В данной статье речь пойдет о нестандартных материнских платах, инновациях, которые внедряли производители в свои продукты, а также направлениях, разработанных в прошлом веке, и результатах их трансформации в нынешнее время в современные системные платы.
Забегая вперед скажем, что основное внимание в рамках нового материала будет уделено мощности, звуку и дизайну моделей прошлых поколений.
Любому процессору нужно специальное питание, которое должно обеспечить его рабочим и безопасным напряжением. На первых платах регулятор напряжения CPU (Voltage Regulator Module, VRM) иногда устанавливался в материнскую плату в виде отдельного модуля. Такие внешние VRM можно было встретить на системных платах с разъемами Socket 3, 8 и других.
Основное назначение VRM заключается в формировании нужного напряжения/напряжений для питания процессора. Раньше, в доцифровую эпоху, регулировка напряжения на ЦП заключалась в подаче одного-единственного значения, например 5 В, 3.3 В, 2.2 В и так далее. В настоящее время современный процессор во время повседневной работы может переходить в различные рабочие стадии (или состояния), каждая со своим специальным напряжением. Этим теперь занимается электроника.
Если взглянуть на современную материнскую плату, то вокруг разъема процессора можно увидеть сложную многофазную систему питания CPU, куда входят полимерные конденсаторы с повышенным сроком службы, полевые транзисторы с низким сопротивлением, дроссели с ферритовым сердечником и прочие компоненты, которые вместе и составляют преобразователь питания.
Или вот еще один современный вариант:
Думаю, все помнят революционные в этом плане процессоры семейства Haswell с интегрированным под крышкой регулятором напряжения? Габариты интегрированного VRM составляют всего-навсего 13 x 8 мм. Данный iVRM состоит из 20 ячеек, размер каждой составляет 2.8 кв. мм.
Несмотря на эти миниатюрные размеры, каждая ячейка включает 16 независимых силовых фаз и способна выдерживать силу тока равную 25 А. Проще говоря, стильно, мощно и современно. Но на данном этапе развития Intel отказалась от iVRM, хотя в будущем возможно вернется к этой технологии. А раньше было по-другому, никаких твердотельных конденсаторов и цифровых микросхем управлением питания.
Начнем с материнской палаты производства ECS модель UM8810PAIO, Socket 3. Перед нами, можно сказать, обычная системная плата, поддерживающая 486-е процессоры всех производителей. Но с одной особенностью – внешним VRM.
Без этого VRM на процессор подается одно-единственное напряжение, равное 5 В. Этого достаточно для ранних версий 486-х, например для ЦП Intel 486DX2 с частотой 25-66 МГц, а вот для Intel 486DX4 100 МГц уже многовато, поскольку 486DX4 производились по более тонкому техпроцессу и требовали пониженного напряжения 3.3 В.
Как раз для поддержки более современных процессоров в плату устанавливался отдельный выносной модуль VRM. Выбор нужного напряжения осуществлялся с помощью перемычки, как и всё, на такого рода материнских платах.
Мода на внешние VRM сохранилась и далее. Данные модули широко применялись в серверном сегменте. Например, вот так выглядит VRM, установленный в системную плату Socket 8.
А вот так – сам разъем для VRM:
Прогресс не стоял на месте, VRM становились все более сложными и увеличивались в размерах. Ниже на снимке представлены оба варианта VRM для сравнения.
Тем не менее, применение внешних VRM не стало стандартом, скорее исключением.
Но история развивается по спирали, и компания Gigabyte в начале нынешнего века начала использовать в своих моделях новую запатентованную технологию – Dual Power System (DPS), суть которой заключалась в использовании внешнего усиленного VRM. Он увеличивал количество фаз вдвое по сравнению с материнскими платами других производителей.
К слову, тогда в начале 2000-х слово «Dual» было магическим, как сейчас RGB. Появление первых чипсетов, дающих возможность использовать DDR первой версии в «дуальном» режиме, предоставило первую связку «Dual DDR», использование сразу двух микросхем BIOS – технологию «Dual BIOS», ну а «Dual Power System» венчал вершину этой двойной фишки.
Такой модуль DPS устанавливался в материнскую плату Gigabyte GA-7NNXP (Socket 462), чипсет NForce2 Ultra, и оснащался голубой подсветкой вентилятора. Ниже на снимке продемонстрирован специальный разъем под «картридж» для модуля DPS.
Сама же модель Gigabyte GA-7NNXP выглядела следующим образом:
Gigabyte и далее продолжила выпускать новые модели материнских плат на новых сокетах и чипсетах с усиленным DSP питанием. Например, для Pentium-4 на Socket 478 была выпущена модель GA-8INXP, для Socket 754 – GA-K8VNXP, для Socket 939 – GA-K8NSNXP-939, для Socket LGA775 – GA-8N-SLI Pro/Royal и другие.
По мере развития технологии Dual Power System развивался и сам модуль DPS. Например, таким он был для моделей плат на Socket LGA 775:
Основное отличие от предыдущей версии кроме увеличения мощности – замена вентилятора с подсветкой на тепловую трубку. Думаю, все помнят, что расцвет применения производителями тепловых трубок выпал как раз на период царствования Socket LGA 775, но об этом ниже. Ниже на фото можно увидеть модуль DPS для Socket 939:
Если присмотреться, данный «золотой» модуль выполнен не в виде отдельной платы, а интегрирован в материнскую плату. На этом развитие внешнего дополнительного питания Dual Power System (DPS) у Gigabyte завершилось.
С точки зрения целесообразности проще развести все основные элементы питания процессора на материнской плате, но бывают и исключения. Такое исключение может возникнуть, когда размер печатной платы не позволяет разместить внушительный VRM. Если первые модели Gigabyte выпускались в форм-факторе ATX, то следующие необычные системные платы гораздо меньшего размера.
Следующим производителем, решившим нестандартно подойти к внешней силовой системе питания материнских плат, стала компания ASUS с новой линейкой моделей серии Republic of Gamers формата Mini-ITX – Maximus Impact. Сам стандарт Mini-ITX устанавливает размер платы 170 х 170 мм, что сильно ограничивает функциональные возможности таких плат, не исключая использование самой простой схемы питания CPU. Но инженерам ASUS удалось реализовать в линейке Maximus Impact функциональность, не уступающую стандартным решениям и даже превзойти их по ключевым характеристикам.
Подсистема питания первой системной платы ASUS Maximus VI Impact на LGA 1150 (чипсет Intel Z87) для процессоров Intel Haswell не располагается на основном текстолите материнской платы, получив внешнее исполнение в виде отдельной платы (Impact Power). И она ничем не уступает по характеристикам полноценным модулям питания плат стандарта ATX. Impact Power предоставляет в распоряжение пользователя полноценные восемь фаз, формирующих напряжение на центральном процессоре, и еще два отдельных канала, отвечающих за электропитание модулей памяти.
В цепи VRM используются дроссели BlackWing Choke, способные работать с токами до 60 А, а также емкости Black Metallic с увеличенным (в режимах с повышенной температурой) сроком жизни.
Всего на данный момент выпущено три модели серии ASUS Maximus Impact. Последняя в данной линейке – Maximus VIII Impact на чипсете Intel Z170 для процессоров Intel Skylake.
Питание процессора осуществляется по прежней усиленной восьмифазной схеме для CPU и памяти. Сам преобразователь основан на цифровом ШИМ-контроллере со встроенной подсистемой управления энергопотреблением DIGI+ VRM. Ревизия платы питания Impact Power добралась до третьей версии.
Несмотря на то, что линейка системных плат Republic of Gamers продолжает развиваться, больше моделей плат формата Mini-ITX в серии Maximus Impact выпущено не было.
Еще одним подходом к улучшению мощностных характеристик материнских плат можно считать замену электролитических конденсаторов на твердотельные. И здесь стоит вспомнить об одной уникальной модели производства легендарной DFI. Речь идет о системной плате на чипсете Nvidia nForce4 SLi — DFI LANParty Venus nF4 SLI-DR Expert.
Не побоюсь это озвучить, но она является лучшим оверклокерским инструментом для разгона всех процессоров AMD на Socket 939. Предыдущие модели DFI серии Lanparty и так снискали любовь оверклокеров всего мира, поскольку позволяли выжимать из процессора и оперативной памяти все до последней капли производительности.
Модель Venus была представлена на выставке CeBIT 2006 к 25-тилетию основания компании и вышла лимитированным тиражом (всего 1000 экземпляров). Плата поставлялась в большом черном боксе на защелках, как для хранения украшений.
Данная модель базируется на PCB предшественницы – SLI-DR Expert, но за исключением двух особенностей. Была модернизирована BIOS материнской платы, которая расширила оверклокерскую функциональность, и (что самое отличительное) заменены все электролитические конденсаторы на твердотельные алюминиевые японского производства.
На DFI LANParty Venus nF4 SLI-DR Expert было установлено много мировых рекордов, включая разгон по частоте оперативной памяти стандарта DDR1.
Переходим от мощности качественной к количественной и более современной. MSI Big Bang Marshal – уникальная материнская плата, выпущенная почти семь лет назад для процессоров Intel Sandy Bridge, и оснащенная восьмеркой слотов PCI Express. На мой взгляд, для «шахтеров» она и сейчас представляет определенный интерес
В основе модели лежит чипсет Intel P67 Express, а за такое количество разъемов PCI Express отвечает дополнительная микросхема Lucid Hydra (Lucid LT22102). Материнская плата MSI Big Bang Marshal позволяет задействовать сразу все восемь порты PCI Express второй версии, при этом возможна работа по формуле x8+x8+x8+x8 + x1+x1+x1+x1.
Но на этом «мощь» данной платы не заканчивается. Она несет на борту сразу три копии BIOS, по этому показателю даже Gigabyte с технологией Dual BIOS осталась позади. Правда, у MSI микросхем всего две, а не три. Дело в том, что в одной микросхеме увеличенного объема хранятся сразу две копии BIOS, а во второй – еще одна.
Подсистема питания MSI Big Bang Marshal насчитывает 24 фазы с использованием танталовых и пленочных конденсаторов и способна выдерживать нагрузку более 900 Вт. Не обделена она и разъемами USB, суммарное количество портов стандартов 2.0 и 3.0 доходит до 20. У платы есть и другие интересные особенности, например, выносной оверклокерский проводной пульт с LCD экраном и многое другое.
Следующий, еще более современный экспонат – это материнская плата ASRock Z87 Extreme11/ac. Она предназначена для процессоров Intel семейства Haswell и основана на чипсете Intel Z87.
При близком рассмотрении в глаза бросаются лишь семь слотов PCI Express, способных приютить четыре видеокарты в одном из режимов (4-Way-SLI либо CrossFireX с рабочей скоростной формулой x8+x8+x8+x8), усиленная подсистема питания, насчитывающая 12 фаз, 17 разъемов USB обоих стандартов, пара портов Thunderbolt, пара сетевых портов Gigabit Ethernet, пара mSATA, скоростной Wi-Fi и многое другое. Модель предлагает практически исчерпывающие возможности в плане расширения и разгона, но самое главное – ко всему этому прилагается еще и суммарно 22 порта SATA/SAS. Подарок для мастеров «бэкапа».
Последней же материнской платой, олицетворяющую чистую мощность, в рамках данной статьи станет Gigabyte GA-Z97X-SOC Force LN2.
Вы не найдете у нее большого числа дополнительных контроллеров и разъемов, как у предыдущих плат. Кроме того, здесь всего два слота для оперативной памяти, максимально приближенных к разъему CPU, практически лишенное наборных компонентов околосокетное пространство, усиленная PCB с двумя медными слоями для лучшего теплоотвода, усиленная подсистема питания с применением твердотельных конденсаторов с ультра низким сопротивлением, позолоченные контакты разъема LGA 1150, кнопочная панель OC Touch, позволяющая на лету менять любые настройки системы.
Вдобавок нет на этой модели и крепежных отверстий вокруг сокета для установки воздушного или водяного охлаждения, они попросту не нужны – материнская плата предназначена исключительно для экстремального разгона и получения максимальных результатов с применением жидкого азота. Мощь в чистом виде и ничего лишнего!
В завершении остается лишь упомянуть процессоры Intel из серии Overdrive, которые позволяли на материнских платах, лишенных функции апгрейда VRM, устанавливать более быстрые и современные экземпляры. Дело в том, что VRM модуль находился непосредственно на корпусе CPU и понижал высокое напряжение, подававшееся системной платой на ядро процессора, до нужного рабочего напряжения.
Вот так выглядит один из представителей Pentium MMX Overdrive 166 МГц со снятым кулером и без.
На снимке отчетливо видна зеленая PCB, на которой размещен VRM, понижающий напряжение с 5 В до 3.3 В. Процессоры Intel Haswell кажутся в этом плане их далекими родственниками.
Не всегда звуковые карты были частью материнских плат и не все пользователи разделяют точку зрения, что встроенный звук это хорошо. Для кого-то эталоном звучания была, к примеру, звуковая карта Creative с шильдиком «Gold».
А кто-то прекрасно обходился (да и по сей день обходится) функциональностью интегрированного звукового кодека. Но из любого правила есть исключения, были они и у производителей материнских плат, стремившихся сделать встроенный звук лучше дискретного. Что из этого получилось? Разберемся на нескольких примерах.
Один из ведущих тайваньских производителей, компания AOpen, для любителей теплого лампового звука выпустил целый ряд системных плат с вакуумным ламповым стерео-усилителем для процессоров Pentium-4 в конструктиве Socket 478.
Перечислим выпускавшиеся модели: AX4GE-Tube, AX4PE-Tube, AX4GE Tube-G и AX4PE Tube-G. Разница была лишь в установленном чипсете Intel 845, а суффиксы PE и GE означали, какая версия чипсета используется со встроенной графикой либо без и с дополнительным IDE контроллером Promise SATA/ATA 133 либо нет.
Модель AX4B-533 Tube построена на базе чипсета Intel 845E. Кстати, сама вакуумная лампа российского производства. За качество звучания отвечает обычный AC'97 кодек производства Realtek – модель ALC650.
Наличие больших конденсаторов по обеим сторонам лампы обязано ее высокому напряжению, которое может достигать 400 В. Крепление лампы получило съемный механизм, так что производитель позаботился о замене лампы на любую другую или аналогичную. Стоила ли игра свеч? Ответ отрицательный, использование дешевого AC'97 кодека и обычных компонентов в звуковой подсистеме сделало платы скорее маркетинговым решением, нежели аудиофильским.
Но компания на этом не остановилась и спустя какое-то время анонсировала новую материнскую плату для процессоров AMD Athlon64 (Socket 754) – AK86 Tube. На этот раз для усиления звука уже в формате 5.1 решено было использовать сразу три вакуумных лампы и все тот же AC'97 кодек Realtek ALC650. Чуда по-прежнему не состоялось, и на качество звучания количественные характеристики повлияли несильно, зато красиво!
С постепенным развитием технологий развивался и компьютерный звук. На смену AC'97 кодеку пришла эра HD Audio. Новым производителем, привлекшим внимание компьютерных любителей музыки, стала еще одна тайваньская компания Biostar.
Она решила привлечь внимание меломанов к своим неординарным материнским платам, выделив отдельную серию моделей Hi-Fi для различных процессорных сокетов.
На данный момент «аудиофильские» системные платы Hi-Fi серии доступны для процессоров в исполнении: FM2/FM2+, LGA 1155, 1150, 1151 и даже AM4. Все семейство объединяет одно: использование лучших кодеков Realtek HD с высокими параметрами соотношения сигнал/шум, наличие усилителей и предусилителей (в зависимости от версии), экранирование аудиокомпонентов от высокочастотных наводок со стороны материнской платы, использование отдельной зоны PCB для расположения аудиокомпонентов, использование специальных конденсаторов, уменьшающих искажения и расширяющих диапазон воспроизводимых частот, а также других фирменных технологий Biostar, призванных сделать звук ярче и чище.
На фотографиях ниже представлены звуковые составляющие таких решений.
Судя по многочисленным обзорам, компании Biostar удалось лучше реализовать встроенный звук для конечного потребителя, чем Aopen. Весь этот звуковой антураж не для галочки и может использоваться по назначению.
Заканчивая «музыкальный» раздел данной статьи, остановимся на материнских платах Gigabyte Gaming. В некоторых моделях, например, таких как Gigabyte GA-Z170X-Gaming G1, Gigabyte Z170X-Gaming 7 или Gigabyte Aorus Z270X Gaming 8, можно встретить даже лучшие современные звуковые составляющие.
В том числе специальный звуковой четырехъядерный процессор Creative Sound Core3D, сменные операционные усилители Burr Brown, экранированную разводку аудиокарты на уровне PCB, специальные аудио-конденсаторы, специальные позолоченные порты USB 2.0 на панели ввода/вывода с функцией USB DAC Up (обеспечивающей стабильное и качественное питание звуковых карт USB) и другие технологические новшества.
И все это сделано для полного погружения слушателя или игрока в насыщенную звуковую атмосферу.
В последнее время производители уделяют много внимания дизайну материнских плат Если взглянуть на современную модель, ее будет сложно отличить от новогодней елки, оно и понятно – главный тренд настоящего времени это RGB-подсветка. Причем подсвечивается практически все, что возможно. Достаточно посмотреть на Gigabyte Aorus Z270X Gaming 8 из предыдущего раздела.
Но так было не всегда, давным-давно, еще в прошлом тысячелетии, системные платы были однотипными и лишенными каких-либо отличительных черт, как правило, с PCB темно-зеленого либо грязно-желтого цвета. А все потому, что боковые прозрачные окна корпусов еще не получили такого распространения. Пусть это отчасти и шутка, но в каждой шутке есть доля правды. Как всегда, из любого правила есть исключения, на них я и остановлюсь.
AOpen AX3SP Pro Che Che Edition (Socket 370, чипсет Intel 815EP). Модель характеризуется необычным дизайном и расцветкой, белые смайлики, розовые слоты расширения, выглядит все это необычно.
Для усиления эффекта AOpen выпустила отдельную систему охлаждения, покрашенную в розовый цвет со смайликом по центру вентилятора, а также специальную версию видеокарты AOpen PA256 Deluxe II на базе графического процессора GeForce2Pro.
Вот так зарождался моддинг в промышленном масштабе. Видимо, раньше фиолетовый/пурпурный цвет был в тренде, как сейчас белый, либо следующий производитель материнских плат – компания Soltek уж очень его любила, так как у нее есть масса моделей с аналогичной цветовой гаммой PCB и элементов.
Ниже на фото Soltek SL-86SPE-L (Socket 478, чипсет i865PE).
Для любителей «золота» в арсенале компании была специальная плата 75FRN2-L «Golden Flame» (чипсет nVidia nForce II). Для нее окошко в корпусе было просто необходимо.
Возвращаясь к современному белому цвету, необходимо упомянуть, что попытки создать чисто-белую PCB были и ранее, но перед производителем возникал ряд трудностей, от подбора белоснежных пластиковых элементов материнской платы, будь то слоты расширения или слоты для оперативной памяти, до потемнения текстолита в местах интенсивного нагрева, VRM зоне и прочих.
Наиболее интересным ранним экземпляром первой «белоснежки» была ABIT ST6E-RAID Casper (Socket 370, чипсет Intel 815E-B).
Затем данный цвет активно начала использовать компания Sapphire в своей линейке материнских плат «Pure Innovation» для процессоров AMD в исполнение Socket AM2.
Как видно по снимку, идеально белой платы получить не удалось. Из современных производителей лучше всего, на мой взгляд, это удалось компании MSI с линейкой белоснежных плат «Arctic» и производителю видеокарт Galax/KFA2 с серией Hall of Fame (HOF).
Но не только цвет играл ключевую роль в дизайне. В определенный промежуток времени, а если быть точнее, в эпоху расцвета LGA 775 (2007-2008 годы) радиатор чипсета, VRM и прочие мелкие радиаторы изготавливались из чистой меди, плюс добавлялись тепловые трубки, которые играли ключевую роль в общем декоре.
В эти годы пришелся мировой пик добычи и потребления меди для радиаторной промышленности (1.5% мировой добычи), а также массивных радиаторов причудливых форм за всю историю «материностроения». Каждый уважающий себя производитель старался сделать радиатор массивнее, чем у конкурента, по максимуму использовать количество тепловых трубок и придать всему этому неповторимый вид. Приведем лишь самые совершенные формы.
MSI P35 Platinum / MSI P35 Platinum Combo:
MSI P45 Platinum:
Gigabyte GA-P35-DQ6:
Gigabyte GA-EP45-Extreme:
DFI LP UT X58-T3EH8:
ASUS P5K3 Premium:
ABIT IP35 Pro:
Foxconn Mars:
Были, конечно, и другие системные платы с аналогичными системами охлаждения и, как видите, производители не скупились тогда использовать медь для лучшего теплоотвода. Что ж, фраза про «1.5% мировой добычи» меди для радиаторов была шуткой. Так сказать, проверка на внимательность ;)
После тяжелых медных радиаторов, с приходом более экономичных ЦП и переездом основной системной логики, расположенной ранее на материнской плате, в ядро процессора, чипсеты перестали сильно нагреваться и надобность в таких массивных радиаторах отпала. Маркетологам нужно было придумать что-то еще, чтобы заинтересовать потребителя.
Новыми трендами стали «пистолетики», «пулеметики», «гранаты» и прочее тяжелое вооружение милитаристской тематики. И поскольку история имеет свойство повторяться, в будущем нас могут ждать после RGB подсветки «бластеры» и «световые мечи». Хотя данную идею уже переняли разработчики видеокарт. Пока же вспомним былых героев.
Для примера, на фото Gigabyte G1.Sniper 2:
В основном такими делами занималась Gigabyte в сериях материнских плат Sniper, Killer и Assassin.
Не отставала в этом вопросе и MSI на примере материнской платы MSI Big Bang XPower II. Пулемет и патроны прилагаются!
Милитаристский стиль в случае ASUS воплотился в полную броню, так на свет появилась первая модель ASUS Sabertooth P67, за которой последовали и другие представители, закованные в броню.
А если к ASUS Sabertooth добавить камуфляж, то могло получиться и вовсе так:
Конечно, невозможно упомянуть в рамках одной статьи все необычные материнские платы. Помимо перечисленных тенденций моды, можно вспомнить подсвечиваемые в ультрафиолете порты, необычной формы радиаторы, включая череп со светящимися глазами у Intel, наличие сразу нескольких разъемов для различных стандартов поддерживаемой памяти, информационные LCD панели и многое другое.
Все это придумано не только для того, чтобы конечному потребителю было проще сделать свой выбор, но и с целью заманить его, предоставив те фишки или технологии, которых нет у конкурентов. Впрочем, возможность выбора это всегда хорошо, не так ли?
К примеру, мне на данном этапе времени больше всего с точки зрения технологичности, дизайна и наличия практически всех современных технологий импонирует модель ASUS ROG Zenith Extreme для процессоров AMD Ryzen Threadripper.
P.S. Для развития одной идеи в рамках цикла статей о ретроклокинге требуется оверклокерская материнская плата на Socket 939 (чипсет NF4U/Sli) производства DFI, ABIT, ASUS. Желательно с поддержкой Sli. Желающих помочь прошу написать мне в ЛС на форуме.
