主機板板型
接下來的主題是關於主機板的標準板型 (form factor),雖然製造主機板的廠商很多,但其實主機板是有公訂規格的 (關於主機板的大小和螺絲孔位的位置,與主要零件的位置安排等都有固定的規範)。
遠古時期的主機板標準規格-AT
AT (Advanced Technology) 是 1984 年 IBM 設計的主機板規格,長 35.0 公分,寬則是 30.5 公分。當時用於 IBM 自家設計的 PC/AT 電腦上,由於許多廠商爭相生產 PC/AT 的相容衍伸型電腦,因此最後成為了一項被廣泛使用的主機板標準板型,但並不是最早被廣泛使用的主機板標準規格 (在 AT 之前還有 XT 規格,同樣是由 IBM 發展並用於 1983 年 PC/XT 電腦的主機板上)。
後來在 1985 年 IBM 發展了 Baby AT 板型 (長 33.0 公分,寬 21.6 公分),由於螺絲孔位大致上與 AT 板型相似,擴充介面卡的插槽位置規劃也大致與 AT 板型相同,但由於大小的縮小帶來的成本明顯下降,很快就在市場上大規模取代了 AT 板型的主機板成為市場主流,同時也可以注意到這時候 (1993 年後的產品) PCI 擴充卡介面 (中間上面那兩條) 已經出現了 (右邊比較長的則是更早期的 ISA 擴充卡介面)。
至今仍屹立不搖的主流-ATX
按:實際上 ATX 規格還包含對機殼與電源供應器和數種連接器的規範,但這裡以主機板的部分為主。
接下來這個規格相信大家就熟悉許多了,絕大多數今日我們所使用的電腦也就是基於 ATX 規範,ATX 板型由 Intel 在 1995 年發展,全名是 Advanced Technology eXtended,雖然名稱上看起來好像是 AT 板型的延伸,但其實 ATX 上已經看不到太多 AT 板型的影子了。
ATX 的出現讓電腦組裝的難度大幅下降,可以說是讓 DIY 電腦領域得以開始觸及一般人而不僅止於專業人士非常重要的因素之一,特別是改進了以往 AT 板型下電源輸入接頭有兩組,且沒有防呆很容易因為裝反導致主機板燒毀的問題,除此之外主機板的大小再次縮減也讓成本有效的降低,也推動了電腦價格的下降與普及化。
ATX 標準下一共有兩種官方制定的衍伸型,分別是 ATX 板型與 microATX 板型 (上圖),兩者的寬度都是 24.4 公分,而前者提供至多七條擴充介面卡插槽 (長度為 30.5 公分),後者則將長度削減至 24.4 公分 (擴充介面卡插槽減少為至多四條),螺絲孔位的分布則如下圖所示,microATX 有兩處孔位 (R、S) 是 ATX 板型上沒有的,至於其他孔位則相通。
至於 ATX 的其他衍生型 Extended ATX (E-ATX)、Enhanced Extended ATX (EE-ATX) 則並非 Intel 公佈的標準,但使用與 ATX 標準相同規範的電源供應器與連接器和共用部分的螺絲孔位,E-ATX 板型通常用於較高階的桌上型電腦主機板上,實質上是 ATX 板型的加寬版本 (最寬可達 33 公分),而 EE-ATX 則是以 E-ATX 為基礎的加長版本,寬度同樣為 33 公分,但長度最高可以達到 34.7 公分,通常只用於支援多處理器的伺服器主機板上。
↑ 很壯觀吧?這就是用於伺服器上的 EE-ATX 板型主機板
除此之外 ATX 標準的衍生型還有比較不常見的 XL-ATX、HPTX、SWTX、WTX 與 miniATX 等,這些規格基本上相當罕見,其中 XL-ATX 和 HPTX 是由 EVGA 發展的,且都僅有個位數款產品實際問世,SWTX 則是 Supermicro 專屬的伺服器主機版規格,WTX 則是由 Intel 發展的伺服器主機板規格 (前面這幾種都比 EE-ATX 還要大張),miniATX 則由 AOpen (台灣的建碁電腦) 發展,大小介於 ATX 與 microATX 板型之間。
曇花一現的 BTX
BTX 的全名是 Balanced Technology eXtended,同樣是由 Intel 提出,當時主要是為了因應 Netburst 架構處理器的運作溫度越來越高,熱量壓不下來的問題越來越嚴重而來,還記得當時的機殼通常在處理器的部位上會開散熱孔,還設計了導風管嗎?隨著系統元件發出的熱量越來越多,機殼內部的溫度也隨之升高,如果熱量累積在機殼內無法及時散去的話,最終會導致內部運作溫度越來越高的惡性循環,BTX 就是在這樣的背景下誕生的。
上圖中出現的是 microATX 與 microBTX,BTX 基本上使用與 ATX 相通的介面與連接器,但排列方式全然不同了,最顯眼的特色大概是處理器插槽的擺放方式變成斜 45 度角,I/O 背板和擴充卡插槽的配置位置與 ATX 相反 (因此在機殼上會呈現與 ATX 相反的擺放配置)。
前面提過 BTX 主要是為了解決散熱問題而設計的,因此 BTX 標準有許多改變都是為了增進散熱效率而生,例如將 CPU 與晶片組這類熱源排成一直線,並掃除中間所有的障礙以讓前入後出的機殼風扇可以直接將冷風吹向這些零件進行直接冷卻,並將熱風順勢直接從機殼後方排出而不會發生 ATX 中機殼風扇可能將熱氣直接吹到其他零組件上的情況 (例如 ATX 板型中記憶體正好擋在處理器之前)。
此外,BTX 在設計時就已經考慮到有小型電腦主機的需求,因此 BTX 標準一共有三種不同的主機板板型,由大到小分別為 BTX (長 32.5 公分,寬 26.7 公分)、microBTX (長 26.4 公分,寬 26.7 公分) 與 picoBTX (長 20.3 公分,寬 26.7 公分)。
至於最後 BTX 的下場呢,其實只要稍微思考一下你我是否曾經擔心過買到的機殼是 BTX 而非 ATX 的就可以知道了 XD,實際上呢 BTX 幾乎只被幾家 OEM 廠商採用,在 DIY 組裝市場幾乎是完全看不到的,由於推展並不順利,Intel 也已經在 2006 年宣布停止發展 BTX 標準。
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在小型電腦上大行其道的 ITX
除了最廣泛流行的 ATX 之外,目前第二流行的主機板板型標準大概就是由 VIA (威盛) 發起的 ITX 標準了吧,ITX 板型由四個螺絲孔位與一條擴充介面卡插槽組成,而這四個孔位正好對應到 ATX、MicroATX 左上角的四個孔位,唯一一條擴充介面卡插槽的位置也正好對到 ATX 板型的第一個擴充介面卡插槽,且通常可以支援與 ATX 標準互通的電源供應器,因此也可以安裝於 ATX 機殼中。
ITX 標準家族由大到小可分為 Mini ITX、Nano ITX、Pico ITX 與 Mobile ITX 四種板型,通常在電腦主機板上以前二者為主 (後二者真的太小了要塞得下 x86 架構的電腦有難度),此外,為了進一步縮小主機板的面積,ITX 板型上的處理器經常使用 BGA 焊死的作法而不是使用一般常見的插槽 (Socket)。
SSI 伺服器系統主機板標準
除了前面那些標準以外,如果你在挑選主機板時有考慮到伺服器級的產品或是一些比較高端、昂貴的型號的話,這類產品有時候使用的並不是 ATX 標準設計,而是根據 SSI (Server System Infrastructure) Forum 制定的 SSI 伺服器系統主機板標準設計的。
SSI 伺服器系統主機板標準可分為三大類,由小到大依序是 SSI CEB (Compact Electronics Bay)、SSI EEB (Enterprise Electronics Bay)、SSI MEB (Midrange Electronics Bay) 三種,其中前二者的高度是與 ATX 主機板相同的,基本上只是 ATX 板型的加寬版本,SSI CEB (如上圖) 的寬度最多可以來到 26.7 公分,常見於較高階的主機板上,而 SSI EEB (如下圖) 的寬度則更增加到 33.0 公分,通常用於具備雙 CPU 插槽的伺服器主機版上。
至於 SSI MEB (如下圖) 則相對而言比較少見,主要用於具備四個 CPU 插槽的伺服器主機版上,寬度與 SSI EEB 相同,但高度則延長到 41.1 公分以容納額外兩個處理器插槽。
一般來說如果機殼的深度足夠的話,ATX 機殼通常可以通用 SSI CEB 板型的主機板,甚至某些深度特別足夠的機殼 (例如站長現在正在使用的機殼就是如此) 還可以容納得下 SSI EEB 板型主機板。
各類主機板板型比較
將常見的 ATX 家族與 ITX、AT、Baby AT 這幾種主機板板型繪製在同一張圖上可以看出彼此之間的比例差異:
主機板板型 | 長度 (毫米) | 寬度 (毫米) | 主要用途 | 註記 |
AT | 350 | 305 | PC/AT 相容機 | 已淘汰 |
Baby AT | 330 | 216 | PC/AT 相容機 | 已淘汰 |
ATX | 305 | 244 | 一般桌上型電腦 | |
microATX | 244 | 244 | 小型桌上型電腦 | |
miniATX | 284 | 208 | 罕見 | 已淘汰 |
FATX | 228.6 | 190.5 | 少見 | |
E-ATX | 305 | 330 | 高階桌上型電腦、伺服器 | |
EE-ATX | 347 | 330 | 伺服器 | |
WTX | 356 | 425 | 高階伺服器 | 已淘汰 |
BTX | 325 | 267 | 一般桌上型電腦 | 已淘汰 |
MicroBTX | 264 | 267 | 小型桌上型電腦 | 已淘汰 |
PicoBTX | 203 | 267 | 小型桌上型電腦 | 已淘汰 |
SSI CEB | 305 | 267 | 高階桌上型電腦、伺服器 | |
SSI EEB | 305 | 330 | 雙 CPU 伺服器 | |
SSI MEB | 411 | 330 | 四 CPU 伺服器 |