BTX namísto ATX: Nový začátek pro PC

Od poloviny letošního roku by měl nový form factor pro desktopy označovaný BTX začít postupně nahrazovat dosavadní s...


Od poloviny letošního roku by měl nový form factor pro desktopy označovaný BTX
začít postupně nahrazovat dosavadní standard ATX. Znamená to, že se připravují
nové základní desky, nové počítačové skříně i napájecí zdroje. Vedou tedy
investice do současných PC do slepé uličky?
Specifikace Balanced Technology Extended (BTX) s dosavadním kódovým označením
Big Water je založena na standardech, které mají v budoucnu umožnit
efektivnější vývoj PC systémů. V designu BTX jsou brány na zřetel tepelné
výdaje, spotřeba energie, vznik hluku, elektromagnetická kompatibilita i
uspořádání komponent.
Standard BTX schválený ve verzi 1.0 v září 2003 pokrývá především oblast
desktopových počítačů a kompaktních systémů, hodí se ale také jako předloha pro
velké a rozšiřitelné tower systémy. V definici standardu kladli vývojáři velký
důraz především na technologie jako PCI Express nebo Serial ATA.
Přechod na nový standard s sebou obvykle nese také nutnost výměny příslušných
komponent, a s tím související náklady a stejně tak i při přechodu na BTX bude
nezbytné některé z komponent nahradit. Vedle základní desky bude uživatel
potřebovat odpovídající skříň, síťový zdroj, jakož i vhodný systém chlazení
procesoru. První studie designu představila společnost Intel, která za
specifikací BTX stojí, na konferencích Intel Developer Forum už v září 2003 a
letos v únoru.

BTX nastupuje
S tím jak roste výkon a možnosti PC systémů, stoupá nezadržitelně i jejich
elektrický příkon, což je problematické zejména s ohledem na teplo vznikající
ve skříni díky několika hlavním zdrojům, které bývají označovány jako tzv. hot
spots typicky jde o CPU, čipovou sadu nebo grafickou kartu. Form factor BTX by
proto měl v první řadě zajistit rychlý a efektivní odvod tepla generovaného
uvnitř šasi. To ovšem vyžaduje oproti formátu ATX dosti podstatné změny v
designu, respektive layoutu desky. Na základě údajů o spotřebě komponent PC
byly navrženy různé verze form factoru BTX. Ke klíčovým cílům jeho designu
patří nízká teplota systému, stejně jako minimální hlučnost při daném objemu či
rozměrech skříně.
Podle těchto potřeb koncipovalo Form Factors Consortium (www.formfactors.org)
různé verze formátu BTX Standard, Micro a Pico BTX. Aby byly splněny zmíněné
požadavky, vyvinuli designéři nový koncept chlazení ve formě tepelných modulů
(thermal module). K udržení nízké teploty i hladiny hluku přispějí inteligentní
správa ventilátoru a promyšlené rozvržení komponent ve skříni.

Form factory BTX
Standard BTX nabídne hned tři form factory: Standard BTX, Micro BTX a Pico BTX.
Důležitým aspektem při vývoji byla škálovatelnost. Proto je hloubka
motherboardu u všech formátů jednotná (266,7 mm) a uvedené verze se liší pouze
šířkou. Díky tomu mohou výrobci PC ušetřit náklady při kompletaci systémů s
různými form factory. Navíc mohou využívat některé stejné komponenty (diskové
jednotky, síťové zdroje, chladicí moduly) v různých BTX skříních.
Standard BTX přesně stanovuje také maximální přípustnou výšku aby byla zaručena
vyšší flexibilita, stanovuje specifikace v podobě verzí Typ 1 a Typ 2 dvě různé
hodnoty. Obě se vztahují na použitý termální modul, jenž vlastně nepřímo určuje
maximální výšku skříně. Typu 1 odpovídá výška 86 mm, při níž mohou být bez
problémů instalovány zásuvné karty s běžnými konstrukčními rozměry. V případě
druhého typu s maximální přípustnou výškou 60,6 mm budou mít v odpovídajících
systémech dostatek místa pouze karty s nízkým profilem. V takových počítačích
lze nicméně použít tzv. raiser kartu (zasunutou do základní desky), na níž jsou
k dispozici sloty otočené o 90 ? (do nichž se rozšiřující karty zasouvají
rozvnoběžně k základní desce), takže není vyloučena ani montáž karet s běžnou
výškou.

Termální modul
Ústřední element BTX tedy tvoří termální modul, který je koncipován tak, aby s
jeho pomocí mohly být chlazeny veškeré tepelně kritické stavební prvky uvnitř
počítače. Standard BTX minimalizuje počet větráků na dva jeden v tepelném
modulu a druhý pro napájecí zdroj.
BTX určuje uspořádání z tepelného hlediska významných komponent na základní
desce tak, že se proud vzduchu setká pouze s malým odporem vzduchu. Jako
aktivní chladicí prvek sestává termální modul z chladiče pro procesor s
kruhovými žebry, větráku a šachty (tunelu), kterou cíleně proudí vzduch z
větráku přes chladič procesoru do skříně. Tato konstrukce umožňuje přímé
chlazení komponent umístěných uvnitř.
Standard BTX také předepisuje, že grafická karta s rozhraním PCI Express je
umístěna tak, že strana součástek leží přímo ve vzduchovém proudu termálního
modulu (takto se obejde bez dodatečného aktivního chlazení grafického čipu).
Také čipset musí být umístěn v jím ochlazované oblasti.
Výhodou termálního modulu není pouze efektivní chlazení, ale také menší
hlučnost, neboť v ideálním případě se o cirkulaci vzduchu v systému starají
pouze dva pro tuto aplikaci optimalizované větráky. Tím odpadají zdroje hluku v
podobě dalších ventilátorů.

Teplo v Pico BTX
Na rozdíl od termálního modulu form factoru Standard BTX nemají chladiče u
variant Pico a Micro kruhová žebra, ale sestávají ze 40 obdélníkových 0,4 mm
tlustých měděných chladicích plechů na měděném nosiči. Váha je omezena na
nejvýše 900 gramů. Základní desku a výšku chladicích plechů vývojáři vzájemně
sladili tak, aby docílili co nejlepšího odvodu tepla, koncept chlazení je tedy
velmi efektivní. Díky použitému materiálu nicméně rostou náklady i váha.
Vedle chladiče je centrálním stavebním kamenem tepelného modulu Pico BTX i
speciálně konstruovaný větrák. Ten spolu se svým pláštěm (tunelem) vytváří
optimální proud vzduchu pro ochlazování komponent při velmi malých ztrátách
způsobených odporem vzduchu. Izolace na přední straně skříně zamezuje
nežádoucímu nasávání ohřátého vzduchu zevnitř, dělič proudění navíc vede proud
vzduchu nejen přes chladič, ale také pod něj ke stabilizátorům napětí a na
spodní stranu základní desky.
Vzduchový dělič byl navržen speciálně pro termální modul menší verze Typu 2 a
převzat i pro Typ 1, ačkoliv to nebylo zcela nezbytné. Tato konstrukce odvádí v
případě menší plochy přední strany u Typu 2 méně vzduchu k regulátoru napětí a
spodní stranu motherboardu.

Distribuce tepla
Pico BTX představuje do budoucna nejmenší form factor osobních počítačů, které
budou disponovat objemem 6-10 litrů. Na jarním IDF 2004 Intel poprvé objasnil,
jaké jsou tepelné a akustické vlastnosti těchto nových systémů. Při výchozím
celkovém příkonu referenčního systému okolo 226 wattů vypadá teplotní rozložení
v Pico BTX systému takto: Nejvyšší spotřeba, zhruba 115 W, připadá na procesor,
s 38 W z uvedeného "rozpočtu" se spokojí stabilizátor napětí. Integrovaná
grafika a paměť pak spotřebují 18, potažmo 14 W. Termální modul disponuje
dostatečným chladicím výkonem, aby při teplotě prostředí okolo 35 ?C účinně
ochránil komponenty před příliš vysokými teplotami. Teplotně kritické
komponenty jako chladič CPU, MCH nebo PCI Express grafická karta (je-li
nainstalována) jsou obtékány s nejvyšší rychlostí proudění vzduchu. V těchto
oblastech je chlazení optimální. Významná je také úloha větráku síťového zdroje
coby ventilátoru odsávajícího vzduch uvnitř systému. Paměť navíc leží v oblasti
proudění vzduchu obou větráků, díky čemuž je rovněž dostatečně ochlazena.

Akustika BTX
Podle běžných předpisů by při činnosti převážně duševního charakteru neměla být
překročena zvuková hladina 55 dB (A), v případě jednodušší nebo z větší části
mechanizované kancelářské práce je to až 70 dB (A). Veškeré pracovní prostředky
jako počítače nebo tiskárny by měly fungovat při zachování tomu odpovídající
hlučnosti.
Proto vývojáři při návrhu BTX zařadili mezi důležitá kritéria také akustiku.
Podle údajů Intelu dosahuje referenční design BTX v režimu "běhu naprázdno"
maximální zvukové hladiny 34 dB (A). Hlavním zdrojem hluku jsou přitom větráky
termálního modulu a napájecího zdroje či pevný disk.
Pro regulaci teploty v BTX systému disponuje větrák termálního modulu dvěma
řídicími vstupy. První dostává data z tepelného senzoru na tomto modulu a druhý
je připojen ke kontroleru energetické správy (Power Management Controller). Oba
pak ovládají napětí větráku termálního modulu, a tím i rychlost jeho otáček,
potažmo chladicí výkon. Nezbytné informace přenášejí tepelný senzor na základní
desce systému a termální dioda v procesoru na kontrolér.
Větrák síťového zdroje navíc disponuje autonomním řízením počtu otáček, jež je
závislý na proudu dodávaném napájecím zdrojem do připojených komponent a na
interní teplotě zdroje. Počet otáček ventilátoru zdroje je řízen tak, že
zajišťuje optimální chlazení při minimální úrovni hluku.

Síťový zdroj a skříň
Současně s novým tvarovým faktorem BTX definovali jeho vývojáři také
odpovídající napájecí zdroje. Pod jménem Compact Form Factor (CFX21V) schválila
Formafactors Organisation v listopadu 2003 specifikaci 1.0, která detailně
popisuje předpoklady pro správné napájení BTX systémů ve formátech o objemu
10-15 litrů.
Ve srovnání s běžným ATX se síťový zdroj CFX12V liší v konfiguraci vývodů,
neboť napájecí konektor má nyní 24 přípojů namísto dosavadních 20. Aby mohly
být pokryty požadavky rozšiřujících PCI Express karet s příkonem až 75 W,
disponuje CFX12V vždy 12V, 5V, 3,3V a zemnicím vodičem. Navíc je napájecí zdroj
vybaven už i konektorem pro rozhraní Serial ATA. Maximální přípustný výkon činí
podle specifikace 275 wattů, avšak specifikace CFX12V nechává na vývojáři, aby
navrhoval také zdroje pro vyšší zatížení určené do tower skříní o velkých
objemech.
Form factor BTX požaduje změnu způsobu myšlení také při návrhu počítačových
skříní. Jestliže v případě ATX měli výrobci ještě relativně hodně svobody při
vlastním designu, nyní se musejí podřídit mnoha předepsaným restrikcím
specifikace BTX. To proto, že uspořádání chlazení a systémových komponent je
rozhodující pro optimální chladicí výkon počítače. Spolu s příchodem standardu
BTX tak musejí staré ATX skříně dosloužit. Avšak nejen vnitřek BTX šasi se
změnil, ani čelní strana skříně a zadní panel s konektory neodpovídají dosud
běžnému standardu ATX.

Zdlouhavá adopce
BTX nabízí oproti ATX některé rozhodující přednosti. Díky nově vyvinutému
termálnímu modulu disponuje jednotným chladicím systémem pro CPU a čipovou
sadu, který poskytuje dostatečný vývojový potenciál pro budoucí komponenty s
vyšším příkonem. Současně lze redukovat na co možná nejnižší úroveň hladinu
hluku. Škálovatelný design standardu BTX přináší další výhody obzvláště
systémovým integrátorům. Mohou totiž podle situace na trhu reagovat efektivně z
hlediska času i nákladů a počkat si, až vznikne poptávka po Micro BTX namísto
form factoru Standard BTX.
Uživatel nicméně musí počítat s tím, že s příchodem standardu BTX se neobejde
bez nových systémových komponent. Navíc se dá očekávat, že v počáteční fázi se
nižší počet dostupných a prodaných BTX komponent promítne v jejich vyšších
cenách. První prototypy se už začínají objevovat, avšak jistě bude ještě
přinejmenším několik měsíců trvat než se nový standard plně etabluje. Přechod k
BTX nebude pravděpodobně nijak překotný a samotní výrobci základních desek mají
v úmyslu v následujícím období i nadále nabízet paralelně produkty odpovídající
dosavadní specifikaci ATX.

Všudypřítomné ATX
Mezi dnes nejznámější a nejpoužívanější form factory patří ATX (Advanced
Technology Extended), jejž Intel představil už v roce 1995, aby nahradilo
předchozí formát AT. Bylo vyvinuto tak, aby zabezpečilo dostatečnou
rozšiřitelnost pomocí zásuvných karet a současně bylo možné zachovat co
nejkratší délku kabeláže diskových mechanik nebo napájecího zdroje. Ventilace
zdroje a její umístění ve skříni navíc hraje významnou roli při chlazení
základní desky. Další výhodou je společné vyvedení všech externích rozhraní v
zadní části motherboardu a použití 20pólového napájecího konektoru
(zabezpečeného proti přepólování).
Specifikace ATX byla v roce 1999 zavedena jako standard, jenž je aktuálně k
dispozici ve verzi 2.2. Ta určuje normy pro všechny důležité parametry
například rozměry základní desky, rozmístění konektorů, patic a čipsetů nebo
veškeré vrtné otvory. Tomuto standardu podléhají také počítačové skříně a
síťové zdroje, pročež jsou označovány toutéž zkratkou. Vedle standardního ATX v
plné velikosti (305 x 244 mm) se v průběhu doby etablovalo ještě několik
menších verzí formátu, a to Micro ATX (244 x 244 mm), Mini ATX (284 x 208 mm) a
Flex ATX (229 x 191 mm).

LPX, NLX a ITX
Obměnu ATX představuje form factor LPX nebo Mini LPX, přičemž pojmenování Low
Profile Extended prozrazuje oblast uplatnění této specifikace motherboardů.
Formát LPX je určen obzvláště pro počítače s plochým tvarem skříně. Zásuvné
rozšiřující karty jsou do odpovídajících slotů na desce instalovány
horizontálně. Důsledkem je nicméně špatný odvod tepla, jakož i nedostatečná
rozšiřitelnost takových systémů.
V podobě NLX a Mini NLX jsou uživatelům k dispozici další dvě obměny LPX ty
jsou ještě kompaktnější a na rozdíl od LPX mají i AGP slot. Vedle samotného
Intelu představila svůj vlastní formát základních desek pro PC také tchajwanská
společnost VIA. V roce 2001 publikovala specifikaci ITX (215 x 191 mm) pro
vysoce integrované a kompaktní desky. Ta byla následována verzí Mini ITX (170 x
170 mm) a koncem roku 2003 přišlo Nano ITX (120 x 120 mm). U posledních dvou
variant je procesor vzhledem k nedostatku místa pro patici pevně připájen k
základní desce.

Ne všichni se radují
Jednou z komplikací při přechodu na standard BTX, na kterou upozorňují některé
zdroje, se týká procesorů společnosti AMD ty totiž mají integrován paměťový
řadič a vzhledem k uspořádání základní desky BTX není snadné zabezpečit stejnou
délku cest od CPU k paměťovým bankám. Někteří z výrobců motherboardů pro čipy
Athlon 64 se s tím už dokázali vypořádat, avšak přesto se nedá očekávat, že by
byl kterýkoliv z nich ochotný na BTX vsadit v plné míře. Ačkoliv i AMD může
těžit z designu s efektivnějším chlazením, v současnosti je pro něj přebytečné
teplo menším problémem než pro Intel s Pentiem 4, jehož spotřeba s přechodem na
jádro Prescott vzrostla. Odborníci předpokládají se, že výrobci desek pro
procesory AMD se na BTX nebudou orientovat, dokud se zde nebude angažovat
samotný výrobce CPU, aby se podílel na návrhu optimálně uspořádané základní
desky odpovídající specifikaci BTX.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.