Форм-факторы материнских плат. Нестандартные решения и моддинг

В статье сравниваются разные виды плат малого форм-фактора. Сделав выбор в пользу компьютеров на модуле, автор объясняет, почему CoM наиболее соответствуют современным задачам и каковы особенности четырех форм-факторов CoM, являющихся фактическими стандартами. А также подсказывает, как выбрать подходящий модуль для собственного проекта.

Представительство компании Congatec AG, г. Москва

Миниатюрный форм-фактор не новое изобретение в области встраиваемых систем, но необходимость в уменьшении системного размера, веса и питания повысила требования к нему, что воплотилось в ряде конструкторских решений. Почти два десятилетия назад плата PC/104 с ее небольшими размерами (3,55 × 3,78″) коренным образом изменила модульные промышленные компьютеры. Однако за минувшие годы концепция модулей малого форм-фактора, или SFF (Small form factor – англ.), привела к появлению трудноуправляемой группы разнотипных платформ и так называемых стандартов.

В целом платы SFF можно разделить на три группы:

Одноплатные компьютеры, SBC (single-board computer – англ. ), вся функциональность которых умещается на одной плате без возможности дальнейшего расширения;

Модули этажерочного типа (к ним де-факто относится семейство PC/104), позволяющие сформировать устройства разного уровня – начиная от «простого» SBC и заканчивая крупными, сложенными из стандартизированных модулей магистральными системами с произвольными опциями расширения;

Компьютеры на модуле (CoM), основные вычислительные функции которых сосредоточены в стандартизированном модуле, соединенном со стандартной или изготовленной на заказ платой.

Одноплатные компьютеры обеспечивают высочайший уровень вертикальной интеграции плат и имеют самую низкую себестоимость, что особенно заметно при их большом количестве.

Если стандартный SBC не соответствует техническим требованиям, необходимо создавать плату на заказ. Ее разработка занимает достаточно много времени и требует труда немалого числа высококвалифицированных специалистов из-за сложности сегодняшних сверхбыстрых и миниатюрных микросхем – некоторые с шагом координатной сетки печатной платы 0,600, 0,500 или даже 0,400 миллиметра. В дополнение к «железу» необходимо создать драйвера BIOS (базовая система ввода/вывода) и O/S (для подсистемы ввода/вывода). Сегодня же в условиях острой конкуренции компании стремятся оптимизировать научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу, сосредоточив усилия на самых главных видах деятельности, для того чтобы первыми добраться до рынка.

Компьютерные модули, собирающиеся по типу этажерки (или бутерброда), а именно в формате PC/104, выгодны, потому что какая бы функциональность ни требовалась, устройство всегда готово к продаже. Разработка «железа» получается простой и достаточно быстрой, поскольку нужно только спроектировать решение, купить модули и собрать их «в стопку». А каковы же здесь недостатки? Системы, построенные на основе модулей формата PC/104, прекрасно подходят для определенных приложений, когда необходимо простое и устойчивое решение, а требования к вычислительной мощности, быстродействию графики и теплоотводу не столь высоки. Однако разъемы и система требуют капитальных затрат, а большая часть экосистемы ориентирована на шину ISA.

Поскольку технология за прошедшие два десятилетия отошла от шин ISA и параллельных шин, когда-то универсальный мир PC/104 раздробился на множество вариаций и обновлений. Сейчас существуют PC/104, PC/104‑plus, PCI/104, PCI/104‑Express, PCIe/104 и SUMIT-ISM. Это часто приводит к довольно сложным сочетаниям и комбинациям в экосистеме. То, что некогда казалось идеальным преимуществом, становится тяжким бременем, когда дело доходит до разработки нового продукта. Многие традиционные продукты и компоненты выработали свой ресурс, а заменить их трудно. Охлаждение также может обернуться грандиозной задачей из-за низких конструктивных требований по теплоотводу.

Современное поколение ЦП, включающее процессоры Atom Intel и AMD G‑серии, сегодня предпочтительный и зачастую единственный выбор для среднечастотных безвентиляторных устройств. Кроме того, во многих применениях общая площадь стопки плат PC/104 вызывает затруднения при компоновке. Когда-то ведущий форм-фактор в отрасли PC/104 больше не является законодателем мод.

Благодаря открытому международному стандарту SMARC компьютеры на модуле (CoM) предлагают широкий диапазон производительности и размеров, но только четыре форм-фактора являются настоящими, фактическими стандартами, которые поддерживаются контролирующими органами и основными дистрибьюторами. Перечислим их (рис. 1): это ETX; его удачное внешнее обновление, известное как XTX; COM Express, который сегодня является безусловным лидером рынка высокоскоростных систем, и относительно новый Qseven – форм-фактор для низкого энергопотребления, мобильных и ультрамобильных приложений CoM.

Рис. 1. Эволюция компьютеров на модуле от форм-фактора ETX до Qseven

Вместе эти четыре форм-фактора вобрали в себя все типичные преимущества компьютеров на модуле. В то время как решения большинства компаний не отвечают квалификационным требованиям в области новейших компьютерных технологий с их сверхтонкими штырьковыми выводами и очень чувствительными к электромагнитной совместимости высокоскоростными сигналами, компьютеры на модуле предлагают наиболее действенные средства, помогающие справиться с самыми трудными проектами. Эти устройства поступают полностью укомплектованными и гарантируют короткий период разработки. Разделение на две части – общую (CoM) и специализированную (основная плата) – облегчает масштабирование и обновление опций, а кроме того, обеспечивает «сшитую как по мерке» платформу, когда дело доходит до размера и размещения беспроводного соединителя ввода/вывода. Перейти на новейшую компьютерную технологию с меньшим энергопотреблением и большей вычислительной мощностью так же просто, как заменить компьютерный модуль. Из-за природы CoM модули этого формата обнаруживаются почти в безграничном количестве приложений. Выпуская компьютеры на модуле, OEM-производители могут быть уверены в завтрашнем дне благодаря множеству поставщиков, масштабируемости производительности, платформе, отвечающей последним требованиям, и сокращенному времени выхода на рынок. Все эти преимущества приводят к более конкурентоспособному конечному продукту на рынке для OEM.

Особенности четырех форм-факторов CoM

Embedded Technology eXtended, или ETX, представленный в 1998 году, стал первым фактическим стандартом в ряду CoM-форм-факторов. Он сохранил прежнюю систему ввода/вывода, поддерживает PS/2 и размер платы 3,7 × 4,5″ (95 × 114 мм). Утвержденным стандартом ETX стал в 2000 году. Из-за своего максимально возможного TDP (требования по теплоотводу) в 40 ватт применяется главным образом в промышленных сегментах рынка вычислений и автоматизации. Из других отраслей, где используются большие установленные системы на базе компьютерных модулей форм-фактора ETX, можно назвать медицину, транспорт и игры. Вместе с форматом PC/104 ETX – старший признанный стандарт среди малых форм-факторов с неограниченной поддержкой ISA. В настоящее время модули ETX используются главным образом в устаревших проектах, где необходимо поддерживать шину ISA, которой более двадцати лет. В связи с тем что чипсет 855 от Intel был снят с производства, сегодня модули форм-фактора ETX оснащены главным образом процессорами Geode, VIA или Atom, а новейшие модули ETF снабжены процессорами AMD G‑серии, которые предлагают полную графику и увеличение производительности ЦПУ.

Форм-фактор XTX, появившийся в 2005 году, является обновлением ETX и полностью с ним совместим. Отличается собственной поддержкой SATA (четыре порта) и четырьмя маршрутами PCIe, заменяющими шину ISA на четвертом соединителе. Это повышает производительность ввода/вывода до 2 Гб в секунду за маршрут, включая актуальные высокоскоростные интерфейсы на материнской плате. Если необходима совместимость с ETX, но не требуется поддержка шины ISA, то XTX – самый подходящий вариант. ХТХ является низкозатратным обновлением линейки от форм-фактора ETX до современных технологичных высокопроизводительных платформ вне 855 чипсета, так же как и шлюз к питанию двухъядерного процессора. Модули ETX находят применение в таких областях, как вычислительная обработка данных в промышленности, автоматизация, медицина, транспорт и игры.

COM Express

COM Express был представлен как стандарт консорциумом PICMG* в 2005 году. Основная цель состояла в том, чтобы создать универсальный, масштабируемый стандарт CoM, освобожденный от устаревших плат. Размеры, первоначально определенные PICMG, составляли 3,7 × 4,9″ (95 × 125 мм) для основных плат и 4,3 × × 6,1″ (110 × 155 мм) – для расширенных. По просьбе многочисленной группы производителей продукции COM Express был введен дополнительный размер 3,7 × 3,7″ (95 × 95 мм) – компактный, приблизительно такой же, как у платы PC/104 (90 × 96 мм). Кроме новой схемы соединителя и нескольких вариантов размера, плата COM Express снабжена рядом важных новых функций, включая: шесть PCIe-маршрутов, опцию PEG-порт (состоит из шестнадцати маршрутов PCIe), интерфейс SDVO, гигабитный LAN и изменения напряжения питания от 5 до 12 В. Требования по теплоотводу (TDP), прежде составляющие максимум 40 Вт (ETX/XTX), были увеличены до 137 Вт, включая самые мощные высокопроизводительные процессоры и графические чипсеты. Освобож­денный от «старья», выдвинутый корпорацией PICMG, COM Express стал популярнейшим стандартом CoM, имеющим самую богатую экосистему и получившим поддержку поставщиков. Для компьютеров на модуле сегодня обеспечен широкий выбор встроенных процессоров архитектуры х86 – от одножильного Atom низкой мощности до высокоэффективного четырехъядерного i7. Модули форм-фактора COM Express используются для мощных игровых компьютеров, высокопроизводительного медицинского оборудования и цифровых табло, для промышленных компьютеров, автоматизации, телекоммуникаций, на транспорте и в терминалах для оплаты по пластиковым картам в торговых точках.

Самый новый из стандартов CoM. Был создан в 2008 году для поддержки маленьких устройств низкой мощности, мобильных и ультрамобильных приложений. Размер платы (рис. 2) составляет всего 2,76 × 2,76″ (70 × 70 мм), дорогой межплатный соединитель не требуется, нужен скорее недорогой, но тем не менее надежный разъем с 230 торцевыми контактами, использующийся в слоте платы MXM, который широко применяется в мобильных видеокартах. Теплоотвод ограничен 12 Вт, а указанное напряжение в 5 В позволяет мобильному устройству работать эффективно на двух литиевых элементах питания. Qseven поддерживает более современные шины ввода/вывода, включая до четырех маршрутов PCIe (никакого штепселя) с графикой, поддерживающей два порта – LVDS и SDVO (совместно с портом HDMI/дисплея). Qseven поддерживает интерфейсы CAN, SPI, LPC и SDIO, чтобы гарантировать максимальную гибкость для мобильных приложений. Qseven не является платформой лишь на базе х86, также определяется и поддерживается ARM. Очень полезная функция – общий интерфейс программирования встраиваемых приложений (EAPI) для промышленного применения, таких как сторожевой таймер, шина I²C, регулировка яркости дисплея, хранилище BIOS и чтение системных температур. Форм-фактор находит применение в карманных и ультрамобильных устройствах, компьютерных панелях, играх начального уровня, простом медицинском оборудовании, простом цифровом оборудовании, промышленных компьютерах, автоматизации, на транспорте, в мобильных приложениях для терминалов. Формат Qseven подходит для любых приложений с питанием от батареи или использующих технологию PoE, то есть с питанием через витую пару в сети Ethernet.

Как ни странно, но зачастую перед покупкой нового компьютера, люди не всегда задумываются над размером и типом будущего ПК (форм-фактором). Чаще всего это падает на плечи продавцов, которые не всегда заинтересованы в нуждах КЛИЕНТА, попросту говоря — какой корпус попался — в тот и засунули… Однако, зачастую именно этот параметр является важным, как для пользователя так и для самого компьютера. Насколько это важно? От форм-фактора ПК (и от правильности его выбора, конечно же…) зависит множество немаловажных параметров: удобство работы, уровень шума, температура корпуса, а отсюда вытекают: “здоровье” комплектующих внутри (в первую очередь жестких дисков — которые хранят вашу информацию — а это как известно высшая ценность), удобство работы и пр. и т.п. … Итак, как же правильно выбрать размер системного блока будущего ПК?

Для начала — предлагаю рассмотреть их подробнее по очереди:

В начале нужно сказать, что размеры ПК складываются не только от размеров самого корпуса. Размеру корпуса должны соответствовать еще размеры комплектующих — системной платы в первую очередь, видеокарты, блока питания и прочих устройств. Например, нельзя поместить системную плату формата ATX в корпус miniTower, или видеокарту типа GeForce 9800GTX в такой же корпус — она просто не влезет. А если и влезет, то будет так греться, что малое пространство не позволит эффективно отводить тепло, и перегрев будет грозить всем устройствам…

Итак, давайте рассмотрим форм-факторы корпусов — их размер можно сказать прямо пропорционален возможностям будущего ПК, т.к. он определяет размер комплектующих, которые могут в него “влезть”. А современные комплектующие зачастую больших размеров (например — мощные видеокарты). Поэтому можно в некотором смысле дать такой совет: чем мощнее планируется ПК — тем больше корпус…

Полная башня (Full Tower): Размеры такого корпуса: ширина 15-20см, высота 50-60см. Такой корпус имеет от 4 до 9 отсеков для устройств 5.25 дюймов (пример: привод DVD-ROM), имеет от 6 до 12 отсеков под устройства 3,5 дюймов (пример: жесткий диск), имеет возможность для установки семи карт расширения (например, TV-тюнер, звуковая карта). Так же такой корпус вмещает полноразмерную системную плату ATX (об их размерах мы поговорим позже). Говоря проще — корпуса такого типа самые большие, и вместимость различного “железа” у них огромна. Но тут конечно все зависит уже от системной платы — сколько она позволяет подсоединять жестких дисков, плат расширения, (которые потом находят себе место в просторе корпуса) и пр. Применение: В основном, для мощный компьютеров, ориентированных исключительно на высокую производительность, т.к. такие системные блоки содержат в себе много быстрых комплектующих, которые как известно выделяют много тепла, а в таком большом корпусе охлаждение не затруднено.

Средняя башня (Mid Tower): Пожалуй, самый распространенный размер среди домашних настольных компьютеров. Его размеры: ширина 15-20см, высота 43-45см. Такие корпуса способны вместить полноразмерную системную плату ATX, полноразмерные блок питания, несколько жестких дисков и достаточно много жестких дисков. Применение: Можно сказать — универсальное. Размеры приемлемые и для высокопроизводительных ПК, и для обычного среднего домашнего компьютера. Пространство внутри корпуса позволяет циркулировать воздушным потокам внутри обычно не затрудняя охлаждение корпуса и устройств. Я рекомендую его для сборки ПК — если ваши требования к размерам ПК обычны, и если не нужен компьютер “на полке”.

Мини-башня (Mini Tower): В основном распространены в секторе офисных компьютеров. Из-за своих маленьких размеров (ширина 15-20см, высота 33-35см) они позволяют устанавливать немного: (1-2 оптических привода, 1-2 жестких диска и примерно 4 слота расширения) и устройства средней или ниже производительности. Во-первых, по причине размеров, а во-вторых, по причине нагрева. Места в таком корпусе мало — и поэтому требования к температуре устройств выше, дабы не создавался противный шум вентиляторов и перегрев устройств. Но в такой корпус можно уместить комплектующие, которых вполне хватит для офисной работы с текстом, презентациями и электронными таблицами.

Мини-ПК (Small Form Factor): При своих размерах (ширина 20 см, высота 18-23 см) они вмещают максимум 2 слота расширения, немного жестких дисков и подразумевают компактный блок питания. Здесь подразумевается, что пользователь будет в основном пользоваться компонентами встроенными в системную плату (которая кстати тоже маленькая) такими как встроенное видео и звук. По внешнему виду эти корпуса напоминают бытовую технику. Их использование — как офисные ПК или как основа домашнего кинотеатра. Об охлаждении здесь вопрос не стоит, т.к. устройств очень мало да и они по своему предназначению выделяют немного тепла.

Так же существуют еще и форм-факторы Микро-ПК (которые обладают еще меньшими по сравнению с Мини-ПК габаритами, но из-за своих размеров имеют и еще большие ограничения) и настольные (горизонтальные корпуса, находящиеся на столе), но распространены они меньше и вряд ли вам придется с ними связываться.

Итак, мы рассмотрели форм-факторы корпусов. Надеюсь — Вы выберете что-то подходящее для себя. Если же нет — можете обратиться за индивидуальной консультацией .

В следующих статьях из цикла форм-факторов мы в общем виде рассмотрим форм-факторы комплектующих системного блока и других устройств.

Сейчас готовые компьютеры можно купить в большинстве магазинов бытовой техники. Но такой подход устраивает не всех. Сборка из комплектующих на заказ позволяет изготовить системный блок, который подходит под задачи конкретного человека. К тому же, такой компьютер будет уникальным.

Обычно, при составлении конфигурации системного блока, корпус выбирают, что называется, «на сдачу». Да, такой подход справедлив для офисных ПК, где ставится цель сэкономить. Раньше, когда компьютеры современного АТХ-формата только появлялись в России, большинство корпусов отличались только высотой и оформлением передней панели, люди вообще не задумывались над выбором. Наиболее популярным форматом был Tower (обычная башня). Игровые и мощные конфигурации собирали в Full-Tower (такая же башня, но раза в полтора, а то и два выше) чаще всего с дверью на передней стенке. Горизонтальные, так называемые desktop, на которых стояли мониторы, постепенно исчезали из продажи. Изначально все корпуса были «просто серые ящики», потом в моду вошли серебристый и черный цвета.

Если кто-то думает, что все осталось также – просто давно не был в компьютерном магазине. Сейчас на витринах можно встретить корпуса всевозможных форм, цветов и размеров. А при сборке, например, маленького компьютера – именно корпус чаще всего становится определяющим. Не потеряться в этом многообразии поможет сегодняшняя статья.

Midi-Tower и Mini-Tower типоразмеры.

Несмотря на стремление к миниатюризации, наиболее популярными остаются вертикальные корпуса типа midi-Tower . Примерные размеры: ширина 15-20см, высота 43-45см. Такие корпуса способны вместить полноразмерную стандартную материнскую плату ATX-формата , блок питания стандартного размера, несколько жестких дисков и дисководов. Применение универсальное. Размеры приемлемы как для высокопроизводительных компьютеров, так и для офисных ПК. Слотов расширения чаще всего 6 . Впрочем, такое количество карт расширения не нужно современным компьютерам, особенно офисным. Материнские платы формата microATX сразу обладают встроенными звуковыми и сетевыми картами, а процессоры – встроенным видеоядром. Благодаря этому можно сэкономить на габаритах – использовать mini-Tower корпус. Он ниже, чем midi-Tower (примерно 33-35см в высоту), правда, и установить в них получится немного: 1-2 оптических привода, 1-2 жестких диска и примерно 4 слота расширения .

Наличие блока питания в корпусах Tower-формата и его расположение.

Часто корпуса такого формата комплектуются встроенными блоками питания. В случае офисного компьютера, самая тяжелая работа для которого – редакторы таблиц и электронная почта, можно использовать простые корпуса со встроенным блоком питания, мощностью 300-450Вт . Мультимедийный ПК, также как и игровой среднего уровня может обойтись 500-600Вт блоком, предустановленным в корпус. Чаще всего такое решение позволяет сэкономить, но для серьезных рабочих станций, или мощных геймерских компьютеров этого будет недостаточно. Блоки питания, встроенные в корпуса, обычно простых серий с минимальным набором разъемов, подключить мощную видеокарту, или большое количество жестких дисков будет затруднительно.

Micro-Tower и Slim-Desktop типоразмеры.

А что, если сделать корпус еще меньше? Именно так появились Micro-Tower и Slim-Desktop . Первые – ниже, чем mini-Tower, и отсек для 5,25 дюймовых накопителей – всего один . Вторые – уже, чем стандартные башни. Уменьшить ширину позволяет расположение блока питания вертикально, иногда даже в передней части. Отсек для оптических приводов также расположен вертикально, либо вообще отсутствует. Это позволяет располагать корпус как стоя, так и лежа, именно поэтому в названии есть слово desktop. В таких корпусах обычно собирают компьютеры с небольшим энергопотреблением, и соответственно, тепловыделением, так как движение воздуха в них затруднено.

Desktop типоразмер.

Full-Tower, Ultra-Tower и Super-Tower типоразмеры.

Нестандартные решения и моддинг.

А что если хочется чего-то нестандартного? Есть возможность приобрести корпус любимого цвета, который впишется в дизайн комнаты, либо офиса. Например, розовый . Если любимый цвет - черный, разнообразие корпусов конечно, возрастает, но производители давно не считают его единственным. Выбор материалов не ограничивается сталью – в отделке используются различные. Бюджетный сегмент. В этом диапазоне находятся корпуса для офисных системных блоков с БП 350-400Вт, также можно встретить корпуса для HTPC с БП 200Вт с поддержкой материнских плат mITX-формата. Количество портов, слотов расширения и предустановленных вентиляторов минимально.

3500р - 6000р . Корпуса с БП мощностью 450-500Вт, либо mITX-корпуса с 300Вт БП, в них можно собрать уже мультимедийный компьютер для дома, но каких-то интересных решений, как и в предыдущей группе, ждать не приходится.

6000р – 13000р . Здесь уже можно встретить интересные варианты, ближе к верхней границе – даже корпуса типа Full-Tower с окном на боковой стенке, регулировкой скорости вращения вентиляторов и 600 Вт блоками питания, в которых запросто можно собрать, например, медиасервер с большим количеством жестких дисков. У современных видеокарт, даже мощных, требования к БП не такие высокие, как раньше, а значит и игровой компьютер начального, среднего, и даже выше среднего уровня будет себя хорошо чувствовать в корпусах этого диапазона. Стоит, конечно, обратить внимание на количество корпусных вентиляторов, один на передней стенке, и один на задней – необходимый минимум. Впрочем, недостающее количество всегда можно докупить отдельно.

Корпуса без встроенного блока питания.

900р – 2500р . Начальный уровень. Корпуса для офиса, максимально простые черные коробочки. Впрочем, корпуса верхнего ценового диапазона (2000р-2500р) при установке мощного БП ничего не мешает использовать и дома. При этом не стоит забывать о совместимости с комплектующими, например, игровыми видеокартами.

2500р - 8000р . Средний уровень. Здесь есть все, о чем рассказывалось в статье. И обычные башни, и кубические корпуса с интересными цветовыми решениями, и алюминиевые корпуса для HTPC, и Full-Tower для системы любой мощности.

8000р – 22000р . Верхний уровень. Максимально продуманные с точки зрения дизайна, материалов и охлаждения корпуса. Подходят для самых требовательных пользователей. Именно в таких корпусах собирают «топовые» системы.

От 22000р . Премиум уровень. Верхней ценовой границы нет. Для тех пользователей, кто не готов мириться с тем, что у кого-то будет похожий корпус. Часто выпускаются небольшими партиями, из необычных материалов. Обладают запоминающимся дизайном.

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

Жёсткие диски в двух форм-факторах 2.5" и 3.5" - практические отличия и сферы применения.

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 -