Tìm hiểu SFX/SFX12V và EPS/EPS 12V

Intel phát hành kích cỡ vật lý bo mạch chủ microAXT vào tháng 12 năm 1997 và đồng thời cũng phát hành thiết kế bộ cấp nguồn SFX (một kích cỡ vật lý nhỏ hơn). Hầu hết các thùng máy microATX vẫn sử dụng bộ cấp nguồn chuẩn ATX. 

SFX/SFX12V

Sau đó vào tháng 3/1999 Intel phát hành phụ chương FlexATX cho đặc tả kỹ thuật của microATX là một thiết kế bo mạch chủ rất nhỏ dành cho các máy tính giá thấp và các thiết bị dựa vào máy tính. Từ đó, bộ SFX được sử dụng trong các thiết kế hệ thống máy nhỏ gọn mới. Không giống với hầu hết các kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn khác tức là chỉ có duy nhất một bản vẽ vật lý, chuẩn SFX định nghĩa năm hình dáng vật lý khác nhau, một số trong chúng không thể thay thế cho nhau được. Ngoài ra, có thể thay đổi các đầu nối theo yêu cầu vì các đặc tả kỹ thuật luôn phát triển. Ngược lại, khi thay một bộ nguồn loại SFX/SFX 12V, bạn cần đảm bảo mua đúng loại – tức là loại đó về mặt vật lý có thể gắn vào trong hệ thống của bạn và đồng thời các đầu nối vào bo mạch chủ cũng phải đúng.

Số lựợng và loại đầu nối thay đổi theo chu kỳ sống của đặc tả kỹ thuật. Đặc tả kỹ thuật bộ cấp nguồn SFX ban đầu gồm một đầu nối bo mạch chủ 24 chân. Đầu nối +12V cung cấp điện độc lập cho CPU được thêm vào như là một sự lựa chọn thêm trong phiên bản 2.0 (5/2001) và là yêu cầu bắt buộc trong phiên bản 2.3 (4/2003), đây là nguyên nhân đặc tả kỹ thuật đổi tên thành SFX 12V. Phiên bản SFX 12V 3.0 đã thay đầu nối chính với bo mạch chủ từ 20 chân thành 24 chân và cũng làm thêm một đầu nối chuẩn Serial ATA. Phiên bản SFX I2V 3.1 hiện nay được phát hành trong 3/2005 và có thêm một vài chính sửa nhỏ, bao gồm một thay đổi đối với các cực HCS trên đầu nối, SFX 12V có một số kiểu thiết kế vật lý, một trong những cái đó gọi là kích cỡ vật lý PS3.

Ở chuẩn bộ cấp nguồn SFX/SFX 12V, một quạt làm mát đường kính 60mm được đặt bên trong bộ cấp nguồn. Quạt hút không khí trong thùng máy ra ngoài thông qua một cái cổng ở phía sau thùng máy. Cách đặt quạt bên trong này làm giảm tiếng ồn của hệ thống và tạo ra một loại điều áp âm chuẩn. Hệ thống cũng có thể sử dụng thêm các quạt làm mát bộ xử lý và thùng máy, các quạt này tách biệt với bộ cấp nguồn.

Vì một số hệ thống cần nhiều không khí làm mát, một phiên bản khác cho phép gắn quạt lớn hơn, có đưòng kính khoảng 80mm.

Một loại bộ cấp nguồn khác thuộc họ SFX 12V cũng sử dụng quạt làm mát có đường kính 80mm, nhưng hình dạng bộ cấp nguồn bị xoay lại vì chiều rộng giảm bớt và chiều cao tăng lên.

Một phiên bản đặc biệt của SFX 12V được thiết kế dành cho các thùng máy nhỏ chỉ cao 50mm với một quạt gắn bên trong có đường kính 40mm.

Cuối cùng một phiên bản gần đây nhất của SFX được gọi là hệ số vật lý PS3 (PS3 form factor), được định nghĩa trong phụ lục E – đặc tả kỹ thuật của SFX12V. Mặc dù được định nghĩa như là một phần của SFX 12V, hệ số vật lý PS3 thật sự là một phiên bản ngắn hơn của ATX12V và nói chung là được sử dụng trong các hệ thống với thùng máy microATX và các bo mạch chủ yêu cầu sản lượng đầu ra cao hơn so với các loại SFX nhỏ hơn có thể cung cấp.

Các bộ nguồn SFX12V thiết kế để sử dụng trong các hệ thống nhỏ chứa được một lượng giới hạn thiết bị phần cứng và giới hạn khả năng nâng cấp. Hầu hết các bộ nguồn SFX cung cấp liên tục 80-300 watt điện năng ở bốn mức điện áp (+5V, +12V, -12V và +3.3V). Lượng điện năng này được chứng minh là đủ cho một hệ thống nhỏ với một bộ xử lý, một khe cắm card màn hình và khe cắm mở rộng PCI Express, có thể nâng cấp lên 4 khe cắm và ba thiết bị ngoại vi – như là các ổ đĩa cứng và ổ CD-ROM

Mặc dù Intel dự định thiết kế đặc tả bộ cấp nguồn SFX 12V cùng với kích cỡ vật lý bo mạch chủ microATX và FlexATX, nhưng SFX hoàn toàn là một chuẩn độc lập có thể phù hợp với loại bo mạch chủ khác. Ví dụ loại PS3 của SFX 12V có thể sử dụng để thay cho các bộ cấp nguồn ATX 12V chuẩn nếu các mức điện áp ra và các đầu nối khớp với yêu cầu của hệ thống. Các bộ cấp nguồn SFX sử dụng cùng đầu nối 20 chân hoặc 24 chân đã định nghĩa ở tiêu chuẩn ATX/ATX 12V, bao gồm cả hai điện áp ra PovverOn và 5V_Standby. Bộ cấp nguồn SFX 12V thêm vào đầu nối +12V 4 chân để cấp điện cho CPU, giống như là ATX 12V. Dù bạn chọn bộ cấp nguồn dựa trên ATX hay SFX trong một hệ thống thì nó phụ thuộc vào thùng máy hơn là bo mạch chủ. Mỗi cái đều có các đầu nối điện giống nhau; khác biệt chính là loại bộ cấp nguồn đó về mặt vật lý có phù hợp với thùng máy đó hay không.

EPS/EPS 12V

Năm 1998 một nhóm các công ty bao gồm Intel, Hewlett-Packard, NEC, Dell, Data General, Micron và Compaq phát minh ra kiến trúc hạ tầng hệ thống máy chủ (the Server System Infrastructure – SS1), một sáng kiến công nghiệp thúc đẩy kích cỡ vật lý chuẩn công nghiệp bao quát những thành phần phần cứng của máy chủ như là thùng máy, các bộ cấp nguồn, các bo mạch chủ và các thành phần khác. Ý tưởng là có thể thiết kế mạng lưới các máy chủ, sử dụng những thành phần chuẩn công nghiệp có thể thay thế cho nhau. Bạn có thể tìm hiểu chi tiết hơn về SSI ở trang web wwvv.ssiforum.org. Mặc dù cuốn sách này không đề cập tới mạng lưới các máy chủ, nhưng trong nhiều trường hợp có thể hiểu một máy chủ giá thấp là một máy tính giá khá cao và nhiều thành phần có giá khá cao đôi khi chỉ thấy ở các máy chủ lại có trong (tức là bắt đầu xuất hiện ở) các máy tính chuẩn. Lý thuyết đi xuống (trickle-down) đặc biệt đúng với các bộ cấp nguồn.

Năm 1998 SSI phát minh ra đặc tả kỹ thuật bộ cấp nguồn tối thiểu (the entry -level power supply – EPS) định nghĩa một kích cở vật lý chuẩn công nghiệp cho các bệ đỡ (thùng máy tháp độc lập – standalone tower chassis) cho các hệ thống máy chủ. Sự khởi đầu chuẩn EPS dựa trên ATX nhưng với một số cải tiến. Cải tiến quan trọng nhất là việc sử dụng đầu nối điện chính 24 chân có ở bộ cấp nguồn ATX 12V cũng như là các đặc tả kỹ thuật hệ số vật lý bộ cấp nguồn khác trong năm 2003. Ban đầu EPS cũng yêu cầu sử dụng các cực HCS trong các đầu nối dựa trên Molex Mini-Fit Jr, cái trở thành chuẩn của ATX 12V trong tháng 3/2005. Ngoài ra đầu nối phụ 6 chân (bây giờ đã lỗi thời), đầu nối 4 chân +12V và một loại đầu nối đồ họa 6 chân khác, tất cả đều xuất hiện trong các đặc tả kỹ thuật trước khi kết thúc ATX.

Đặc tả kỹ thuật EPS ban đầu sử dụng một hệ số vật lý giống như ATX, nhưng sau đó hệ số vật lý EPS được mở rộng để hỗ trợ sản lượng đầu ra cao hơn bằng cách cho phép hình thể bộ nguồn sâu hơn nếu cần thiết. Chuẩn ATX và EPS ban đầu yêu cầu một bộ nguồn cao 86mm, rộng 150mm và dài 140mm, giống với kích cỡ vật lý LPX hoặc PS/2. Sau đó EPS mở rộng chiều dài từ 180mm tới 230mm. Hầu hết các bộ nguồn với công suất 500 watt hoặc hơn được làm theo hệ số vật lý EPS 12V vì thật sự không thể cấp được nhiều điện năng hơn trong kích cỡ chuẩn ATX. Bạn có thể nghĩ rằng bộ cấp nguồn này cần một thùng máy EPS riêng, nhưng trên thực tế nhiều (nếu không muốn nói là hầu hết) thùng máy ATX kích cỡ đầy đủ có thể phù hợp với những bộ nguồn chiều cao lớn hơn này mà không cần thay đổi đặc biệt là khi sử dụng một trong các loại ổ đĩa quang mới có kích cỡ ngắn (bởi vì một hay nhiều ổ đĩa quang thường ngay hàng với các bộ cấp nguồn).

Với những sự cải tiến trong các bộ cấp nguồn EPS/EPS12V tới ATX/ATX12V, tôi đã nghiên cứu các đặc tả kỹ thuật của SSI EPS để biết được những cải thiện về điện áp nào có thể đối với ATX. Sự khác biệt chính giữa ATX và EPS là EPS12V sử dụng 8 chân trong đầu nối +12V còn ATX12V thì chỉ sử dụng 4 chân. Đầu nối 8 chân +12V thực chất tương đương với hai đầu nối 4 chân gắn chung với nhau và các đầu nối này được dùng trong các hệ thống máy chủ nhỏ. Bởi vì được thiết kế theo kiểu này nên đầu nối 8 chân +12V có thể gắn vào các đầu nối 4 chân +12V ở trên các bo mạch chủ, những chân không sử dụng thì sẽ lệch qua một bên.

Một khác biệt chính nữa giữa EPS12V và ATX12V là các bộ cấp nguồn EPS có thể nâng chiều dài lên khoáng 180mm hoặc 230mm, ngược lại các bộ nguồn ATX về mặt kỹ thuật giới hạn chiều dài trong khoảng 140mm. Một ví dụ về một bộ cấp nguồn EPS 12V trong hình 18.7

Các bộ nguồn EPS 12V thỉnh thoảng được gọi là bộ cấp nguồn ATX mở rộng bởi vì sự lựa chọn mở rộng chiều dài của nó. Nếu bạn dự định dùng một trong các loại bộ cấp nguồn này trong một thùng máy chuẩn ATX, điều quan trọng là thùng máy có đảm bảo một khoảng trống phía sau bộ nguồn để tăng chiều dài.

Sự tương thích giữa các đầu nối không thành vấn đề, bởi vì với thiết kế Molex Mini-Fit jr., bạn có thể cắm một đầu nối 24 chân vào khe cắm 20 chân cũng như một đầu nối +12V 8 chân vào khe cắm 4 chân +12V.

Nếu có một không gian trống, một bộ cấp nguồn EPS 12V có thể dùng được với hầu hết các thùng máy ATX và các bo mạch chủ để có được tối đa các mức điện năng đầu ra cao.