Материнские платы: взгляд производителя

Недавно в прессе промелькнуло сообщение о конкурсе на быстроту собирания компьютера. Один системный администратор из США занял в этом конкурсе первое место, сумев собрать и запустить компьютер менее чем за 5 минут. Прекрасно понимая, что задача промышленной сборки компьютера из готовых узлов существенно отличается от той, которую решали участники упомянутого конкурса, мы все же не могли не вспомнить про наших отечественных сборщиков. Да, они конструируют свои модели компьютеров и вполне заслуженно продают их под своими торговыми марками, но можно ли сравнивать уровень требующегося при этом технического развития и ноу-хау с тем, что необходим для производства узлов и компонентов? Еще каких-то 15-20 лет назад большинство наших компьютерщиков работали на оборудовании, в котором практически все детали были отечественными или поставлялись по кооперации из «социалистических» стран. Сегодня картина радикально изменилась. На нынешнем фоне производство материнских плат, налаженное в компании «Формоза», выглядит исключением. И, надо сказать, исключением приятным — оказывается, есть у нас компании, которые по-прежнему в состоянии успешно осваивать сложные технологии и выпускать современные электронные изделия в промышленных масштабах.

В ходе наших встреч с начальником производства компании «Формоза» Олегом Квасом мы постарались получить ответы на ряд вопросов, связанных с современными тенденциями в производстве материнских плат для РС, особенностями их проектирования и изготовления. Понятно, что лучший собеседник для обсуждения этих тем в нашей стране едва ли найдется.

КомпьютерПресс: В работе нашей тест-лаборатории важное место занимает тестирование материнских плат. Однако есть ощущение, что они остаются для большинства читателей, да и для нас самих в немалой степени «черным ящиком». Учитывая их роль в работе РС, нам хотелось бы узнать о них побольше и рассказать об этом читателям.

Олег Квас: В вашем журнале регулярно появляются материалы о тестировании компьютеров, узлов и устройств, в том числе материнских плат. Публикуется много технической информации о новых материнских платах. Мы внимательно следим за этими публикациями. Но если ограничиваться новостями и описаниями сравнительных тестирований, целый пласт вопросов останется неохваченным. Между тем, на наш взгляд, кому-то будет интересно прочитать о том, что такое производство собственных материнских плат, как его наладить, как узнать, что получилось — хорошее изделие или нет, что важно для оценки и какими средствами эту оценку следует производить. Надо сказать, что задача сравнения материнских плат стоит как перед потребителем, так и перед производителем, но рассматривают они ее по-разному. Для потребителя, от лица которого в основном выступает ваша тест-группа, важен тот мгновенный снимок, который будет запечатлен при подведении итогов тестирования. Производитель смотрит дальше. Он тоже сравнивает материнские платы по различным параметрам, но в его случае это сравнение закладывает основу для выработки стратегии, для принятия конкретных решений, которые могут привести к успеху как в скором будущем, так и в достаточно долгосрочной перспективе. А могут и не привести…

Идея начать собственное производство материнских плат обусловлена ростом производства. «Формоза» — торговая компания. Каждая компания, в какой бы сфере бизнеса она ни работала, должна добиваться соответствия формы своей организации масштабам деятельности. При достижении определенного объема продаж прежние формы могут стать неэффективными, начав тормозить дальнейшее развитие компании. Если потребность в материнских платах составляет 100 штук в месяц, понятно, что их надо покупать готовыми. При месячной потребности в тысячи штук — это уже вопрос. А при десятках тысяч — повод для серьезных раздумий и для решительных действий.

Планируя создание собственного производства материнских плат, мы не были обуреваемы идеей затмить конкурентов, снискать какие-то особенные лавры. По крайней мере мы реально представляли себе, насколько рано позволять подобным мыслям крутиться в головах. Задача формулировалась как чисто экономическая: делать конкурентноспособные платы с достойным соотношением «цена-качество», чтобы прибыль компании в целом увеличилась.

Первая плата была изготовлена нами в августе 1999 года. Она не была оригинальной моделью. Мы сделали копию «чужой» платы. Но частью общего плана было собственное проектирование плат, и к нему мы вскоре приступили. Так мы смогли «затачивать» платы под конкретные компьютеры и более гибко управлять ассортиментом. Весной 2000 года собственное производство плат стало существенной частью общей программы компании. Наличие собственного производства обогатило нас таким опытом, который в условиях сборки компьютеров на основе готовых плат мы никак не смогли бы приобрести. Мы гораздо основательнее знаем теперь, что хорошо, что плохо и почему именно.

КП.: Давайте об этом и поговорим. Начнем с характеристики самого изделия и основных тенденций в его конструировании и производстве.

О.К.: Прежде всего о том, зачем нужна материнская плата. Она необходима, чтобы собрать компьютер. В этом смысле она входит в число нескольких основных деталей. Современный РС имеет открытую архитектуру — он состоит из ряда устройств, взаимодействие которых описано жесткими стандартами. Каждый производитель, выпуская такие устройства, руководствуется этими стандартами, но получается при этом у каждого свое. На рынке компьютерных узлов и устройств работают многочисленные производители, конкурирующие между собой по техническим решениям. Конкуренция заставляет снижать цены. Современный РС — это массовый продукт, предназначенный почти для всех — как телевизор или музыкальный центр.

Внутри компьютера системная (или материнская) плата служит для объединения всех остальных устройств в одно логическое целое и для обеспечения их взаимной работы — прохождения электрических сигналов. В ней сконцентрированы важнейшие узлы компьютера — процессор, интерфейсы. Насколько хорошо плата удовлетворяет условиям и стандартам, настолько хорош сам РС.

В состав платы входит много различных деталей, разъемов, она поддерживает разные частоты для разных шин. Отсюда главная особенность платы как изделия. С одной стороны, она доступна в изготовлении — процесс производства плат не содержит каких-либо исключительных по сложности технологий, которые делали бы ее уникальным изделием на фоне общего уровня развития современной науки и техники (процессор как таковой или память мы не рассматриваем). С другой стороны, она является сложным изделием, поскольку к готовой плате предъявляются многочисленные требования. Задача состоит не в том, чтобы ее изготовить, а в том, чтобы она работала.

И здесь пора назвать главную тенденцию в развитии материнских плат: постоянное усложнение. Когда мы впервые задумались о производстве плат, в ходу были системные шины 33 МГц, потом 66. Сейчас шины имеют в основном частоту 133 МГц, хотя и 200 — уже не редкость. Насыщенность плат элементами выросла в 4 раза — вначале их было 300-400, сейчас их число перевалило за тысячу, через год будет полторы. Усложнение всех основных элементов компьютера — процессоров, интерфейсов, жестких дисков, периферийных устройств — сразу же отражается на платах, предъявляя к ним новые, более высокие требования. Поэтому платы быстро меняются. Даже при относительно стабильных размерах плат для настольных компьютеров все большей проблемой становится поиск решений по геометрическим и посадочным элементам платы, расположению слотов и коннекторов.

КП.: А как же общая для всех современных изделий тенденция к уменьшению размеров и веса при одинаковой функциональности?

О.К.: Конечно, она проявляется и здесь. Развитие ноутбуков естественным образом привело к появлению компактных решений для настольных систем. Соблазн сделать настольный РС менее громоздким уже реализуется в моноблоках, с которыми вышли на рынок сразу несколько производителей. Одни из моноблоков имеют системный блок, который все же ближе к РС — уменьшенные габариты платы при сохранении основных конструктивных решений, характерных для стандартных настольных компьютеров. У других системный блок решен в духе ноутбуков, с высокой интеграцией платы и нестандартными отсеками для дисководов. Вторая разновидность дает минимум возможностей для апгрейда, да и первая существенно уступает в этом отношении традиционному РС.

Есть еще один путь — пересмотр стандартов на размеры плат для традиционных РС. Сейчас, помимо основного стандарта АТХ, начинают получать распространение Micro ATX и Baby AT, но угрозу АТХ они могут представлять только в перспективе.

КП.: Вы упомянули высокую интеграцию плат в ноутбуках. Однако и в настольных РС часто приходится видеть интеграцию аудио- и видеоплат в системную плату. Каковы современные тенденции в таком интегрировании? Оно ведь тоже способствует появлению более компактных решений, разве не так?

О.К.: Пик интереса к интеграции уже прошел, можно подвести итоги и предсказать, что будет дальше. Два-три года назад производители системных плат решили, что лучше забрать себе рынок, на котором работали производители видео- и аудиокарт, сетевых карт, встроенных модемов. Думали, что и денег будет больше, и управлять ходом событий станет легче. Это была интересная идея, привлекательная во многих отношениях. Однако по ходу ее реализации в ней обнаружились не только достоинства, но и недостатки.

Как мы уже говорили, задача материнской платы — обеспечить совместное функционирование остальных устройств. Но при этом не ограничивать стремление к развитию функциональных возможностей в рамках одной системы! Интеграция допустима там, где компьютер приобретается для выполнения определенных видов работ на протяжении долгого времени, когда можно заранее выбрать конфигурацию с неким запасом производительности и эксплуатировать ее в неизменном виде. Иными словами, речь идет о ноутбуке или об офисном компьютере. Вот где могут в ближайшее время распространиться моноблоки! Гораздо изменчивее бывает судьба домашнего компьютера или, если смотреть шире, компьютера общего назначения. Что только на нем не висит: модем, принтер, сканер, DVD с CD-RW, цифровая камера… Он и файл-сервер, и графическая станция. К нему все время стремятся подключить новые устройства, запустить новые программы: то видеокарта не позволяет насладиться последней игрой, то пользователь захочет смотреть на компьютере телевидение. Интеграция аудио и видео этому препятствует. Есть у нее и другая отрицательная сторона: усложнение материнской платы снижает ее надежность и ремонтопригодность. Маленькая неисправность в подсистемах видео, аудио, модемной связи вынуждает менять всю плату. Производители системных чипсетов поняли и еще одну истину: они проиграли войну за качество. Рядовые аудио- и видеоплаты, соответствующие по возможностям элементам интегрированных плат, стоят сейчас совсем дешево, так что издержки интеграции перекрывают выгоды. Но есть еще и решения высшего класса от глубоко специализированных производителей, пользующиеся заслуженным спросом. Их подключение к интегрированным платам обычно становится проблемой для пользователя. Показательно, что новые чипсеты 850 и 845 не поддерживают встроенное видео.

КП.: В последнее время от пользователей все чаще приходится слышать целые истории о поисках новых программ для BIOS и системных драйверов. Что происходит — погоня за прогрессом оборачивается ошибками?

О.К.: Качество плат сейчас в целом выше, чем раньше, несмотря на бешеный темп погони. Пользователь выбирает между хорошим и очень хорошим. Откровенную халтуру в Москве найти практически невозможно. Но нужно учитывать, что мы живем в условиях, когда постоянно появляются принципиально новые периферийные устройства и интерфейсы к ним, да и известные устройства начинают использоваться по-новому: например, в 2002 году все CD-ROM-приводы будут загрузочными согласно стандарту. Это случай, когда требуется всего лишь перепрограммировать BIOS.

КП.: Сегодня производитель плат имеет дело с разными сокетами и вместо одной модели обычно запускает в производство целую серию более или менее однотипных плат, каждая модель в которой поддерживает «свой» сокет. Это принципиально разные платы или различие в них ограничивается мелочами?

О.К.: Нужно рассматривать конкретные случаи, общего ответа нет. Если взять сокеты 370 (Pentium III, Celeron) и A (Duron/Athlon), то плату надо переразводить, но в общем они примерно одинаковы. А пара 370 и 423 (Pentium 4) различается принципиально. Есть производители, которые вообще не хотят поддерживать сокет 423.

КП.: Вдруг сам умрет?

О.К.: Вот именно. 423-й не разводится в 4 слоях, приходится делать плату шестислойной. Обычно удается ограничиться двумя слоями компонентов, питанием и «землей» — это 4 слоя. Надежда на сокет 478, который будет проще. Физически исполнить шестислойную плату ненамного труднее, чем четырехслойную, но взаимное влияние элементов из разных слоев при прохождении сигналов резко осложняет задачу. Мы имеем дело с очень большими частотами, высочайшими требованиями к синхронизации. Опоздание сигнала на 10 наносекунд нарушает работу платы. Возьмем две точки на плате. Кратчайший путь — прямая, но ради синхронизации его приходится, допустим, удлинить. Особенно петлять тоже нельзя: это создает паразитные емкости или индуктивности, которые влияют на работу соседних элементов. И в этих условиях — увеличение числа слоев…

В общем, теперь мы гораздо лучше понимаем, что такое материнская плата. В сборке есть несколько уровней: CKD (complete kicked down), SKD (semi-kicked down) — полностью разобранное изделие, полуразобранное изделие. При работе на уровне SKD многое оставалось для нас «черным ящиком», и некоторые проблемы мы не могли разрешить, поскольку не хватало понимания. Три-четыре года назад проблема компетентности вышла на первый план, настало время цивилизованного производства, сервиса, ответственности. Могу сказать, что теперь с одного взгляда на плату мы можем оценить, насколько хорошо и продуманно она сделана.

КП.: Ничего исключительного в этом нет: настоящий мастер, лишь взглянув на внутренности автомобиля или, скажем, рояля, многое скажет о том, насколько хорошо тот сделан. Но, как нам кажется, есть в материнской плате нечто, о чем невозможно судить по внешнему виду. И называется это «нечто» — BIOS…

О.К.: Вы правы, и вообще BIOS — тема для отдельного разговора.

КП.: Давайте сейчас остановимся на достигнутом, а цикл статей о материнских платах продолжим в следующих номерах.

 

Беседовал Валерий Мурахвери

КомпьютерПресс 10'2001