и удобство подключение различных периферийных устройств. Не последнюю роль играет и эстетический дизайн корпуса.

Кроме различного предназначения корпуса можно классифицировать по форм-фактору, который определяет особенности корпуса и возможность его использования только с материнскими платами соответствующего форм-фактора.

Классификация корпусов по форм-фактору:

- XT;

- AT (Advanced Technology);

- Baby AT;

- АТХ (Advanced Technology extended);

- microATX;

- ВТХ;

- microBTX;

- picoBTX.

В 1984 году на смену форм-фактору XT пришел стандарт AT (Advanced Technology), где определялись размеры материнских плат 30,533 см, которые устанавливались в корпуса типа Desktop и Tower.

Продолжением AT стал стандарт Baby AT, принятый в 1990 году. Этот форм-фактор предусматривал уменьшение размеров плат (22,533 см) и обладал обратной совместимостью с AT.

В середине 1995 года компания Intel предложила новый форм-фактор - АТХ (Advanced Technology extended). В новом стандарте, в частности, определялось, что все разъёмы портов ввода-вывода должны быть расположены в левом верхнем углу платы. Изменилось и расположение процессорного гнезда и слотов памяти. Кроме того, в платах АТХ изменился разъем для подключения блока питания. Размеры плат формфактора АТХ составляли 30,524,4 см.

В 1997 году АТХ получил свое логическое развитие в виде форм-фактора с размером платы 24,424,4 см, а в 1999-м появился стандарт FlexATX с размером платы 22,920,3 см.

В настоящее время компания Intel активно продвигает новый форм-фактор-ВТХ (Balanced Technology extended), ранее известный под кодовым названием «Big Water». Необходимость перехода к новому стандарту вызвана, прежде веет появлением новых шин (USB 2.0, SAT A, PCI Express), а также изменившимися требованиями к энергопотреблению ПК (а следовательно, и к теплоотводу) и к акустическим характеристикам ПК. При этом сразу отметим, что форм-фактор ВТХ обратно совместим с АТХ, то есть плату с форм-фактором ВТХ можно будет устанавливать и в старый корпус стандарта АТХ, хотя обратное невозможно.

Среди основных преимуществ нового формфактора можно назвать поддержки низкопрофильных устройств для создания компактных ПК, расположение компонентов платы с учетом обеспечения термобаланса, продуманный дизайн: максимально эффективного теплоотвода и оптимизированную структуру крепления плат.

Стандарт ВТХ существует в трёх вариантах - ВТХ, microBTX и picoBTX.

Платы с форм-фактором ВТХ имеют размер по глубине 325,12 мм, допускают наличие семи слотов и десяти отверстий для монтажа платы к шасси. Такие план используются в корпусах объёмом 15 л и более.

Форм-фактор micro-BTX характеризует платы, которые обладают размером по глубине 264,16 мм, допускают наличие четырех слотов и семи отверстий для монтажа платы к шасси. Указанные платы применяются в корпусах объёмом от II до 15 л.

Что касается плат с форм-фактором picoBTX, то их размер по глубине равен 203,20 мм. Эти платы допускают наличие всего одного слота и четырёх отверстий для монтажа платы к шасси и используются в корпусах объёмом от 6 до 10 л.

Платы стандартов ВТХ, microBTX и picoBTX имеют иное, по сравнению с платами стандарта АТХ, расположение основных компонентов - слотов для установки модулей памяти, процессорного гнезда, VRM-модуля, северного и южного мостов чипсета и т. д. Такой глобальный редизайн был необходим для создания термобаланса. С помощью всего одного вентилятора удается осуществлять теплоотвод и от VRM-модуля, и от процессора, и от графической карты, и от модулей памяти.

Система охлаждения плат стандарта ВТХ заслуживает отдельного рассмотрения. Как известно, чем больше вентиляторов устанавливается внутрь корпуса, тем более «шумную» систему мы получаем.

Для плат с форм-фактором ВТХ предполагается использование всего одного вентилятора. Конструкция самого вентилятора (то есть количество лопастей и кривизна их изгиба) претерпела существенные изменения, а кроме того, стал иным и дизайн радиатора процессора, который теперь установлен в специальный направляющий патрубок. В спецификации ВТХ система охлаждения называется модулем термического баланса (Thermal Module). Под этим термином подразумевается комплект из системы охлаждения процессора и направляющего патрубка для оптимизации потоков воздуха внутри корпуса. В настоящий момент разработаны два типа таких модулей - полноразмерный и низкопрофильный.

Платы стандартов ВТХ, microBTX и picoBTX несколько иначе (по сравнению с платами стандарта АТХ) крепятся к корпусу. Во-первых, если форм-фактором АТХ предусмотрено минимальное расстояние между шасси корпуса и материнской платой 0, 25 дюйма, то в стандарте ВТХ это расстояние увеличено до 0, 4 дюйма. Крепление плат форм-фактора ВТХ к шасси будет производиться с помощью модуля SRM (Support and Retention Module).

Сам SRM-модуль обеспечивает поддержку оптимального режима охлаждения компонентов системы, особенно процессора, а кроме того, предотвращает возможный изгиб материнской платы.

Переход к форм-фактору ВТХ начался во второй половине 2006 года.

В настоящее же время активно используется форм-фактор АТХ. Именно поэтому в дальнейшем мы будем преимущественно рассматривать корпуса стандарта АТХ.

Формы корпусов:

Slimline (тонкий) – по своему строению принадлежит к компактным корпусам. Они незаменимы там, где дорог каждый сантиметр рабочего стола. В таком корпусе использовано фактически все внутреннее пространство. И хотя конструкция корпуса экономит место, при необходимости замены составного элемента приходиться разбирать практически весь системный блок.

Desktop (письменный стол) – до недавнего времени наиболее часто применяемый корпус. Самый большой недостаток – они занимаю много места на рабочем столе. Как правило ширина таких корпусов около 45 см, а высота – около 20 см.

Tower (башня) – значительно экономит место на рабочем столе. Грубо говоря, это Desktop поставленный набок. Существует несколько модификаций таких корпусов отличающихся друг от друга по высоте: Mini-Tower (около 40 см. в высоту), Midi-Tower (около 50 см.), Big-Tower (около 60 см.).

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:

- полноразмерный (big tower);

- среднеразмерный (midi tower);

- малоразмерный (mini tower).

Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Корпус типа АТХ

В июле 1995 года корпорацией Intel была предложена новая спецификация на конструкцию корпуса PC (и материнской платы). В настоящее время эта спецификация принята всеми ведущими производителями PC. Появление спецификации АТХ обусловлено, с одной стороны, повышением требований к скорости работы процессора и, соответственно, теплорежиму внутри корпуса, а также увеличению количества микросхем на материнской плате (появление систем all-in-one, то есть когда на материнской карте интегрированы видео и звуковые карты, контроллеры приводов и др.). С другой стороны, появились требования более удобного и простого доступа к внутренним элементам PC. Если вы открывали крышку корпуса PC и устанавливали новые компоненты (карты расширения, винчестер и др.), то наверняка столкнулись с массой неудобств: кабели периферийных устройств перекрывают доступ к модулям памяти, CPU блокирует возможность установки полноразмерных карт в слоты расширения и пр.

Согласно стандарту АТХ материнская плата развернута на 90°, вследствие чего все слоты расширения становятся пригодными для использования полноразмерных плат, a CPU оказывается под блоком питания, и вентилятор блока питания дополнительно обдувает процессор.

Внешне корпус АТХ похож на корпус типа Desktop и Tower, однако:

- корпус АТХ оборудован новым блоком питания, отличающимся от своих предшественников размерами, конструкцией и наличием нового разъема для подключения к материнской плате;

- все слоты расширения поддерживают полноразмерные платы;

- наличие интегрированных портов уменьшает количество кабелей и проводов внутри корпуса, что облегчает доступ к компонентам материнской платы;

- все порты ввода/вывода располагаются на одной стороне материнской платы в один ряд и выходят на заднюю стенку корпуса (здесь же могут размещаться видео, аудио и игровой порт);

- разъёмы интерфейсов дисководов и винчестеров расположены рядом с посадочными местами для 3,5" приводов, следовательно, можно использовать более короткие кабели.

В настоящее время появилось большое количество ATX-корпусов типа Desktop, Mini-Tower, Tower.

Классификация корпусов компьютеров согласно международной спецификации

Прежде всего, по своему назначению все корпуса можно условно разделить на следующие типы:

- корпуса для домашних игровых ПК;

- корпуса для домашних универсальных ПК;

- корпуса для домашних мини-ПК;

- корпуса для мультимедийных центров (Entertainment PC);

- корпуса для офисных ПК;

- корпуса для рабочих станций.

Каждая категория корпусов имеет свои индивидуальные особенности, которые мы рассмотрим далее.

Наиболее важные критерии, по которым можно судить о функциональности корпуса и его пригодности для того или иного ПК:

- объём корпуса и его импеданс;

- толщина стенок корпуса;

- количество отсеков для установки устройств с форм-фактором 5,25 дюйма;

- количество отсеков для установки устройств с форм-фактором 3,5 дюйма;

- количество установочных мест для жёстких дисков;

- способы крепления жёстких дисков;

- количество установочных мест для вентиляторов и их типоразмер;

- возможность вывода U SB-портов, портов Fire Wire на лицевую панель корпуса;

- наличие вентиляционных отверстий на передней панели корпуса;

- характеристики блока питания.

Объём корпуса во многом определяет его импеданс и, соответственно, эффективность системы теплоотвода, которую можно реализовать в корпусе.

Толщина стенок корпуса, а также толщина металла несущей рамы определяет акустические характеристики корпуса. При достаточной толщине металла (и менее 0,8 мм) резко снижается уровень шума и практически отсутствует вибрация. Дешёвые корпуса изготавливаются из стали толщиной 0,5-0,6 мм (почти жести), и их стенки легко входят в резонансную вибрацию.

Количество отсеков для установки устройств с форм-фактором 5,25 дюйма определяет то количество устройств, которые вы сможете установить в корпус П К таким устройствам относятся CD- и DVD-приводы, а также специализированные планки, например планка управления звуковой картой или планки, на которую выводятся рукоятки управления скорости вращения вентиляторов и др. Кроме того, в эти отсеки устанавливаются системы жидкостного охлаждения.

Количество отсеков с форм-фактором 3,5 дюйма также играет достаточно важную роль. В эти отсеки устанавливаются дисководы для гибких дисков, карт-ридеры и различные контрольные панели управления.

Количество установочных мест для жёстких дисков – это очень важная характеристика корпуса. Желательно, чтобы диски устанавливались в специализированной съёмной корзине, это облегчает их монтаж.

Кроме того, важным обстоятельством является способ крепления жёстких дисков. Чаще го для крепления жёстких дисков к шасси корпуса используются просто к ки. В некоторых случаях для установки жестких дисков предусматриваются резиновые демпферы, предотвращающие прямой контакт жёсткого диска с и корпуса, что важно при создании малошумных ПК, поскольку в этом случае исключается вибрация шасси корпуса при вращении двигателя жёсткого диска.

От количества мест для размещения вентиляторов внутри корпуса и их типоразмера зависит эффективность системы теплоотвода.

Следующий момент - это возможность вывода разъёмов USB и IEEE-1394 на лицевую панель. В противном случае, при временном подключении устройств с соответствующим интерфейсом, таких как флэш-память, можно столкнуться со множеством трудностей.

Блок питания, который, как правило, продается вместе с корпусом ПК, также очень важен. Основная его характеристика - это мощность, которая должна соответствовать количеству устройств, устанавливаемых в ПК.

В принципе, запас по мощности никогда не помешает. Кроме того, именно блок питания, а точнее количество разъёмов (молексов), определяет, сколько именно дополнительных устройств может быть расположено внутри ПК. Некоторые блоки питания оснащены разъёмами питания для подключения жёстких дисков с интерфейсом SATA, что также крайне удобно.

Рассмотрим конкретные примеры выбора корпусов для различных типов компьютеров.

Корпуса для домашних игровых ПК

Корпуса для домашних игровых ПК - это самая дорогая категория корпусов на рынке. Стоимость такого корпуса - не менее 100 долл. США.

Эти корпуса имеют тип башни, и если считать, что все корпуса типа башни можно разделить на четыре подтипа (микро (micro), мини (mini), миди (midi) и полная (big)), отличающихся по высоте, то корпуса для игровых ПК относятся к типу полной башни.

Корпуса для домашних игровых ПК рассчитаны на высокопроизводительные ПК (к коим относятся игровые системы), а потому основное внимание в этих корпусах уделяется возможности создания эффективной системы охлаждения. Кроме того, немало внимания в таких корпусах уделяется и молдинговому оформлению, как-то: боковые стенки с прозрачными окошками, дисплеи мониторинга на лицевой панели корпуса и т. д. Поэтому корпуса для игровых ПК должны обладать низким импедансом (то есть быть достаточно просторными внутри).

Количество дополнительных вентиляторов с типоразмером 92 или 120 миллиметров, которые можно установить в такой корпус, должно быть не менее четырех. Один из них (вытяжной) в обязательном порядке располагается на задней панели корпуса, второй вентилятор (или даже два параллельных) устанавливается на передней панели корпуса (работает на вдув). Кроме того, предусматривается вентилятор на боковой панели корпуса напротив расположения кулера процессора (работает на вдув).

Стенки корпуса игрового ПК должны иметь толщину не менее 0,8 мм. Количество отсеков для установки устройств с форм-фактором 5, 25 дюйма в корпусе игрового ПК должно быть не менее трёх (лучше четыре), а количество отсеков для установки устройств с форм-фактором 3, 5 дюйма, как минимум два.

Если же говорить о форм-факторе материнских плат, которые могут быть установлены в такие корпуса, то это полноформатный АТХ.

Количество установочных мест для жёстких дисков в игровом ПК должно быть не менее четырех. Дело в том, что даже если не планируется создание RAID-массивов с большим количеством дисков, для улучшения импеданса корпуса и повышения эффективности теплоотвода от жёстких дисков желательно размещать их как можно дальше друг от друга. Поэтому в том случае, когда устанавливается всего два жёстких диска, требуется как минимум четыре места для их размещения.

Блок питания игрового компьютера должен обладать мощностью как минимум 420 Вт. В противном случае сочетание высокопроизводительного процессора и мощной игровой видеокарты может оказаться проблематичным.

Корпуса для домашних универсальных ПК

Корпуса для домашних универсальных ПК - это наиболее распространённая категория корпусов на рынке. По своему типу - это мини- или миди- башни. Учитывая, что универсальным домашним компьютерам не требуется такая высокая производительность, как игровым ПК, потребляемая ими мощность меньше, а следовательно, и система теплоотвода может быть не такой эффективной, как в игровых ПК. Более того, универсальные домашние компьютеры могут быть малошумными, и именно возможность построения малошумных ПК на базе этих корпусов является основополагающим фактором в дизайне таких корпусов.

Итак, в сравнении с корпусами для игровых ПК, корпуса для универсальных домашних компьютеров меньше в объеме, однако должны быть выполнены из металла толщиной не менее 0,8 мм. В корпусе должны быть предусмотрены места для дополнительных вентиляторов (одно спереди и одно сзади). Кроме того, в таком корпусе следует предусмотреть три отсека для установки устройств с форм-фактором 5,25 дюйма и один - два отсека для установки устройств с форм-фактором 3,5 дюйма.

В универсальные корпуса также устанавливаются материнские платы с форм-фактором АТХ.

В корпусе для универсального ПК должно быть не менее двух установочных мест для жестких дисков, а мощность блока питания в таком корпусе - 350-420 Вт.

Корпуса для домашних мини-ПК

Корпуса для домашних мини-ПК в полной мере соответствуют слову «мини». Это компактные, тонкие корпуса, которые могут быть расположены как вертикально, так и горизонтально. Учитывая малую толщину корпуса, оптический привод в таких компьютерах может располагаться вертикально (при вертикальном расположении корпуса).

Такие корпуса ориентированы на использование материнских плат с форм-фактором microATX. Возможности по масштабировании мини-ПК практически отсутствуют. Кроме того, учитывая высокую плотность размещения внутренних компонентов ПК, говорить о возможности создания высокоэффективной системы теплоотвода (а значит, и возможности создания высокопроизводительных ПК) в таких корпусах не приходится.

Блоки питания в корпусах для мини-ПК являются частью платформы, и, как завило, речь идет о блоках питания с нестандартными размерами, что является одним из самых слабых мест таких корпусов. Если блок питания выйдет из роя, то заменить его будет проблематично.

Корпуса для мультимедийных центров

Корпуса для мультимедийных центров (как и сами центры) пока еще мало распространены на нашем рынке. Мультимедийные центры, также называемые Enter-inment PC или ПК для домашнего кинотеатра (Home Theater PC, (НТРС), представляют собой особый класс компьютеров, основное назначение которых - это замена бытовой техники.

По своему внешнему виду такие компьютеры неотличимы от бытовых DVD-проигрывателей и музыкальных центров. Собственно, отдельно корпуса для мультимедийных ПК не продаются. Речь идет о платформах или barebone-системах.

Такие платформы включают в себя (кроме корпуса) материнскую плату с нестандартным форм-фактором), блок питания и систему охлаждения, включая кулер, для процессора.

Корпуса для офисных ПК

Корпус для офисного ПК - это, как правило, корпус типа миди- или мини-башни. Офисному компьютеру не нужна высокая производительность и возможность масштабируемости. Поэтому в корпуса для офисных ПК чаще всего устанавливаются материнские платы с форм-фактором microATX.

В таком корпусе должно быть один- два отсека для установки устройств с форматором 5,25 дюйма и один отсек для установки устройств с формфактором дюйма. В корпусах для офисных ПК могут быть предусмотрены места для установки вентиляторов, но, как правило, речь идет только об одном вентиляторе, устанавливаемом на задней стенке корпуса. В офисные ПК устанавливается всего один жёсткий диск, поэтому в корпусах предусматривается два места для жёстких дисков. Мощность блока питания в таком корпусе составляет приблизительно 250-350 Вт.

Корпуса для рабочих станций

Рабочие станции - это специализированные, высокопроизводительные ПК. Типичным примером рабочей станции является графическая станция. Чаще всего рабочие станции представляют собой двухпроцессорные системы, а потому корпуса для рабочей станции - это, как правило, серверный корпус с возможностью решения в нём двухпроцессорной материнской платы.

Учитывая, что нет четких стандартов в отношении типоразмеров двухпроцессорных материнских, возникает проблема совместимости материнских плат с различными типами серверных корпусов. Поэтому либо производители корпусов указывают, с какими платами совместим тот или иной корпус, либо продают платформу, включающую в себя корпус с блоком питания и системную плату.

Рабочая станция представляет собой высокопроизводительную систему, поэтому основное внимание уделяется эффективности системы теплоотвода. Поэтому такие корпуса оснащаются большим количеством (более четырёх) дополнительных вентиляторов (нередко с возможностью горячей замены) и специализированными кожухами, выполняющими роль воздушных труб. Такие корпуса создают довольно высокий уровень шума.

В корпусах для рабочих станций можно использовать специализированные корзины для установки жёстких дисков и устанавливать более десяти дисков.

Блоки питания в корпусах для рабочих станций являются неотъемлемой частью корпуса. Их мощность может составлять до 700 Вт и даже более, причем нередко используются не один, а два спаренных блока питания с безынерционным переключением при выходе из строя одного блока питания.

Конечно, в силу своих габаритов и стоимости (такие корпуса стоят более $500), такие корпуса используются только в корпоративном сегменте.