Персональные компьютеры, совместимые с IBM PC, делятся на несколько поколений (или классов) со следующими характерными особенностями:
IBM PC первой модели имел процессор Intel 8088, адресуемую память 1 Мбайт, шину расширения ISA (8 бит), накопители на гибких дисках (НГМД) до 360 Кбайт.
IBM PC/XT (eXtended Technology — расширенная технология) — появились винчестеры — накопители на жестких дисках (НЖМД) и возможность установки математического сопроцессора Intel 8087.
IBM PC/AT (Advanced Technology — прогрессивная или «продвинутая» технология): процессор Intel 80286/80287, адресуемая память 16 Мбайт, шина ISA 16 бит, НГМД 1,2 и 1,44 Мбайт, НЖМД.
В последнее время класс машин AT развивался в нескольких направлениях: 16-разрядный процессор заменен на 32-разрядный (начиная с 386 и старше), память адресуется в пространстве до 4 и даже 32 Гбайт, применялись более эффективные шины расширения (EISA, VLB, PCI) с сохранением ISA 16 бит как дешевой шины для обеспечения совместимости со старыми адаптерами, расширяется состав устройств, имеющих системную поддержку на уровне BIOS.
В настоящее время название IBM PC- совместимые компьютеры более не употребляется.
Конструктивные решения, заложенные в первую модель IBM PC образца 1981 года, без каких-либо революционных изменений дошли и до наших дней. В классическом варианте исполнения PC состоит из системного блока, к которому подключается клавиатура, видеомонитор и все периферийные устройства. В системном блоке (рис. 1.1) расположена системная плата (System Board или Motherboards — материнская плата) с установленными на ней центральными компонентами компьютера — процессором, оперативной памятью, вспомогательными схемами и щелевыми разъемами-слотами, в которые можно устанавливать платы расширения.
Рис. 1.1. Компоновка традиционного системного блока: 1 — системная плата; 2 — карта расширения ISA; 3 — карта расширения PCI; 4 — органы лицевой панели; 5 — динамик; 6,7 — отсеки 3" и 5"; 8 — блок питания
В корпусе системного блока имеются отсеки (Bay) для установки дисковых накопителей и других периферийных устройств трех- и пятидюймового формата, а также блок питания. На задней стенке корпуса имеются отверстия для разъемов клавиатуры и некоторых других, а также щелевые прорези, через которые из корпуса выходят внешние разъемы, установленные на платах расширения. Платы (карты) расширения имеют краевой печатный разъем, которым они соединяются со слотами шин ввода/вывода, и металлическую скобу, которая закрепляет плату на корпусе (рис. 1.2). На этой скобе могут быть установлены внешние разъемы. Габаритные и присоединительные размеры плат, способ их крепления и шины ввода/вывода унифицированы
Унификация системных плат, корпусов и плат расширения обеспечивается следующими конструктивными соглашениями:
Стандартизация размеров, количества контактов и электрического интерфейса слотов шин расширения.
Фиксированное расстояние от слота до задней кромки платы.
Фиксированный шаг между соседними слотами, а также их привязка к крепежным точкам и положению разъема клавиатуры.
Определение максимального габарита (длина и высота) карт расширения.
Определение геометрии нижнего края платы расширения, формы и размеры фиксирующей скобки.
Габаритные размеры и вид карт расширения на примере ISA/EISA приведены на рис. 1.2. Платы EISA отличаются от ISA «двухэтажным» расположением контактов разъема. Плата PCI может иметь те же внешние размеры, но ее краевой разъем смещен к центру платы.
Длина платы может быть ограничена особенностями корпуса и компоновкой элементов системной платы (иногда ее установке мешают высокие элементы). Максимальная длина платы составляет 335 мм, при этом ее передний край должен входить в направляющие полозья, установленные на корпусе. Полную длину и высоту (Full Size) имеют только очень старые или достаточно сложные адаптеры. Большинство адаптеров короче и ниже, встречаются и фигурно вырезанные платы — этим экономится израсходованный материал.
Рис. 1.2. Вид плат ISA/EISA
Со стороны задней стенки плата адаптера обязательно должна иметь металлическую крепежную скобу, с помощью которой плата винтом крепится к корпусу. Незакрепленная плата может шататься, что приведет к неустойчивости контакта и, следовательно, к сбоям. Плата с внешними разъемами может выдернуться из слота, и, если это произойдет при включенном питании, последствия могут оказаться гибельными для системной платы, адаптеров и блока питания.
В компьютере IBM PC/AT по сравнению с первыми PC и PC/XT примерно на сантиметр была увеличена максимально допустимая высота карты расширения, но остальные ее размеры не изменились. В первых моделях (как и в PC/XT) не было трехдюймовых отсеков, и позже появившиеся малогабаритные дисководы устанавливали в пятидюймовые отсеки с помощью переходных рамок, что возможно и в современных корпусах.
Изначально системный блок ставился на стол горизонтально, и этот тип корпуса называется Desktop (настольный). Корпуса были довольно громоздкие, но со временем за счет уменьшения площади системной платы удалось сократить их длину. Так появился формат корпуса (и системной платы) Baby-AT («детка»), а традиционные корпуса и платы получили титул Full-AT (полноразмерные).
В настоящее время под корпусом Desktop подразумевается корпус длиной около 35 см (чуть длиннее, чем Baby). Сверху на настольные корпуса часто устанавливают монитор (хотя при этом его экран оказывается слишком высоко), а перед корпусом располагается клавиатура. Вся эта композиция занимает слишком много места, особенно в глубину, и на обычном столе помещается плохо (от того и появилась новая «компьютерная» мебель). Позже догадались поставить корпус «на попа», слегка изменив расположение отсеков внешних устройств. Так появился тип корпуса Tower (башня), наиболее популярный в настоящее время. В него можно устанавливать системные платы и карты расширения тех же форматов, что и в Desktop, но конструктивно он лучше и удобнее за счет наличия жесткого скелета-шасси. Недавно был принят новый стандарт на конструктив системной платы и корпуса — АТХ. Этот конструктив появился в связи с тенденцией расположения максимального числа периферийных контроллеров на системной плате, что привело к затруднению вывода их внешних разъемов. Кроме того, формат АТХ наводит порядок и во внутренних соединениях системного блока, а также имеет другой интерфейс блока питания.
Корпуса типа Tower могут иметь разные размеры, в зависимости от которых их устанавливают на стол или рядом со столом на полу или какой-либо подставке. При напольной установке могут возникнуть проблемы с длиной кабелей подключения клавиатуры и монитора, но эти проблемы разрешимы с помощью специальных удлинителей. В принципе не возбраняется и укладка корпуса Tower на стол горизонтально, тогда на него можно поставить не очень тяжелый монитор. Однако при этом, в отличие от корпуса Desktop, отсеки для накопителей окажутся расположенными вертикально. В таком положении трудности возникнут с использованием CD-ROM: считывать информацию он, скорее всего, будет нормально, но смена дисков станет почти невозможным делом.
Корпус Mini-Tower является самой маленькой башней — он имеет высоту около 35 см, ширину 17-18 см (чуть шире 5" отсека), глубину около 40 см и всего два отсека формата 5". Из трех-четырех отсеков 3" на лицевую панель могут выводиться всего два. Корпус Midi-Tower несколько больше — он имеет высоту около 40 см и по крайней мере три отсека формата 5". Корпус Big-Tower имеет высоту около 60 см и пять-шесть отсеков формата 5". Эти корпуса обычно шире (для устойчивости и лучшего охлаждения внутренних устройств). Есть и более емкие корпуса — Super Big-Tower и другие, предназначенные для компьютеров-серверов.
Корпуса, иногда жаргонно называемые кейсами (Case), могут иметь различные конструктивные особенности и дополнительные элементы — например, запираемые или просто пылезащитные дверцы на отсеки накопителей, элементы блокировки несанкционированного доступа, средства контроля внутренней температуры и т. п. Блоки питания широко распространенных корпусов имеют унифицированный конструктив, но в зависимости от размера корпуса различную мощность и количество разъемов для питания накопителей.
Для настольного исполнения существуют различные модели корпусов с уменьшенными размерами. Главным образом стремятся снизить высоту, которая для горизонтально расположенных корпусов определяется принятой допустимой высотой плат расширения. В низкопрофильных корпусах типа Slim Line платы расширения располагают в плоскостях, параллельных плоскости системной платы. Они устанавливаются в специальную переходную плату — Riser card, в просторечии иногда называемую «елкой». Эта «елка» «растет» из системной платы, а ее «ветками» являются платы расширения, вставляемые в слоты Riser card (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Компоновка плат в корпусе LPX
Так компонуются корпуса в стандарте LPX. Для них существует специальное одноименное исполнение системных плат, но иногда в эти корпуса удается установить и обычные системные платы формата Ваbу-АТ. Если все необходимые компоненты установлены на системной плате, а установка плат расширения не предвидится, то Riser Card может и отсутствовать. Высоту корпуса LPX удается снизить примерно до 10 см (иногда и меньше), но расплатой за это удовольствие является очень тесная компоновка и малое число доступных отсеков. Новая спецификация для низкопрофильных корпусов NLX преследует примерно те же цели, что и АТХ. В ней порядок наводится с помощью платы Riser Card, которая в данном случае (в отличие от LPX) является обязательной даже при отсутствии карт расширения — через эту плату к системной плате подключаются все жизненно важные цепи (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Компоновка плат в корпусе NLX
На краевой разъем системной платы выводятся сигналы шин PCI, ISA и USB, интерфейсные сигналы контроллеров НГМД и порты IDE, линии питания и подключения всех органов лицевой панели. На системной плате предусматривается место для слота AGP, в который можно установить видеокарту уменьшенной высоты
Все вышеперечисленные типы корпусов позволяют использовать стандартные платы расширения и довольно широкий ассортимент системных плат, то есть «конструктор» является универсальным, и возможности модернизаций не упираются в необходимость приобретать изделия одного производителя. Однако существуют и «фирменные» типы корпусов, в которые могут устанавливаться только «родные» им системные платы. Что касается плат расширения, то обычно они все-таки универсальны, хотя попадаются и системы, замкнутые на себя. Существуют корпуса экзотических форм — например, в виде прямоугольного сектора цилиндра, предназначенные для установки в угол (фирма Packard Bell). Есть и компьютеры-моноблоки, в которых системный блок и монитор расположены в общем корпусе. Существуют так называемые мультимедийные корпуса со встроенными стереофоническими акустическими системами. Одно время выпускались миниатюрные копии корпусов Desktop размером с книгу — Book-Size, и в комплекте с такими же миниатюрными мониторами и клавиатурами они смотрелись очень симпатично. Конечно, вопрос об их совместимости с распространенными обычными платами и не стоял, а цена этих «сувениров» была очень высокой.
Оригинальным конструктивным ходом фирмы IBM был ряд ее компьютеров из семейства PS/2. Обидевшись на конкурентов, начавших выпускать дешевые копии ее детища с открытой архитектурой — IBM PC, фирма разработала компьютер с микроканальной архитектурой шины — МСА, секреты которой не публиковались. При этом практически сохранялась программная совместимость с PC, но появились и новые возможности — например, программное конфигурирование аппаратных средств системы без каких-либо ручных переключении. Все компоненты системного блока соединялись друг с другом при помощи замков, защелок и разъемов. Внутри корпуса не было ни одного гибкого кабеля — идеальный порядок! Для разборки внутри корпуса прикреплялся специальный инструмент-отмычка. Однако в этих компьютерах могли применяться комплектующие (включая дисковые накопители) только фирмы IBM — другие не подходили конструктивно, хотя и имели аналогичные электрические интерфейсы. В гордом одиночестве линия PS/2 зачахла, хотя шина с микроканальной архитектурой и адаптеры для нее еще кое-где сохранились.
Кроме настольных (напольных) стационарных PC, давно уже выпускаются и их портативные варианты. Первые из них были довольно громоздкими. Переносная машина IBM PC Portable была скомпонована в корпусе обычного настольного размера, но на ее переднюю панель выходил экран небольшой электронно-лучевой трубки монитора. Клавиатура пристегивалась к передней панели и при переноске являлась крышкой. Вес машины был внушительным (его задавал прочный стальной корпус), а питание было возможным только от сети. Несколько позже появились компьютеры класса Laptop — наколенные, которые имели вид небольшого портфеля-дипломата. Они уже были оборудованы плоскими жидкокристаллическими мониторами и имели возможность работы от встроенных аккумуляторов. Каждый разработчик делал эти машины по-своему, и об их открытости и модернизируемости говорить не приходится. На смену им пришли более компактные машины класса Note Book — блокнотные ПК, линии которых успешно развиваются в настоящее время. В этих машинах уже достигнута унификация модулей их функционального расширения в виде стандарта PCMCIA, который недавно был переименован в PC Card. По своим характеристикам блокнотные компьютеры не сильно отстают от своих настольных собратьев, но по цене дороже в несколько раз.
