Специализация форм фактор определяет обязательные и опции. Форм-фактор, объем буфера и остальные характеристики HDD

Перед сборкой нового стационарного компьютера важно заранее ответить на целую серию вопросов: какая нужна система – полноформатная, компактная или сервисная, какую задачу будет выполнять уже готовый ПК, каким станет процессор и подойдет ли выбранный сокет к материнской плате, каков бюджет и нужна ли сборка прямо в магазине. И, если перечисленные параметры еще реально изменить в процессе, то уж с материнскими платами шутки плохи. Без правильной основы выбор дальнейших компонентов бесполезен и лишь уводит взгляд от самого главного. А потому важно разобраться в том, какие бывают платформы для сборки, и на каких реально сэкономить.

Форм-фактор – распространенный среди IT-оборудования универсальный стандарт, определяющий общие размеры и параметры выпускаемой техники (форма, количество и ориентация дополнительных элементов, наличие периферии). В масштабах форм-фактор определяет установленные требования к положению и наличию разъемов и интерфейсов, положение БП и количество доступных расширений для использования оперативной памяти, процессоров подходящего сокета, и видеокарт. В итоге, каждый описанный параметр всеми способами влияет и на внешние очертания подбираемого системного блока (а еще и на размеры), и на внутренние компоненты будущего ПК. А потому важно продумать каждый без исключения элемент еще до покупки.

Форм-факторы системных плат для офисных и

• Форм-фактор АТХ. Доминирующий и широко распространенный стандарт, предложенный Intel еще в начале 1995 года. Габаритные размеры – 305 на 244 мм (в дюймах – 12 x 9,6). Из плюсов – функциональное разнообразие доступных слотов, портов и интерфейсов, низкая цена даже на ATX от именитых брендов. Из минусов – жесткая привязанность к корпусам такого же стандарта. Хотя недостаток и тут не слишком серьезный – из-за подобного ограничения потенциальным покупателям наоборот не придется долго ломать голову перед покупкой, а заодно не возникнет проблем с охлаждением, ведь в широком корпусе ATX просторно и с поставленной задачей – понижением температуры процессора (жестких дисков и корпусов) – справятся даже боксовские кулеры.

• Формат FlexATX – уменьшенная с точки зрения габаритов и спецификации (229 x 191 в мм и 9 x 7,5 в дюймах) версия ATX, появившаяся на рынках с единственной целью – формально удешевить собираемые на базе постоянно обновляющихся материнских плат персональные компьютеры. Формально с поставленной задачей «новинка» справилась – из-за уменьшившихся размеров и частично исчезнувших портов, и слотов на «выходе» получались интересные, но мощные офисные ПК. Из плюсов – полная совместимость с оборудованием (корпусами и блоками питания) ATX и, если уж появилась возможность перенести материнскую плату в просторное пространство, то проблем точно не возникнет.

• MicroATX (mATX) – разработанный в 1997 году форм-фактор материнской платы с заранее определенными размерами (244 x 244 мм или 9,6 x 9,6 дюймов) и единственным отличием от «полноформатного» собрата – количеством PCI-слотов и интегрированной периферии. Как правило, MicroATX пригоден для офисной работы и едва ли справится с игровыми или сложными графическими задачами. Из плюсов – уже знакомая совместимость с корпусами и блоками питания ATX.

Форматы системных плат для серверных систем

• DTX и Mini-DTX. Экономические выгодные форм-факторы материнских плат, отличающиеся малыми габаритами (у DTX – 243,84 x 203,20, у mini-DTX – 170,18 x 203,2) и необычным подходом к «печати». Как отмечают производители при использовании типоразмера, как у DTX и Mini-DTX получается безотходное производство, ведь на лист текстолита влезает ровно четыре платы. Любопытная идея уже добралась до прилавков, но из-за малого количества слотов и сильных ограничений на подключение низкопрофильных карт, так и не обрела необходимую популярность и осталась практически безызвестной и редко используемой в широких кругах.

• Формат Mini-ITX. Материнская плата, форм-фактор которой разработан VIA Technologies по лекалам ATX, но с уменьшенными параметрами (170 x 170 мм). Главное назначение подобных платформ для сборки ПК – серверные мультимедийные и развлекательные домашние и офисные системы, где не применяются дорогостоящие компоненты (видеокарты и процессоры), а с охлаждением справятся даже крошечные кулеры (в основном охлаждение и вовсе пассивное, да и полноформатные кулеры точно не влезут в малогабаритные корпуса, разработанные под Mini-ITX). Из плюсов – широкое распространение форм-фактора, из-за чего точно не возникнет проблем с выбором (легко подобрать и ценовую категорию, и подходящие габариты).

Форматы материнских плат для компактных ПК

• Форм-фактор Extended ATX eATX. При разработке идеальных платформ для серверных компьютеров, производители пытались придумать способ размещения в одном, пусть и большом корпусе сразу несколько видеокарт, процессоров и серии планок оперативной памяти. Долгие эксперименты с формами и размерами, в итоге, и привели к появлению Extended ATX (eATX), который, пусть и не обрел окончательной популярности в мире, но задал новый стандарт для остальных. Размеры eATX – 305 x 305 мм, а, значит, ни проблем с производительностью не возникнет, ни с использованием целой стопки жестких дисков и твердотельных накопителей, мощных видеокарт и процессоров. Ну, и подумать об охлаждении тоже придется!

• Форм-фактор SSI CEB. Высокопроизводительные системы, серверы, рабочие полноформатные станции – впервые SSI CEB (Compact Electronics Bay) появился в 2005 году благодаря усилиям Intel, Dell и IBM и тут же превратился в культ: тут и поддержка нескольких процессоров, и уменьшенная стоимость материалов при разработке и печати, и гибкость итогового производства, где легко добавлять новые компоненты и менять уже имеющиеся. Кроме того, SSI CEB совместим с ATX и грамотно продуман с точки зрения температурного управления и электромагнитной интерференции.

Решения на базе жестких дисков форм-фактора 2.5" и 3.5"

Часто, вместо указания конкретного форм-фактора жёсткого диска в дюймах (а двойной кавычкой обозначается именно дюйм ), поставщики компьютерного оборудования используют аббревиатуры SFF и LFF, сокращения фраз Small Form Factor и Large Form Factor, соответственно. Нетрудно догадаться, что любые (и SATA, и SAS) жесткие диски меньшего форм-фактора 2.5" получили обозначение SFF HDD, а большего 3.5" - LFF HDD. Не секрет, что в современных высокопроизводительных жёстких дисках форм-факторов 3.5" и 2.5" производители используют пластины одинакового размера - от 2.5" HDD. Потому, зачастую, и ёмкость, и параметры производительности 2.5" и 3.5" моделей жёстких дисков одного производителя выглядят одинаково. Более того, некоторые производители объявили о прекращении производства высокопроизводительных жёстких дисков размера 3.5", оставив топовые модели HDD только в форм-факторе 2.5". Доступность высокопроизводительных жёстких дисков форм-фактора 3.5" неуклонно снижается. Исходя из реалий современного рынка, производители считают экономически нецелесообразным использование более 2-х пластин внутри одного жёсткого диска. Для справки, в жёсткий диск форм-фактора 2.5" (высотой 15мм) возможно установить до 3-х пластин, а в 3.5" HDD - до 5 пластин.

2.5" диск

3.5" диск

Что же делать тем потребителям, которые не могут или не хотят (по всевозможным причинам) использовать современные жёсткие диски форм-фактора 2.5"? Производители предлагают промежуточное решение - использование 2.5" жёстких дисков в форм-факторе 3.5". В качестве 3.5" жёсткого диска предлагается обычный 2.5" жёсткий диск, установленный на заводе производителем в специальный металлический монтажный корпус - каретку. Следует заметить, что извлечение этого жёсткого диска из монтажного корпуса у некоторых производителей несовместимо с гарантией. Из несомненных плюсов такой конструкции следует отметить то, что инженерами компаний-производителей точно просчитываются габариты и жёсткость конструкции, гарантируется стандартное для 3.5" жёстких дисков расположение разъёмов и монтажных отверстий, обеспечивается оптимальность охлаждения установленного внутрь жёсткого диска.

Если переход на меньший форм-фактор неизбежен, что даст потребителям переход на 2.5" форм-фактор жёстких дисков?
Каковы отличия, плюсы и минусы дисковых подсистем на базе жёстких дисков различных форм-факторов и сферы их применения? Двумя словами - какая разница?

Очевидно, что чем меньше габариты жёсткого диска, тем больше таких жёстких дисков должно поместиться внутрь сервера.

На сегодняшний день, в серверы для монтажа в стойку традиционно устанавливается следующее количество жёстких дисков:

В общем случае (как видно из таблицы), в серверы возможно установить в 2 раза больше жёстких дисков форм-фактора 2.5", по сравнению с серверами такого же размера, но с 3.5" жёсткими дисками.

Как уже было сказано ранее, в сегменте жёстких дисков корпоративного класса, максимальная ёмкость дисков двух различных форм-факторов - одинаковая, исходя из этого, применение дисковой подсистемы с отсеками 2.5" позволяет удвоить максимальную общую ёмкость хранилища. И даже при использовании жёстких дисков низкого ценового диапазона, в котором, на сегодня, максимальный объём жёстких дисков форм-фактора 3.5" примерно в 2 раза больше, чем у 2.5" дисков, максимальная ёмкость дисковых подсистем с отсеками разного форм-фактора будет примерно одинаковой.

В качестве дополнительного бонуса применения 2.5" жёстких дисков, очевидно, что за счёт меньших габаритов (2.5" диск меньше 3.5" диска в глубину) дисковая подсистема в сервере занимает меньший объём, что позволяет производителям немного уменьшить габариты серверов. Также следует заметить, что большинство современных SSD (твердотельных накопителей) выпускается в форм-факторе 2.5" и использование в сервере 2.5" отсеков гарантирует совместимость при установке SSD-накопителей, и, что особенно актуально, в будущем - при возможной модернизации сервера.

Для сравнения - два 2.5" жёстких диска с 10.000rpm (оборотов в минуту) корпоративного класса на хорошем RAID-контроллере превзойдут по производительности один 3.5" диск с 15.000rpm. При этом, цена двух 2.5" 10.000rpm дисков объёмом по 300GB и одного 3.5" 15.000rpm диска объёмом 600GB будет примерно одинакова.

Такой параметр как линейная скорость чтения/записи на внешних треках, теоретически, должна быть выше у жёстких дисков 3.5" чем у 2.5" (при одинаковой скорости вращения шпинделя и при одинаковой плотности записи) просто за счёт физически большего размера пластин, но в реальности отличия незначительны, так как в высокопроизводительных жёстких дисках разных форм-факторов зачастую находятся пластины одинакового размера.

В общем случае, чем больше в сервере жёстких дисков, тем больше электропотребление (более мощными должны быть блоки питания), и больше тепловыделение (более мощной должна быть система вентиляции сервера и затраты на охлаждение). Однако, по сравнению с 3.5" моделями жёстких дисков, современные 2.5" жесткие диски имеют в 2 раза меньшее энергопотребление (во всех режимах) и, как следствие, меньшее тепловыделение и затраты на охлаждение. Таким образом, сервер с 24-мя 2.5" жёсткими дисками потребляет электричества и греет окружающее пространство меньше, чем сервер с 12-ю 3.5" жёсткими дисками.

Надёжности жёстких дисков всегда уделяется большое внимание. За счёт уменьшения габаритов (и дополнительных инженерных решений) 2.5" жёсткие диски обладают повышенной устойчивостью к вибрации и механическим воздействиям. Это подтверждается самими производителями, наработка на отказ (MTBF) у последних моделей 2.5" жёстких дисков составляет 2 млн. часов, по сравнению с лучшими моделями 3.5" жестких дисков, у которых MTBF декларируется на уровне 1,3-1,6 млн. часов.

И последнее, не смотря на то, что в серверах это не актуально, но 2.5" диски производят при работе немного меньший шум по сравнению с 3.5" моделями.

В итоге, можно кратко сформулировать плюсы и минусы, а также сферы применения жестких дисков различных форм-факторов.

Преимущества жестких дисков в разных форм-факторах.

3.5" LFF - больше объём одного диска, меньше цена за гигабайт:
• при одинаковой плотности записи, на пластину большего размера помещается больше информации
• максимальная ёмкость одного HDD больше (в сегменте жёстких дисков низкого ценового диапазона)
• дешевле стоимость в пересчете на гигабайт объёма диска

2.5" SFF - больше ёмкости и производительности на единицу пространства, занимаемую сервером или системой хранения данных в стойке:
• в 2 раза больше ёмкость хранения в ограниченном пространстве - меньшие габариты и, как следствие, большая плотность ёмкости на единицу объёма пространства (Гигабайт/см.куб) или на единицу размера сервера в стойке (Гигабайт/Unit)
• выше производительность системы хранения в ограниченном пространстве - меньшие габариты и, как следствие, большая плотность ввода-вывода дисковой подсистемы на единицу объёма пространства (IOPS/см.куб) или на единицу размера сервера в стойке (IOPS/Unit)
• в 2 раза меньшее энергопотребление (во всех режимах) и, как следствие, меньшее тепловыделение и затраты на охлаждение
, модульных и блейд-серверах
• в системах с высокой производительностью дисковой подсистемы за счёт большого количества быстрых жёстких дисков -
• в системах с большим количеством RAID-групп -
• в системах с максимальной надёжностью всех компонентов -
• в системах с низким или ограниченным энергопотреблением -

Издаваемого жестким диском.

Также не обошли стороной интерфейс HDD, где было рассмотрено основные особенности и отличия интерфейса SATA и устаревшего IDE. И конечно же не забыли, пожалуй, самую главную характеристику - это объем жесткого диска .

В этом материале мы поговорим относительно оставшихся характеристик жестких дисков, которые не менее важны нежели вышеуказанные.

Форм-фактор жесткого диска

На данный момент, широко распространены два форм-фактора жестких дисков – это 2,5 и 3,5 дюйма. Форм-фактором, в большей мере, определяются габариты жестких дисков. К слову, в жесткий диск 3,5”, помещается до 5-ти пластин накопителя, а в 2,5” – до 3-х пластин. Но в современных реалиях это не является преимуществом, так как разработчики определили для себя, что устанавливать более 2-ух пластин в обычные высокопроизводительные жесткие диски – не целесообразно. Хотя, форм-фактор 3,5” совсем не намерен сдаваться и по уровню спроса уверенно перевешивает 2,5” в десктопном сегменте.

То есть для настольной системы, пока есть смысл приобретать только 3,5”, так как среди преимуществ данного форм-фактора, можно отметить более низкую стоимость за гигабайт пространства, при большем объёме. Это достигается за счет большей, по размеру пластины, которая при одинаковой плотности записи вмещает больший объем данных нежели 2,5”. Традиционно, 2,5” всегда позиционировался как форм-фактор для ноутбуков, в большей мере благодаря своим габаритам.

Существуют и другие форм-факторы. К примеру, во многих портативных устройствах используются жесткие диски форм-фактора 1,8”, но на них мы детально останавливаться не будем.

Объём кэш-памяти жесткого диска

Кэш-память – это специализированное ОЗУ, которое выступает в роли промежуточного звена (буфера), для хранения данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы непосредственно на обработку. Само наличие буфера было вызвано существенной разницей в скорости работы между остальными компонентами системы и жестким диском.

Как таковой характеристикой кэш-памяти HDD, является объем. На данный момент наиболее популярны жесткие диски с буфером 32 и 64 МБ. На самом деле, покупка жесткого диска с большим объемом кэш-памяти, не даст двухкратного увеличения производительности, как это может показаться исходя из классической арифметики. Более того, тестирования показали, что преимущество у жестких дисков с кэшем 64 Мб, проявляется довольно редко и только при выполнении специфических задач. Поэтому, по-возможности стоит приобрести жесткий диск с более объемной кэш-памятью, но если это будет идти в значительный ущерб ценнику, то это не тот параметр, на который следует ориентироваться в первую очередь.

Время произвольного доступа

Показатель времени произвольного доступа жесткого диска характеризует время, за которое винчестер гарантированно проведет операцию чтения в любом месте жесткого диска. То есть за какой промежуток времени, головка чтения сможет добраться до самого отдаленного сектора жесткого диска. Это, в большей мере, зависит от ранее рассмотренной характеристики скорости вращения шпинделя жесткого диска. Ведь, чем больше скорость вращения, тем быстрее головка может добраться до нужной дорожки. В современных жестких дисках этот показатель составляет от 2 до 16 мс.

Остальные характеристики HDD

Теперь тезисно и вкратце перечислим оставшиеся характеристики жестких дисков:

• Потребление энергии – потребляют жестки диски совсем немного. При чем, зачастую указывается максимальная потребляемая мощность, которая имеет место быть, только на промежуточных этапах работы во время пиковой загрузки. В среднем – это 1,5-4,5 Вт;
• Надежность (MTBF) – так называемое время наработки на отказ;
• Скорость передачи данных – с внешней зоны диска: от 60 до 114 Мб/c, а с внутренней – от 44,2 до 75 Мб/с;
• Количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) – у современных жестких дисков этот показатель составляет около 50/100 оп./c, при произвольном и последовательном доступе.

Вот мы и рассмотрели все характеристики жестких дисков с помощью небольшой серии статей. Естественно, что многие параметры пересекаются и, в некоторой мере, влияют друг на друга. Но, зато на основе информации относительно всех этих параметров, можно смоделировать для себя будущее устройство, и при выборе, четко понимать, какой из моделей следует отдать преимущество в вашем частном случае.

А вот такие игрушки могут получиться из старых жестких дисков, вернее из составляющих жесткого диска. К примеру, колеса сделаны из шпиндельного двигателя винчестера, который приводит в движение ось с головкой считывания.

Современные форм-факторы

ATX (англ. Advanced Technology extended) - этот форм-фактор персональных настольных компьютеров является доминирующим стандартом для массово выпускаемых, начиная с 2001 года, компьютерных систем. Он стал первым революционным изменением конструкции материнских плат. В нём сочетаются лучшие особенности стандартов Baby-AT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. Однако, необходимо запомнить, что конструкция АТХ физически несовместима ни с Baby-AT, ни с LPX. Размеры платы 12х9.6 дюйма (или 305х244 мм). По существу, ATX - это "лежащая на боку" плата Baby-AT с изменённым силовым разъёмом и другим местоположением источника питания. Данная архитектура устанавливается в системных блоках типов MiniTower и FullTower.

Впервые официальная спецификация АТХ была выпущена компанией Intel в июле 1995 года для замены использовавшейся долгое время платы AT. Системные платы ATX появились на рынке примерно в середине 1996 года и быстро заняли место ранее используемых плат Baby-AT. В феврале 1997 года появилась версия 2.01 спецификации ATX, после чего было сделано еще несколько незначительных изменений. В мае 2000 года выпускается последняя (на текущий момент) редакция спецификации ATX (содержащая рекомендацию Engineering Change Revision PI), которая получила номер 2.03. Компания Intel опубликовала подробную спецификацию ATX, тем самым открыв ее для сторонних производителей и фактически создав новый промышленный стандарт АТХ. Другие современные стандарты (Micro-ATX, Flex-ATX, Mini-ATX - см. рисунок 9) обычно сохраняют основные черты АТХ, изменяя лишь размеры платы и количество слотов расширения. В настоящее время данная архитектура является наиболее распространенным форм-фактором системных плат, рекомендуемым для большинства новых систем.

Micro-ATX (µATX, mATX, uATX) - форм-фактор материнской платы размером 9.6х9.6 дюйма (244х244 мм). Представлен корпорацией Intel в декабре 1997 года как вариант уменьшенной платы АТХ, предназначенный для небольших и недорогих систем. Используется как для процессоров архитектуры х86, так и для процессоров х64. Уменьшение форм-фактора стандартной платы АТХ привело к уменьшению размеров корпуса, системной платы и блоков питания, и, в конечном счёте, к снижению стоимости всей системы. Форм-фактор разрабатывался с учётом полной электрической и обратной механической совместимости с АТХ. Материнские платы mATX могут использоваться в корпусах АТХ, но не наоборот. При выпуске материнских плат часто выпускают на одном и том же чипсете платы как формата ATX, так и mATX, при этом различие обычно состоит в количестве PCI-слотов и интегрированной периферии. Весьма часто встречается следующее различие: платы mATX выпускаются со встроенной видеокартой, ATX -- без (mATX предполагается для офисной работы и, в основном, не рассчитан на игровое применение, требующее мощных видеокарт).

Данная спецификация была разработана компанией Intel в 1999 как замена Micro-ATX. В настоящее время актуален, но не получил популярности. Flex-ATX определяет размер материнской платы не более 9х7.5 дюйма или 229x191 мм (эта системная плата является наименьшей из семейства АТХ), а также размещение на ней не более, чем 3-х слотов расширения. Flex-ATX построен на тех же базовых элементах, что и ATX, и Micro-ATX, имеет расположение отверстий для крепежа, совместимое с Micro-ATX, блок разъёмов ввода-вывода, как у ATX и Micro-ATX, но сочетает все компоненты на меньшей площади. Подобно Mini-ITX, Flex-ATX нацелен на индустриальные компьютеры.

В отличие от довольно строгих прочих спецификаций, NLX обеспечивает производителям куда большую свободу в принятии решений. Размеры материнской платы NLX колеблются от 8х10 дюймов до 9х13.6 дюймов (203х254 и 229х345 мм). NLX-корпус должен уметь управляться как с этими двумя форматами, так и со всеми промежуточными. Особенность NLX-корпуса заключается в расположении портов USB на передней панели. Также эту архитектуру можно отличить по компоновке разъёмов портов ввода-вывода на задней панели системного блока: в левой части разъёмы располагаются в один ряд, в правой - уже в два. Низкопрофильный форм-фактор был призван заменить нестандартный LPX. Он был представлен в ноябре 1997 года и быстро завоевал популярность на рынке корпоративных настольных систем. Данная конструкция сходна с первым вариантом LPX, его можно рассматривать как улучшенную версию нестандартной LPX. Если на платы LPX нельзя было установить самые новые процессоры из-за их более крупных размеров и повышенного тепловыделения, то в разработке NLX эти проблемы прекрасно разрешены. Стандарт ориентирован на использование в низкопрофильных корпусах. Для установки карты расширений используется устанавливаемая в специальный разъём на плате "ёлочка" с множественными слотами расширений. Предусмотрен AGP, охлаждение лучше, чем у LPX. Но не смотря на все эти преимущества, формат не получил широкого распространения.

Стандарт разработан Intel в 1998 году специально для мощных серверов того времени на платформе Xeon. Несмотря на наличие к моменту появления стандарта двух других стандартов форм-факторов - АТ и АТХ, концепция которых позволяла использовать блоки питания мощности, достаточной для обеспечения нужд ПК, для мощных рабочих станций и серверов этих стандартов было недостаточно. Помимо этого, в их случае требовалась большая необходимость в обеспечении нормального охлаждения, удобной поддержке многопроцессорных конфигураций, размещении больших объёмов оперативной памяти, портов контроллеров, накопителей данных и портов ввода-вывода. В связи с этими проблемами была создана спецификация WTX, ориентированная на поддержку двухпроцессорных материнских плат любых конфигураций и различных технологий видеокарт и памяти. Эта архитектура гораздо больше плат АТХ (14х16.75 дюймов или 355.6х425.4 мм), что позволяло разместить два и более процессора. Версия 1.0 была представлена в сентябре 1998 года, а уже в феврале следующего года была разработана вторая версия (1.1). С тех пор WTX не обновлялся и его поддержка была прекращена, но архитектура распространена до сих пор.

CEB системный плата материнский чипсет

Полное название конструкции - SSI CEB (CEB - Compact Bay Specification). Это стандарт плат для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня. Плата является производной от стандарта АТХ, её габариты составляют 12х10.5 дюйма (305х267 мм). Стандарт разработан в 2005 году совместно корпорациями Intel, Dell, IBM и Silicon Graphics в рамках форума SSI (Server System Infrastructure). Последняя из трёх версий стандарта 1.1 описывается в документе Compact Electronics Bay Specification.