Padrões / Standards / Form Factors - ATX (Advanced Technology eXtended)

 

A Motherboard é a placa principal onde vão encaixar todos os componentes, sendo um elemento complexo de desenvolver. Além de possuir circuitos que fornecem energia às Placas de Expansão , Memória RAM e Processador, é responsável pela comunicação entre eles.

A Motherboard possui diversos Chips, dos quais se destacam a North Bridge e a South Bridge, Áudio (onboard de boa qualidade atualmente), LAN (gigabit atualmente) e algumas possuem um Chip Gráfico.

Por este motivo o Standard, ou Padrão, são desenvolvidos partindo da Motherboard. Como se poderá comprovar, os Padrões / Standards foram desenvolvidos por Empresas / Organizações que fabricam Motherboards, como é o caso do Padrão AT desenvolvido pela IBM, Padrão ATX desenvolvido pela Intel e o Padrão ITX desenvolvido pela VIA Tecnhologies.

Os Padrões definem especificações energéticas, dimensões, furagens, locais de posicionamento dos Slots para Placas de Expansão (PCI-Express, por exemplo), Memória RAM, SATA e IDE, Socket para Processadores, entre outros.

Como tal, todos os componentes para determinado Padrão, necessitam de obedecer às especificações genéricas definidas pelo Padrão, permitindo a integração independentemente de quem o fabrique. Os Padrões surgiram precisamente por este motivo, ou seja, um determinado Padrão permite a integração de componentes desenvolvidos segundo as normas, independentemente de quem os fabrica.

Por exemplo, uma Fonte de Alimentação para o Padrão ATX, necessita de obedecer aos requisitos elétricos do Padrão ATX, bem como deverá de possuir determinados tipos de cablagens que permitam a ligação à Motherboard e permitam alimentar componentes que não sejam alimentados diretamente pela referida. No caso das Fonte de Alimentação, atualmente existe ainda outro Standard, que vai certificar a sua qualidade (Certificação 80 Plus).

1 - O Início do Padrão ATX

O Padrão AT atingiu o seu auge em finais dos anos 80 do século XX, o Padrão AT começou a ter algumas fragilidades em relação aos avanços tecnológicos entretanto ocorridos. Uma vez que a IBM optou por desinvestir na área de Computadores Pessoais, o Padrão AT não teve grandes evoluções e começou a ficar obsoleto.

Partindo do pressuposto que a massificação de Computadores pessoais se deu em 1982 quando surgiram os Processadores 286 (Intel e AMD) a evolução dos Computadores pessoais entre 1982 e 1994 deu origem a problemas diversos que o Padrão AT possuía, nomeadamente em relação a requisitos elétricos e aquecimento. Maiores frequências dos Processadores e Memórias RAM, Placas Gráficas dedicadas, Discos rígidos a funcionarem a maiores rotações, Fontes de Alimentação mais potentes (logo mais "quentes"), uma grande quantidade de cabos no interior das Caixa que não permitiam uma boa circulação de ar.

Em 1982, um Computador pessoal médio tinha um Processador 282, Intel ou AMD, a 8 MHz, permitindo até 16 MB de Memória RAM. O Chip Gráfico era onboard e tinha um Disco rígido de 20 MB. Em 1994, um Computador pessoal médio tinha um Processador AMD ou Intel a 300 MHz, 64 MB de RAM, Disco de 4 GB, Placa Gráfica PCI, Drive de Disquetes e Leitor de CD.

O referido desinvestimento por parte da IBM no Padrão AT levou a que a concorrência desse início ao desenvolvimento de um novo Padrão cujas características alteraram radicalmente a arquitetura do Computador.

Como é óbvio, o desenvolvimento do Padrão começou pelo Layout da Motherboard, a qual teve alterações muito significativas não só em relação ao posicionamento dos diversos Chips e Slots, mas também quanto às características elétricas.

Motherboard Padrão AT vs Motherboard Padrão ATX

As Motherboards da Figura acima, estão posicionadas para encaixe numa Caixa. Podemos assim verificar as diferenças de Layout entre os dois Padrões.

 

2 - Form Factor do Padrão ATX

O Layout da Motherboard do Padrão ATX sofreu alterações significativas em relação ao anterior Padrão AT. A alteração de posicionamento dos diferentes Chips, Slots e Socket , deu origem a uma alteração das dimensões para um formato retangular.

Layout Motherboard Padrão AT vs Layout Motherboard Padrão ATX

O objetivo do referido é proporcionar um melhor arrefecimento da Máquina, facilitar a manutenção e reduzir custos de fabrico.

O Processador passou a estar perto do topo da Caixa, o que permite um melhor arrefecimento deste, pois o "ar quente sobe". Os Slots de Memória RAM localizam-se perto do Processador e da North Bridge (Ponte Norte) o que permite uma redução de tamanho dos filamentos do BUS.

Os Slots para ligação dos cabos de dados de dispositivos de armazenamento (Discos, Leitores de CD / DVD, Drives de Disquetes) situam-se na extremidade direita da Motherboard, impedindo que os cabos de dados (inicialmente FlatCables) ocupem espaço por cima dos restantes componentes, facilitando a circulação de ar no interior da Caixa.

Os Slots para Placas de Expansão , localizam-se sensivelmente no mesmo local, partindo do canto inferior esquerdo. A South Bridge (Ponte Sul) encontra-se perto dos referidos Slots, permitindo que os filamentos de BUS sejam reduzidos.

As portas Serial e COM passaram a estar soldadas à Motherboard a qual passou a dispor de um Painel denominado de Painel de I / O (Input / Output), no qual além das referidas portas, estão incluídas todas as portas para ligação a periféricos externos, tais como Rato e Teclado (portas PS2), ligações USB, Áudio onboard, Chip Gráfico onboard (quando existe), entre outros.

Painel de I / O - Input / Output - Motherboard ATX

O Interruptor de Ligar / Desligar deixou de estar integrado na Fonte de Alimentação. A ligação dos Interruptores de Power, Reset e os leds indicadores de atividade do Disco e do Computador ligado, são ligados ao Painel F_Panel da Motherboard. Anteriormente para desligar o Computador o utilizador necessitava de acionar o respetivo interruptor. No Padrão ATX o Sistema Operativo envia um sinal à Motherboard e o Sistema encerra automaticamente.

F_Panel Motherboard ATX e Cabos de Ligação

O Padrão ATX define dimensões em relação a tamanhos, distâncias entre componentes, conforme se pode verificar na figura abaixo.

Layout Motherboard ATX

3 - Variantes do Padrão ATX

Existem 6 variantes de Motherboards ATX, as quais diferem nas dimensões, as quais se devem à introdução de mais ou menos componentes (principalmente Slots de expansão). Estas variantes permitem construir Máquinas mais ou menos compactas.

3.1 - Flex-ATX

A Motherboard tem de dimensões máximas 229 mm x 191 mm, e não pode ter mais do que quatro Slots de expansão.

Motherboard  Padrão Flex ATX

3.2 - microATX

O tamanho máximo de uma Motherboard microATX é de 244 mm × 244 mm.

Motherboard  Padrão microATX

3.3 - miniATX

Existem dois Padrões denominados miniATX. Num deles a Motherboard tem dimensões de 150 mm x 150 mm e foi desenvolvido pela AOpen para integração de Processadores Mobile. Utilizadas em home theater PC por exemplo.

No outro Padrão miniATX a Motherboard tem dimensões de 284 mm x 208 mm.

Motherboard  Padrão miniATX

3.4 - Standard ATX

É a Motherboard mais comum, com dimensões de 305 mm x 244 mm

Motherboard  Padrão Standard ATX

3.5 - eATX (extended ATX)

A Motherboard eATX tem dimensões de 330 mm x 305 mm

Motherboard  Padrão eATX

3.6 - eeATX (enhanced extended ATX)

A Motherboard eeATX tem dimensões de 330 x 347 mm

Motherboard  Padrão eeATX

3.7 - Outras Variantes não Oficiais do Padrão ATX

Alguns fabricantes acrescentaram Slots e deram uma denominação comercial às variantes criadas. As mais importantes são:

3.7.1 - Ultra-ATX

Em 2008, a Foxconn criou uma Motherboard, a Foxconn F1, que tem a mesma profundidade (244 mm) que a Motherboard ATX padrão, mas uma extensão de 366 mm de largura permitindo até 10 Slots de expansão A empresa denominou este Form Factor de Ultra-ATX.

3.7.2 - XL-ATX

A denominação XL-ATX, é usada por dois fabricantes, a EVGA e a Gigabyte, para denominar Motherboards com dimensões de 244 mm x 325 mm.

Motherboard  Padrão XL-ATX

3.7.3 - HPTX

Motherboard fabricada pela EVGA em 2010, com dimensões de 345 mm x 381 mm

Motherboard  Padrão HPTX

 

Variantes do  Padrão ATX

4 - Características Elétricas do Padrão ATX

O Padrão ATX especifica a existência de quatro saídas principais:

  • +3.3 V
  • +5V
  • +12v
  • -12 V e 5 VB SB (standby)

A saída de -5 V foi originalmente necessária porque existia o barramento ISA. Tornou-se obsoleta com a extinção do barramento ISA em Computadores atuais, tendo sido removido em versões posteriores do padrão ATX.

Originalmente, a Motherboard era alimentada por um conetor de 20 pinos. Posteriormente surgiu uma extensão de mais quatro pinos, passando a ter 24.

A Figura abaixo mostra os conetores referidos, bem como a codificação da cores dos cabos.

Conetor ATX 20 Pinos, Conetor ATX 24 Pinos, Código Cores Cabos

Em ambos, existem quatro cabos que têm funções específicas:

  • PS-On - Cabo de cor verde - Sinal que a Motherboard envia à Fonte de Alimentação para ligar a energia;
  • PWR-OK ou Power Good - Cabo de cor cinzenta - Sinal que a Fonte de Alimentação envia à Motherboard, para indicar que está funcional.
  • +5 V SB ou standby (espera) - Cabo de cor Roxa - mantem o fornecimento de energia quando as restantes linhas estão desligadas. Utilizado para alimentar o conjunto de circuitos que controla a alimentação de sinal.
  • +3.3 V Sense - Pino 11 (Conetor 20 pinos) ou 13 (Conetor 24 Pinos) - Cabo de cor Laranja - Permite a deteção de quedas de tensão da Fonte de Alimentação.
5 - Versões do Padrão ATX

Entre 1995 e 2013, o Padrão ATX sofreu diversas revisões. A primeira versão do Padrão ATX denomina-se de "Original ou Standard ATX". Posteriormente surgiram diversas revisões, sendo a última a ATX-12V v2.3, que vigora atualmente (em 2013).

As referidas revisões foram ocasionadas por alterações devidas ao lançamento de novas tecnologias, que obrigaram a alterações na arquitetura do Padrão e respetivos requisitos elétricos.

5.1 - Original ou Standard ATX

A primeira versão do Padrão ATX definia que a alimentação da Motherboard era efetuada através de um conetor de 20 pinos, o qual já foi detalhado anteriormente.

A Fonte de Alimentação deveria de ter, no mínimo, as seguintes saídas:

  • Conetores Molex de 4 Pinos - Já existiam no Padrão AT, com tensões de +5 V e + 12V. Destinados a alimentar dispositivos de leitura e armazenamento, tais como Discos Rígidos, Leitores / Gravadores de CD, Drives de Disquetes de 5,25", entre outros;
  • Conetores Berg de 4 pinos - Já existiam no Padrão AT, com tensões de +5 V e + 12 V. Destinados a alimentar Drives de Disquetes de 3,5"
  • Conetor Molex Mini-fit Jr. de 20 pinos - para alimentação da Motherboard;
  • Conetor auxiliar de 6 pinos - para Motherboards especificas cujos Processador necessitavam de alimentação extra. Tinham tensões de 3,3 V e 5 V.
5.2 - Primeira Revisão do Padrão ATX (ATX-12V 1.X)

Quando a Intel projetou o Processador Pentium IV, os requisitos de energia então existentes eram insuficientes. Neste contexto, foi acrescentada alimentação adicional com mais 4 pinos.

Forma Factor Fonte de Alimentação ATX-12V v1.x

As revisões do Padrão ATX Versão 1, foram as seguintes:

ATX-12V 1.0 (Fevereiro de 2000)

Conetor para alimentação da Motherboard de 20 pinos, e um conetor extra de 4, permitindo a alimentação dos Processadores da nova geração. Foi igualmente introduzido um conetor de alimentação auxiliar de 6 pinos.

Conetores ATX 1.0

ATX-12V 1.1 (Agosto de 2000)

A tensão de 3,3 V foi ligeiramente aumentada.

ATX-12V 1.2 (Janeiro de 2002)

Tensão de -5 V abolida por desnecessária, sendo a sua inclusão opcional.

ATX-12V 1.3 (Abril de 2002)

Incluído conetor para alimentação de dispositivos SATA

Conetores ATX 1.3

5.3 - Segunda Revisão do Padrão ATX

A segunda revisão do Padrão ATX ocorreu a partir de 2003, com alterações substanciais no Padrão. Ao analisar os requisitos de energia para os Computadores da época, conclui-se que seria muito mais barato e mais prático alimentar a maioria dos componentes a partir de 12 V ao invés de 3.3 V e 5 V.

Form Factor da Fonte de Alimentação Padrão versão ATX 2.x

ATX-12V 2.0 (Fevereiro de 2003)

A conclusão acima referida, deu origem ao ATX-12V 2.0 que definiu a distribuição de energia de uma forma diferente:

  • Aumentou o fornecimento de energia de 12 V, com a inclusão de um ou dois conetores extra de 4 pinos para alimentação extra do Processador;
  • As tensões de 3.3 V e 5 V foram reduzidas;
  • O conetor de alimentação à Motherboard passou de 20 para 24 pinos, com a inclusão de 4 pinos com 3.3 V, 5 V e 12 V
  • O conetor auxiliar de 6 pinos foi definitivamente removido;
  • Foram incluídos conetores para alimentação de dispositivos SATA.
ATX-12V 2.01 (Junho de 2004)

Corrigidos pequenos erros, nomeadamente a -5 V.

ATX-12V 2.1 (Março de 2005)

Todas as tensões foram ligeiramente aumentadas e os requisitos de eficiência elétricos alterados.

ATX-12V 2.2 (2006)

Pequenas alterações nos conetores de alimentação da Motherboard (de 24 e de 4pinos), referentes a tensões.

ATX-12V 2.3 (Março de 2007 e que vigora na atualidade - 2013)

A alteração mais significativa refere-se à eficiência mínima das Fontes de Alimentação. A eficiência deverá de ser de 80% (a mínima aceitável é de 70%). Daqui derivou a atual Certificação 80 Plus das Fontes de Alimentação.

 

6 - Padrão ATX - Fontes de Alimentação - Certificação

Conforme se referiu anteriormente, a revisão 2.3 do Padrão ATX definiu uma eficiência mínima para as Fonte de Alimentação. Esta deveria de ser de pelo menos 80% não podendo descer abaixo dos 70%.

Neste contexto surgiu a Certificação 80 Plus, que é um programa de Certificação voluntária que se destina a promover a eficiência de Fontes de Alimentação para Computador. O desenvolvimento da Certificação 80 Plus foi a seguinte:

  • A Ecos Consulting (promotor e proprietário da sigla 80 Plus) e a EPRI (Electric Power Research Institute), desenvolveram o protocolo geral de testes para Certificação de Fontes de Alimentação para Desktops;
  • Março de 2004 - A Certificação é apresentada no Simpósio do Mercado de Transformação (ACEEE);
  • Fevereiro de 2005 - A Seasonic fabrica a primeira Fonte de Alimentação certificada com 80 Plus;
  • 2006 - A Hewlett Packard (HP) e a Dell aderem à Certificação das Fontes de Alimentação que comercializam;
  • 2007 - Cerca de 200 Fontes de Alimentação existentes no mercado, têm Certificação 80 Plus;
  • 2008 - Adicionados as especificações para os níveis de Certificação Bronze, Prata e Ouro;
  • 2009 - Adicionadas as especificações para a Certificação Platinum;
  • 2012 - Adicionadas as especificações para a Certificação Titanium. A Dell e a Delta Eletronics lançaram um Fonte de Alimentação com a Certificação referida;
  • 2013 - Todos os Fabricantes conceituados possuem Fontes de Alimentação Certificadas na sua lista de produtos.

Os níveis de Certificação existentes atualmente (em 2013) são os seguintes:

Níveis de Certificação 80 Plus para Fontes de Alimentação

 

7 - Padrão ATX - Caixas para Computador

A consolidação do Padrão ATX, deu origem a uma grande evolução no mercado de Computadores. Surgiram empresas especializadas no desenvolvimento de produtos específicos, devidamente certificados e padronizados.

O referido aplica-se às Caixas para Computadores. Atualmente o desenvolvimento de uma Caixa para Computador, obedece a um projeto de engenharia, pois necessitam de ser estudados fatores como a circulação de ar no interior, por forma a potenciar o arrefecimento, atendendo ao facto que os sistemas atuais geram muito calor.

Anteriormente o desenvolvimento de uma Caixa centrava-se principalmente no Design, pois as características dos sistemas eram muito inferiores comparadas com as atuais. Daí existirem diversos fabricantes de Caixas cuja principal preocupação era "fabricar bonito" e "vender barato".

Na atualidade, o Fabrico de Caixas (de qualidade) é efetuado por poucas Empresas que o mercado identifica facilmente, e o argumento de venda não se centra tanto no design (embora o aspeto não seja descurado) mas sim em características técnicas. Embora continuem a existir fabricantes que lançam Caixas de "baixo custo" (e de qualidade duvidosa), são os grandes fabricantes que dominam o mercado, pois possuem "Know-How" que lhes permite inovar tecnicamente (e em termos de design).

Não existe um Padrão ATX para Caixas, mas sim estas deverão de ser fabricadas de acordo com o Form Factor da Motherboard e dos componentes que nela se inserem.

Por exemplo, uma Caixa específica para o Padrão Micro-ATX, deverá de ter as dimensões adequadas para que a Motherboard do referido padrão nela caiba, e as furagens corretas para o encaixe da referida Motherboard.

Por conseguinte, a escolha de uma Caixa deverá de obedecer aos requisitos da Motherboard a que se destina. As Caixas maiores permitem Motherboards mais pequenas (em princípio têm as furagens necessárias) mas o inversos não se aplica.

Como não existe um Padrão específico que denomine o Formato de uma Caixa ATX, a lógica que vem sendo seguida é uma classificação mais ou menos comum a toda a indústria, como a seguir se discrimina.

7.1 - Caixa ATX Mini-Tower

Tem dimensões aproximadas de 450 mm x 210 mm x 440 mm e permite:

  • Para Motherboards Micro-ATX;
  • Cooler para Processador com uma altura máxima de 160 mm;
  • Placa Gráfica com altura máxima de 260 mm;
  • A Fonte de Alimentação não pode ter um comprimento superior a 180 mm.

Caixa ATX Mini-Tower

7.2 - Caixa ATX Mid-Tower

Tem dimensões aproximadas de 495 mm x 252 mm x 511 mm

  • Para Motherboard Standard ATX ou Micro-ATX
  • Cooler para Processador com uma altura máxima de 175 mm
  • Placa Gráfica com altura máxima 315 mm.

Caixa ATX Mid-Tower

7.3 - Caixa ATX Full-Tower

Tem dimensões aproximadas de 560 mm x 220 mm x 565 mm

  • Para Motherboard Standard ATX, eATX e Micro-ATX

Caixa ATX Full-Tower

7.4 - Caixa ATX Big-Tower

Tem dimensões aproximadas de 640 mm x 235 mm x 674 mm

  • Para Motherboards Standard ATX, Micro-ATX, eATX, eeATX, XL-ATX, HPTX

Caixa ATX Big-Tower

 

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Autor: José JR Crispim
Publicado em: Julho de 2013

Nota: se verificar alguma incorreção no presente artigo ou pretender acrescentar algo mais, pode enviar-me um e-Mail. Publicarei a correção e colocarei o autor da mesma.

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