Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Архитектура и основные компоненты

Архитектура ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro основана на процессоре Intel Core i5-13500H (рис. 3).

Этот высокопроизводительный мобильный процессор (CPU) с кодовым наименованием Raptor Lake создан по технологии Intel 7, выпущен в первом квартале 2023 г. В его микроархитектуре присутствует четыре высокопроизводительных P-ядра (Performance cores) и восемь энергоэффективных E-ядер (Efficient cores).

Каждое из P-ядер обеспечивает обработку до двух потоков данных. При этом базовая частота обработки данных составляет 2,6 ГГц. Однако в турборежиме P-ядра способны работать на тактовой частоте до 4,7 ГГц.

Что касается E-ядер, то они работают только в однопоточных режимах. Базовая частота обработки данных этими ядрами составляет 1,9 ГГц, а максимальная частота — до 3,5 ГГц в турборежиме.

Совместная работа высокопроизводительных P-ядер и энергоэффективных E-ядер процессора Intel Core i5-13500H обеспечивает одновременную обработку до 16 потоков данных.

Рис. 3. Основные параметры CPU Intel Core i5-13500H

Конечно, для компьютеров с мобильными процессорами Intel тринадцатого поколения были разработаны соответствующие рекомендации и целый ряд платформ. Среди них есть вариант для H-процессоров 13-го поколения Intel Core i5/i7/i9 (рис. 4), к которым относится Intel Core i5-13500H. Один из таких вариантов и был реализован в архитектуре ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro, созданного на основе современных компонентов. Однако обо всем по-порядку.

Рис. 4. Платформа для систем с CPU Intel Core i5-13500H

Использованный в данном ноутбуке процессор Intel Core i5-13500H снабжен интегрированными в его состав относительно высокопроизводительными видеосредствами. В данном случае это Intel Iris Xe Graphics. Они снабжены исполнительными блоками (EU), способными работать на частоте до 1,45 ГГц (рис. 5), что обеспечивает высокие уровни производительности. Правда, согласно техническому описанию процессора Intel Core i5-13500H указанные сравнительно мощные видеосредства полностью раскрывают свои возможности только в двухканальных конфигурациях подсистемы оперативной памяти (ОЗУ). Однако в одноканальных комплектациях ОЗУ они функционируют и определяются как Intel UHD Graphics (рис. 5).

Оценивая возможности видеоподсистемы рассматриваемого ноутбука, необходимо добавить, что в дополнение к интегрированным видеосредствам процессора в данном мобильном компьютере присутствуют видеосредства на дискретных элементах в лице Nvidia GeForce RTX 4060 Laptop GDDR6 8 Гбайт. Это решение (дата выпуска 22.02.2023 г.) создано на основе чипа AD107. Входящие в состав указанных видеосредств компоненты в лице 3072 ядер, 128-разрядной шины памяти и др. элементов обеспечивают значительно большие уровни производительности по сравнению с Intel Iris Xe Graphics. Особенно сильно преимущество видеосредств на дискретных элементах проявляется, как уже отмечалось, в варианте одноканального ОЗУ, что не позволяет достичь максимальной производительности встроенному в процессор решению.

Рис. 5. Параметры видеосредств Thunderobot 911 Plus G3 Pro
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В зависимости от вычислительной нагрузки у процессора Intel Core i5-13500H, как и у других моделей, меняется уровень энергопотребления и теплообразования (TDP). При этом согласно спецификациям базовый уровень TDP этого процессора составляет 45 Вт. Однако в режимах Turbo уровень TDP на короткое время может повышаться до 95 Вт.

Еще более мощным потребителем энергии (115 Вт согласно описанию и оценкам тестов) являются видеосредства Nvidia GeForce RTX 4060, дополненные чипами видеопамяти. Кстати, результаты тестирования показывают, что данное мобильное решение по производительности практически не уступают родственному настольному варианту с таким же объемом памяти, как в мобильном варианте.

Подсистема оперативной памяти ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro представлена одним модулем SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт. Второй слот свободен. Он зарезервирован для второго модуля ОЗУ. Этот второй модуль в случае необходимости расширения адресного пространства пользователь ноутбука приобретает и устанавливает самостоятельно.

Рис. 6. Параметры ОЗУ

В качестве энергонезависимой памяти используется SSD-накопитель SSSTC CL5-8D512 производства компании SSSTC — Solid State Storage Technology Corporation — дочерняя компания корпорации KIOXIA. Этот накопитель форм-фактора M.2 2280 обладает емкостью 512 Гбайт и подключается к системе через 4 линии PCIe 4.0. Этот накопитель обеспечивает хранение и работу установленной производителем ноутбука операционной системы Windows 11 Pro, а также ряда системных и прикладных программ. На этом же накопителе сохраняются пользовательские программы и данные, например, рабочие документы, файлы аудио и видео, фотографии и т. п.

Остается добавить, что в дополнение к установленному M.2 SSD конструкторы ноутбука предусмотрели возможность установки еще и 2,5-дюймового дополнительного накопителя с интерфейсом SATA. Этот накопитель, как и в случае со вторым модулем ОЗУ, пользователь ноутбука приобретает и устанавливает самостоятельно.

Рис. 7. Параметры SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что высокое энергопотребление комплектующих требует адекватных средств энергопитания. При этом автономное электропитание ноутбука осуществляется от встроенного Li-Pol аккумулятора с высокой энергоемкостью, составляющей 53,35 Вт·ч. В стационарном же режиме — от сети переменного тока через комплектный адаптер (рис. 8, рис. 1), обеспечивающий до 230 Вт выходного тока (20 В и до 11,5 А). Взвешивание этого адаптера показало, что его вес составляет 575 г, сетевого кабеля питания — 124 г, то есть совместно это составляет без малого (1 г) практически 700 г. Учитывая высокое энергопотребление Thunderobot 911 Plus G3 Pro, целесообразно эти компоненты держать всегда под рукой. А в случае необходимости перемещения ноутбука придется носить вместе с ним и эти 700-граммовые компоненты, так как без них время работы данной высокопроизводительной компьютерной системы в случае ресурсозатратных задач, к которым относятся, в частности, многие современные популярные игры, будет, увы, весьма непродолжительным.

Рис. 8. Адаптер электропитания  и  его параметры 
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Внешнее энергопитание ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro от адаптера и проводная связь с внешними периферийными устройствами осуществляется через порты, размещенные по торцам корпуса ноутбука (рис. 2). При этом сзади расположены USB-C, разъем электропитания, Mini DisplayPort 1.4 и HDMI 2.0 (рис. 9, рис. 2).

Рис. 9. Порты задней панели ноутбука

Слева находятся два порта USB-A (один из них USB 2.0) и два аудиоразъема (рис. 10, рис. 2).

Рис. 10. Порты левой панели ноутбука

Справа находятся порты USB-A и RJ-45 (рис. 11, рис. 2).

Рис. 11. Порты левой панели ноутбука

Спереди — индикаторы активности накопителей, состояния сетевого соединения и уровня заряда аккумулятора (рис. 2).

Беспроводную связь обеспечивают контроллеры Wi-Fi 6 (IEEE 802.11 b/g/n/ac/ax) и Bluetooth 5.2.

Ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro снабжен 17,3” дисплеем с матрицей типа AHVA IPS. Этот тип матрицы является воплощением одной из самых передовых технологий. Разработка компании AU Optronics. Является разновидностью IPS. Обладает высокой разрешающей способностью, улучшенными углами обзора, широкой цветовой палитрой, высоким быстродействием. Все это обеспечивает не только очень высокое качество изображения с разрешением Full HD (1920 x 1080), но и частоту обновления 144 Гц, что особенно актуально для современных динамичных программ. Соотношение сторон экрана является стандартным и составляет 16:9. Поверхность экрана матовая, что повышает комфортность работы особенно в условиях наличия ярких внешних источников света.

Традиционно над матрицей расположены два микрофона, веб-камера (1 Mp, 720p) и отверстие светодиода индикации/подсветки (рис. 12).

Рис. 12. Веб-камера, микрофоны, светодиод

Остается добавить, что рамки окружающие матрицу слева и справа очень узкие: всего примерно 7 мм от области изображения до кромки дисплея, визуально они смотрятся даже меньше. Важно, что узкие рамки позволили сделать ноутбук в целом компактнее многих конкурирующих изделий, кстати, при сохранении возможности использования в конструкции ноутбука полноразмерной клавиатуры (рис. 13).

Рис. 13. Клавиатура и тачпад ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Клавиатура (рис. 13) у данного ноутбука мембранного типа, с блоком цифровых клавиш. Размеры основных клавиш составляют 14 х 14 мм, а функциональных — 12,5 х 9 мм. Ход клавиш составляет около полутора миллиметров, срабатывания происходят четко и тихо. Работать за такой клавиатурой удобно. Для большего комфорта клавиши клавиатуры оснащены подсветкой.

Рядом с клавиатурой традиционно расположен большой тачпад (рис. 13). Его размеры составляют 150 х 90 мм. Поверхность гладкая. Тачпад обладает хорошей отзывчивостью и обеспечивает комфортное управление аппаратно-программными средствами данного компьютера.

Акустическая система ноутбука представлена двумя малогабаритными динамиками, которые находятся в нижней части корпуса. Качество звука, правда, среднее. К сожалению, это является неизбежным для малогабаритных излучателей. Но уровень громкости воспроизведения звука довольно высокий и звук воспроизводится без хрипов.

В следующей части  данной статьи — оценки производительности

 
 (создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 3 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 6
 

Осторожно, радиация

Рассматривая термоэлектрические генераторы, созданные на основе радиоактивных материалов, необходимо отметить, что они имеют ряд преимуществ по сравнению с альтернативными решениями. Важнейшими являются очень высокая плотность энергии и весьма длительный срок службы таких устройств без необходимости их обслуживания. Генерация тепла радиоактивными изотопами с использованием термоэлектрических модулей обеспечивает постоянное и стабильное электрическое питание в течение длительного времени. Это особенно важно в удаленных и экстремальных условиях, где другие источники энергии могут быть недоступны или неэффективны.

Однако, необходимы специальные меры безопасности и контроля использования радиоактивных материалов, включая эксплуатацию и последующую утилизацию после исчерпания ресурса работы генераторов.

Как показывают расчеты, срок службы установок, использующих РИТЭГи, может составлять 10-30 лет. И у значительной части из них этот срок уже закончился и их требуется вывести из эксплуатации, конечно, с соблюдением всех мер предосторожности. При этом необходимо учитывать, что все эти устройства представляют собой потенциальную опасность, так как размещается в безлюдной местности и могут быть утеряны из-за изменения среды вследствие ураганов, штормов, землетрясений, наводнений и т. п.

Кроме того, они могут быть похищены. Действительно, были зафиксированы случаи разукомплектации, а точнее — варварской разборки РИТЭГов охотниками за цветными металлами. При этом сами похитители получали высокие, а в ряде случаев даже смертельные дозы облучения. Кроме того, опасности подвергались и окружающие люди, попавшие под действие ионизирующего излучения.

Учитывая потенциальную опасность радиоактивных материалов, входящих в состав РИТЭГов, необходимо с особой тщательностью контролировать не только изготовление подобных устройств, но и их работу. Необходимо также планировать меры по тщательному контролю за процедурой утилизации, обеспечивающей предотвращение потенциальных рисков для здоровья людей и исключающей радиоактивное загрязнение окружающей среды.

Заключение

Термоэлектрические модули, биметаллические и полупроводниковые, представляют собой перспективную технологию в области генерации электрического тока. Их высокая эффективность, надежность и экологическая чистота делают их привлекательными для использования в различных приложениях. При правильной оптимизации из работы с учетом  разности температур и других параметров описанные модули позволяют повысить энергоэффективность, устойчивость и инновационность систем электрогенерации. Это открывает новые возможности для использования отходящего тепла, солнечной энергии и радиоактивных материалов в качестве источников тепла для генерации электрического тока.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

• Модули Пельтье в генераторах электрического тока.
• Модули Пельтье в генераторах электрического тока. / IT-Expert. 2023, №9
• Преобразование тепла в электричество. / Вы и ваш компьютер. 2023, №9, с.21-26 

В статье были использованы материалы книг:

• «PC: Overclocking, Optimization, & Tuning, Second Edition». — USA: A-LIST
• «PC: Hardware Tuning & Acceleration». — USA: A-LIST
• «PC: настройка, оптимизация разгон» Изд.2-е, доп. — СПб.:  BHV-Санкт-Петербург
• “Форсирование аппаратных средств РС”. — СПб.: БХВ-Петербург

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 5
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки) 

В качестве примера таких источников можно привести РИТЭГ — РадиоИзотопный ТермоЭлектрический Генератор — устройство, преобразующее тепловую энергию естественного распада радиоактивных изотопов в электричество.

По сравнению с ядерными реакторами, использующими цепную реакцию, РИТЭГи значительно меньше, и конструктивно проще. Выходная мощность РИТЭГа весьма невелика (до нескольких сотен ватт) при относительно небольшом значении КПД. Однако в них нет движущихся частей, и они не требуют обслуживания на протяжении всего срока службы, который может исчисляться десятилетиями. Благодаря этому такие генераторы могут применяться в космосе для работы автоматических межпланетных станций. Они находят свое примение и на Земле в труднодоступных местах для работы различной аппаратуры, например, радиомаяков наземного или морского базирования.

Что касается космоса, то соответствующие радиоизотопные термоэлектрические генераторы были использованы во многих космических проектах. В качестве примеров можно привести хорошо известные «Аполлоны», а также аппараты «Пионер-10 и -11», «Вояджер-1 и -2», «Кассини-Гюйгенс» и д. р., где использование солнечных батарей неэффективно или даже просто невозможно. Действительно, интенсивность солнечного излучения на орбите Плутона в 1000 раз меньше, чем на орбите Земли. Очевидно, что использование солнечных батарей для обеспечения достаточного энергоснабжения космических аппаратов там просто невозможно.

В конструкции РИТЭГа космического аппарата «Галилео», который был отправлен к Юпитеру в 1981 г., использовались плутоний-238 и полупроводники на основе селена. Этот термоэлектрогенератор после установки радиоизотопного источника энергии через 1000 ч и 59000 ч (почти 7 лет) эксплуатации обеспечивал следующие параметры: тепло изотопного источника, Вт — 2460/2332; тепло, поступающее на термоэлементы, Вт — 2068/1951; температура горячего спая, К — 1133/1090; температура холодного спая, К — 433/410; выходная мощность, Вт — 230/210; термоэлектрическая эффективность, % — 11,1/10,8.

Радиоизотопный генератор зонда «Новые горизонты», отправленного в 2006 г. к Плутону, содержал 11 кг высокочистого диоксида плутония-238, производящего в среднем 220 Вт электроэнергии на протяжении всего пути: 240 Вт в начале пути и 200 Вт на орбите Плутона. Мощность РИТЭГа снижается примерно на 3,5 Вт в год. Планируемый срок активного состояния аппарата — более 30 лет.

Улучшенный вариант РИТЭГ был установлен на марсоход «Curiosity», ракета с которым была запущена в 2011 г. Этот источник энергии содержит 4,8 кг диоксида плутония-238. Он обеспечивает 2 кВт тепловой мощности, 125 Вт начальной электрической мощности и 100 Вт через 14 лет.

Внутреннее устройство РИТЭГа

Другим примером являются радиоактивные изотопные термоэлектрические генераторы, используемые в множестве приложений, включая применение в медицинских устройствах и научных исследованиях. В своей конструкции генераторы могут использовать различные радиоизотопы, такие как америций-241 (Am-241), стронций-90 (Sr-90) и т.п. Эти радиоактивные материалы применяются в качестве источников тепла для последующего преобразования его в электрическую энергию с помощью термоэлектрических модулей.

В следующей части  данной статьи — о радиоционной безопасности и краткое заключение.
    

>>    Часть 7 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 4
 

Области использования термоэлектрических модулей

В качестве распространенных вариантов использования термоэлектрических модулей в генераторах электрического тока можно привести несколько примеров. В них источником энергии является тепло разных уровней интенсивности и сроков работы.

Космические генераторы

В космических аппаратах и межпланетных станциях, где доступ к солнечной энергии может быть ограничен, термоэлектрические модули могут использоваться для генерации электрического тока из отходящего тепла электронных устройств, двигателей ракет и энергоемких механизмов. Работа таких объектов нередко сопровождается значительным теплообразованием, и соответствующие генераторы позволяют обеспечить надежное энергоснабжение в космической среде. Например, при использовании термоэлектрических модулей в космических генераторах можно достичь выходной мощности до 100 Вт и даже больше. Конечно, как это уже утверждалось, эффективность преобразования тепла в электричество с помощью термоэлектрических модулей зависит от разности температур между горячими и холодными сторонами модулей. Чем больше разность температур, тем выше эффективность преобразования.

Рециркуляция отходящего тепла в промышленности

В промышленности термоэлектрические модули могут быть использованы для рециркуляции отходящего тепла и преобразования его в электрическую энергию. Это позволяет повысить энергоэффективность процессов и снизить общие затраты на энергию. Эффективность термоэлектрических модулей в этом случае также зависит от разности температур между горячими и холодными сторонами модулей.

Автомобильная промышленность

Термоэлектрические модули могут использоваться для генерации электроэнергии из тепла двигателя, помогая тем самым улучшить общую энергоэффективность автомобиля. Некоторые автопроизводители уже начали внедрять такие системы в свои модели.

Портативная электроника

Небольшие термоэлектрические модули могут использоваться в устройствах, таких как кемпинговые плиты, которые генерируют электричество для зарядки мобильных телефонов или других устройств от тепла костра.

Генерация тепла радиоактивными изотопами

Радиоактивные материалы, такие как радиоизотопы, могут служить в качестве источников тепла, которое может использоваться для генерации электрического тока с помощью термоэлектрических модулей. В этих системах радиоактивный материал выделяет тепло в результате радиоактивного распада своих ядерных элементов. Тепло передается модулю, который преобразовывает его в электрическую энергию.

Одним из примеров такой технологии являются термоэлектрические генераторы радиоизотопных батарей (RTG). RTG широко используются в космической технологии для длительного обеспечения электрического питания космических аппаратов и зондов, работающих в удаленных и долговременных миссиях, где солнечная энергия не является эффективным источником энергии. В RTG таких космических устройств часто используют плутоний-238 (Pu-238) в качестве радиоактивного источника тепла. При этом плутониевая начинка RTG генерирует тепло, а входящие в конструкцию устройства термоэлектрические модули преобразовывают его в электрическую энергию. Примерами такого применения являются RTG на аппарате Кассини, исследовавшем планету Сатурн и ее спутники, а также на космических аппаратах, исследующих Марс.

В следующей части  данной статьи о РИТЭГах.
    

>>    Часть 6 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 3
 

Преимущества термоэлектрических модулей в генерации электрического тока

Основное преимущество использования термоэлектрических модулей для генерации электричества — это их способность прямо преобразовывать тепло в электричество. В отличие от большинства альтернативных вариантов источники электроэнергии с указанными модулями работают без тепловых носителей, двигателей, компрессоров и т. п. Отсутствие каких-либо механических подвижных частей положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках. Генераторы с термоэлектрическими модулями обладают высокой надежностью и долговечностью. Они устойчивы к вибрациям и ударным нагрузкам. Они также компактны, бесшумны и не требуют обслуживания. Все это делает такие изделия очень привлекательными для использования в различных, часто весьма непростых, условиях эксплуатации.

Термоэлектрогенератор ТГК-3 (СССР, 1953г.)

А еще термоэлектрические модули в своей работе преобразования тепла в электрическую энергию не используют вредные газы или жидкости. Это означает, что они экологически безопасны и могут применяться в экологически чувствительных областях.

Термоэлектрические модули обладают относительно невысокой степенью преобразования тепла в электричество. Их коэффициент преобразования обычно находится в диапазоне от 1% до 10%, в зависимости от конкретных параметров модулей и условий работы.

Полупроводниковые модули потребительского класса обычно способны производить от 0,5 до 1,5 вольт на модуль при разнице температур в 50-80 градусов Цельсия. При этом средняя мощность, которую можно получить от одного модуля, как правило, составляет от нескольких десятков милливатт до  единиц ватт. Однако некоторые большие модели, содержащие сотни термопар, могут генерировать большую мощность.

Современные полупроводниковые модули могут успешно работать с разницей в температуре от 50 °C до 150 °C. Для массовых модулей потребительского класса рекомендуемое верхнее значение температуры горячей стороны модуля обычно находится в диапазоне 80-90 °C.  Предельный нагрев определяется типом полупроводников, а также используемыми в модулях сплавами и припоями. Конкретные параметры производитель модуля указывает в его техническом описании.

Кстати, допустимый температурный диапазон работы биметаллических конструкций генерации электричества по сравнению с полупроводниковыми моделями обычно значительно шире и может достигать 1000 °C. Однако и некоторые полупроводниковые материалы также способны функционировать при довольно высоких температурах. Работа модулей при большой разнице температур позволяет достичь высокой эффективности преобразования, а при большом количестве термопар получить значительную выходную мощность.

Все это позволяет использовать термоэлектрические модули, биметаллические и полупроводниковые, в широком диапазоне приложений, где есть значительная разница в температуре между горячими и холодными областями.

Очевидно, что высокий коэффициент преобразования тепла в электричество является главной характеристикой для достижения наилучшей энергетической эффективности. Этот коэффициент в значительной степени определяет показатели  эксплуатационной и экономической эффективности. При этом, чем больше разность температур, тем выше эффективность преобразования. Например, при разнице температур 100 °C эффективность преобразования даже для систем с потребительскими модулями может достигать 3-5%. А некоторые современные термоэлектрические модули могут обеспечит достижение даже коэффициента преобразования в 10%.

Интересно, что в научных изданиях появились статьи, в которых для модулей, созданных из новейших материалов и установленных в оптимальные для них температурные режимы, значение коэффициента преобразования составляет 16%. Это очень высокое значение. Но некоторые исследователи, например, некоторые специалисты Сколково, предсказывают возможность покорения рубежа в 20%. Более того, они утверждают, что это может произойти уже в ближайшие годы.

Остается добавить, что серийные термоэлектрогенераторы имеют различные выходные рабочие напряжения и токи. Это зависит от числа используемых модулей, их конструкции, типа и числа используемых в модулях элементов. Все это в конечном итоге определяет технические параметры источника электрической энергии. Мощность же некоторых моделей достигает сотен ватт, хотя есть варианты термоэлектрогенераторов и киловаттных уровней.

Об областях использования термоэлектрических модулей  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 5 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 2
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Оценивая возможности термоэлектрических модулей, используемых для целей  прямого преобразования тепла в электроэнергию, следует отметить, что на просторах Интернета есть немало соответствующих статей. В них описаны различные эксперименты по использованию относительно недорогих серийных полупроводниковых модулей Пельтье для генерации электроэнергии. Результаты зависят от моделей модулей и разности температур их горячих и холодных сторон.

Например, как показали результаты использования модели TEC1-12709, при разности температуры горячей и холодной сторон модуля, составляющей 100 °С, выходная мощность термоэлектрогенератора с одним таким модулем составила 2 Вт, а при разности 140 °С — около 3 Вт. Очевидно, что применение нескольких термоэлектрических модулей позволяет соответствующим образом увеличить суммарную выходную мощность термоэлектрогенераторов. При этом в соответствии с законами физики последовательное соединение модулей увеличивает выходное напряжение системы модулей, а параллельное — выходной ток.

В процессе конструирования и использования подобных устройств, обеспечивающих прямую конвертацию тепла в электроэнергию, необходимо учитывать условия  эксплуатации термоэлектрогенераторов и особенности энергоплоотребления. Например, необходимо учитывать сильную зависимость выходного напряжения от величины электрического тока, потребляемого нагрузкой, а также зависимость выходных параметров от колебаний нагрева/охлаждения сторон термоэлектрических модулей. Для компенсации нестабильности выходных параметров целесообразно совместно с термоэлектрогенераторами использовать соответствующие электронные цепи. Они призваны обеспечить на выходе преобразование и стабилизацию параметров генерируемой электроэнергии. Это решает проблемы нестабильности выходных параметров термопреобразователей.

Термоэлектрогенератор с преобразователем напряжения

Вариант схемы преобразователя, обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения

Итак, из приведенных выше материалов следует, что термоэлектрические модули, биметаллические и полупроводниковые, могут успешно преобразовывать разницу в температуре в электрическую энергию. И как показывают многочисленные эксперименты с термоэлектрическими модулями, а также опыт эксплуатации научных и промышленных термоэлектрогенераторов, выходная электрическая мощность может быть значительной.    

О преимуществе использования термоэлектрических модулей для генерации электричества  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 1
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Что интересно и важно, указанный выше термоэлектрический эффект является обратимым. Это означает, что описанные термоэлектрические модули можно использовать не только в холодильниках, но и в генераторах электрического тока, конвертируя тепловую энергию в энергию электрическую.

К слову сказать, возможность такой конвертации была выявлена еще до работ Пельтье. Приоритет открытия принадлежит немецкому физику Томасу Иоганну Зеебеку (Thomas Johann Seebeck, 1770‑1831). Данный эффект был открыт им в 1821 году, то есть на 13 лет раньше соответствующих работ Пельтье, а результаты исследования были опубликованы Т. И. Зеебеком в 1822 г. в форме статьи в докладах Прусской академии наук. Учитывая приоритет, следовало бы термоэлектрические модули назвать именем данного исследователя — первооткрывателя термоэлектрического эффекта, кстати, как уже отмечалось, обладающего свойством обратимости. Однако за соответствующими модулями закрепилось наименование «модули Пельтье», и это уже стало в настоящее время общепринятой традицией. По всей видимости, данное наименование сохранится и в будущем.

Возвращаясь же к самому эффекту преобразования тепловой энергии в электрическую, следует отметить, что величина термо-ЭДС для применяемых в настоящее время материалов составляет всего-навсего единицы милливольт на 100 °С разности температур  горячих и холодных контактов (спаев). Установлено, что термоэлектрическими свойствами обладают металлы и их соединения: оксиды, сульфиды, селениды, теллуриды, фосфиды, карбиды и др. Термоэлектрические свойства обнаружены также у сплавов металлов, сплавов соединений некоторых металлов и у интерметаллических соединений. Список веществ, имеющих термоэлектрические свойства, достаточно велик и насчитывает в настоящее время уже тысячи сплавов и соединений. Они обеспечивают разные значения термо-ЭДС. Например, пара медь-константан дает 4,28 мВ/100 °С. Это, конечно, немного, но вот соединение тысячи таких пар — это уже 4,28 В. Очевидно, что еще большее число пар обеспечит соответствующее увеличение значения термо-ЭДС. Комбинируя последовательные и параллельные соединения термопар, можно получить на выходе генератора требуемые значения напряжения и тока.

Упрощенная схема термоэлектрогенератора с биметаллическим модулем

Остается добавить, что эффект Зеебека, как и эффект Пельтье, выявлен и в случае использования полупроводников. В 1929 г. советский академик А.Ф. Иоффе предложил применять в термоэлементах вместо металлических проводников специально подобранные полупроводниковые материалы.

Упрощенная схема термоэлектрогенератора с полупроводниковым модулем

Перспективность применения полупроводниковых материалов в термоэлементах обусловлена тем, что они обладают высокой термоэлектродвижущей силой — в 40–50 раз большей, чем в металлах. Таким образом, проявление эффекта Зеебека в полупроводниках оказалось более сильным по сравнению, например, с известными биметаллами. Именно поэтому в настоящее время в термоэлектрогенераторах чаще всего  применяются именно полупроводниковые термоэлектрические материалы. Они обеспечивают наиболее высокий коэффициент преобразования тепла в электричество.

Об использовании серийных полупроводниковых модулей Пельтье для генерации электроэнергии  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Введение

Стабильное энергопитание является важным условием внедрения и успешного функционирования современных технологий и промышленных процессов. Отвечая на потребности рынка, многочисленные исследователи и инженеры в своих лабораториях постоянно создают новые и улучшают существующие методы и устройства генерации электрической энергии. Среди них, например, электрогенераторы, основу которых составляют термоэлектрические модули, обеспечивающие преобразование тепла в электричество. Такие устройства и компоненты привлекают внимание конструкторов благодаря своим уникальным свойствам и потенциалу в генерации электричества.

В этой статье мы еще раз рассмотрим принцип работы модулей Пельтье, возможность их использования в холодильниках и в термоэлектрических генераторах (термоэлектрогенераторах), осуществляющих прямое преобразование тепловой энергии в энергию электрическую. В статье будут описаны преимущества модулей, некоторые их и термоэлектрогенераторов технические параметры, а также конкретные примеры применения модулей Пельтье в различных генераторах электрического тока. При этом проанализируем стационарные и космические генераторы, их компоненты и особенности конструкции, различные источники тепла для генерации тока, включая радиоактивные, а также зависимость эффективности преобразования от различных условий.

Принцип работы термоэлектрических модулей

Работа термоэлектрических модулей, которые традиционно и, как будет ясно из последующего текста, не совсем корректно называются модулями Пельтье, основана на ряде электрических и тепловых эффектов. Они возникают в соединениях некоторых разнородных проводников, а также в соединениях полупроводников. Со времени открытия этих эффектов с ними связывают имена таких известных ученых девятнадцатого века как Ж. Ш. Пельтье и Т. И. Зеебек.

Жан Шарль Пельтье

Томас Иоганн Зеебек

Эффект Пельтье был открыт в далеком 1834 г. французским исследователем Жаном Шарлем Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier, 1785‑1845), в дальнейшем данный эффект был детально изучен российским физиком немецкого происхождения, академиком СПбАН Эмилием Христиановичем Ленцем (Heinrich Friedrich Emil Lenz; 1804-1865). Суть открытого эффекта заключается в переносе энергии при прохождении электрического тока через разнородные проводники. Это проявляется как выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников. С целью усиления данного термоэлектрического эффекта указанные проводники, как правило, а точнее — всегда, объединяют в массивы.

В двадцатом веке эффект Пельтье был открыт и для случая полупроводников, где его проявление по сравнению с применявшимися тогда материалами оказалось более сильным. Как результат, в настоящее время термоэлектрический модуль — это в большинстве случаев уже не массив биметаллических соединений, а набор специальных полупроводниковых термоэлектрических элементов.

А теперь немного о теории возникновения указанного термоэлектрического явления. Как установлено, на контакте двух веществ имеется контактная разность потенциалов, которая создает внутреннее контактное поле. Если через область соединения разнородных проводников протекает электрический ток, то это поле будет либо способствовать прохождению тока, либо препятствовать. Если ток идет против контактного поля, то внешний источник должен затратить дополнительную энергию, которая выделяется в контакте, что приведет к его нагреву. Если же ток идет по направлению контактного поля, то он может поддерживаться этим полем, которое и совершает работу по перемещению зарядов. Необходимая для этого энергия отбирается у вещества. В результате уменьшается его внутренняя энергия, что сопровождается охлаждением его в месте контакта.

Как уже отмечалось, эффект становится значительно заметнее при объединении элементов в массивы, формирующих модули. Таким образом, каждый модуль состоит из наборов термоэлектрических пар, соединенных между собой параллельно или последовательно и расположенных между двумя теперь обычно керамическими пластинами. При прохождении электрического тока через такой термоэлектрический модуль, одна его сторона нагревается, а другая охлаждается. Это происходит из-за того, что электрический ток вызывает перенос тепла от одной стороны модуля к другой.

Подобные средства успешно применяются в различных областях науки и техники, где возникает необходимость в компактных и высоконадежных устройствах охлаждения.

О возможности преобразования тепловой энергии в энергию электрическую  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

    >>    Часть 1
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Кулеры 90-х и начала 2000-х

На компьютерном рынке в настоящее время присутствуют различные модули Пельтье как зарубежного, так и отечественного производства. Это обычно простые, надежные и, как правило, сравнительно дешевые, по сравнению со стоимостью компьютерных процессоров, устройства. Обычно радиатор и охлаждающий вентилятор не входят в состав предлагаемых модулей Пельтье. Их пользователи должны покупать отдельно и устанавливать собственными силами. Тем не менее, данные модули позволяют не только познакомиться с перспективными средствами охлаждения, но и использовать их по прямому назначению, то есть в системах тепловой защиты компьютерных компонентов.

В настоящее время на рынке представлены самые разные модели модулей Пельтье (рис. 1). Например, это могут быть миниатюрные изделия весьма скромного хладообразования, предназначенные для защиты чипов небольшого энергопотребления и небольшого теплообразования. Такие модели способны функционировать совместно с простейшими кулерами, представленными лишь небольшими радиаторами. Но имеются в продаже и мощные варианты импортных и отечественных модулей Пельтье. Эти варианты требуют для своей работы соответствующих мощных средств охлаждения. Такие средства часто, особенно в последнее время, в дополнение к термоэлектрическим модулям и радиаторам комплектуются еще и высокопроизводительными системами водяного охлаждения.

Рис. 1. Примеры модулей Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как возможные варианты, давно известные специалистам и энтузиастам, можно привести, например, модули и кулеры компаний Supercool (рис. 2), Computernerd, DesTech Solutions, AOC Cooler, Thermodynamics и др.

Рис. 2. Часть кулера Пельтье c водяным охлаждением
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Кулеры с модулями Пельтье от указанных компаний получили распространение еще во времена Intel Pentium и Intel Pentium II. В тот период были популярны модели кулеров PAX56B, PA6EXB, DT-P54A, AC-P2, PAP2X3B, STEP-UP-53X2, PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier и т. п.

По мере улучшения технологий и роста популярности подобных систем охлаждения число производителей росло. Как результат, компьютерным энтузиастам предлагались все более совершенные изделия с модулями Пельтье.

Так, например, в 2006 году известная компания Titan выпустила под общим наименованием AMANDA (рис. 3) две модели кулеров. Это изделия с буквенными наименованиями TTC-NP02TZ и TTC-NP04TZ. Между собой они отличались лишь типом крепления. Модель TTC-NP02TZ была предназначена для процессоров AMD K8 с разъемом Socket 754/939/940, а TTC-NP04TZ — для процессоров Intel с LGA 775.

Рис. 3. Кулер Titan AMANDA
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Конструкция обеих моделей Titan AMANDA основана на использовании технологий TEC (Thermo-Electric Cooler) и heat-pipe (тепловые трубки). Как утверждалось, благодаря своей конструкции и применению температурного мониторинга данные модели обеспечивали оптимальный уровень охлаждения процессоров без образования конденсата.

Основные характеристики:

• размеры/вес кулера — 140 × 95 × 170 мм / 1035 г;
• размеры, напряжение питания и ток ТЕС-чипа — 40 × 40 мм / 12 В / 5 А;
• материал — алюминий и медь; количество вентиляторов — 2 шт,
• тепловых трубок — 4 шт;
• скорость вращения вентилятора — 1500 об./мин.;
• уровень шума — меньше 20 дБ;
• тепловое сопротивление — 0,12 – 0,15 °С/Вт.

В состав комплекта кулера входила PCI-карта контроллера. Размеры и вес этой карты — 136 × 121 × 21 мм / 50 г.

Энергопотребление кулеров зависело от вычислительной нагрузки процессора и составляло от 5 Вт до примерно 60 Вт.
    

Ряд современных серийных моделей кулеров с модулями Пельтье представлен  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 
  

Итак, скоростные возможности подсистем указанных моделей Intel NUC 10 были оценены в процессе тестирования NUC10i5FNKPA2 (далее просто Intel NUC 10) с разными моделями модулей оперативной памяти SO-DIMM DDR4 и разными моделями накопителей энергонезависимой флеш-памяти форм-фактора M.2 SSD.

Основные компоненты, использованные в исследуемой системе:

• Процессор — Intel Core i5-10210U (литография 14 нм, микроархитектура Comet Lake, 4 физических ядра, работающих c 8 потоками, базовая частота — 1,6 ГГц, частота в режиме Turbo Boost — 4,2 ГГц, кэш — 6 Мбайт, TDP — 15 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC10i5FNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор Intel UHD Graphics,
• Оперативная память — 2×4 GB (Kingston SO-DIMM DDR4-2666) и 2×16 GB (Crucial SO-DIMM DDR4-2400),
• Дисковая подсистема — M.2 Kingston SSD 256 GB и M.2 Intel SSD 760p 2048 GB,
• Блок питания — внешний компактный блок HKA09019047-6U (AC-DC: input — 100-240 V / 50-60 Hz; output — 19 V, 4,74 А, 90 W max),
• Операционная система — ОС Microsoft Windows 10 Home 64-bit.

Как следует из приведенного описания тестовых вариантов, в исследовании подсистемы оперативной памяти использовались две конфигурации подсистемы оперативной памяти (ОЗУ): 8 Гбайт и 32 Гбайт. Тестирование осуществлялось с помощью предварительно установленных программных пакетов: AIDA64 Business, PassMark PerformanceTest.

Первая конфигурация с информационным объемом 8 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2666 производства Kingston —  модели Kingston KVR26S19S6/4. Каждый модуль имеет объем 4 Гбайт. Основные параметры согласно опубликованным производителем техническим данным, доступным для пользователей: 512 M×64-bit (4 GB), DDR4-2666, CL19, 260-pin SO-DIMM, VDD=1.2 V Typical. Внешний вид данного модуля оперативной памяти (4 GB) представлен на рис. 2.

Вторая конфигурация с информационным объемом 32 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2400 производства Micron — модели Crucial CT16G4SFD824A. Каждый модуль имеет объем 16 Гбайт. Основные параметры: PC4-19200, CL=17, Dual Ranked, x8 based, Unbuffered, NON-ECC, 2048 Meg×64, 260-pin SO-DIMM, 1.2 V. Внешний вид данного модуля оперативной памяти (16 GB) представлен на рис. 2 вместе с Kingston KVR26S19S6/4 (4 GB).

Рис. 2. Модули ОЗУ 4 GB и 16 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 3 приведены параметры модулей Kingston KVR26S19S6/4 и Crucial CT16G4SFD824A, определенные AIDA64 Business и используемые в подсистеме оперативной памяти Intel NUC 10.

Рис. 3. Характеристики модулей ОЗУ 4 GB и 16 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Далее представлены результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих конфигураций при сохранении в системе штатного накопителя M.2 Kingston SSD 256 GB.

Результаты оценки скоростных параметров подсистемы ОЗУ для вариантов 2×4 GB и 2×16 GB, полученные с помощью тестов AIDA64 Cache & Memory Benchmark и AIDA64 GPGPU Benchmark, входящих в состав программного пакета AIDA64 Business, приведены на рис. 4 и рис. 5.

Рис. 4. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом AIDA64 Cache & Memory Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 5. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом AIDA64 GPGPU Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих выше указанных конфигураций, полученные с помощью теста Memory Mark пакета PassMark PerformanceTest (PassMark Software), приведены на рис. 6.

Рис. 6. Оценка производительности ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом Memory Mark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных результатов тестирования, замена штатных модулей на альтернативные существенно повысила производительность подсистемы оперативной памяти.

Результаты тестирования дисковой подсистемы  рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В семействе компактных настольных компьютерных систем компания Intel предлагает   модели Intel NUC 10 (NUC — Next Unit of Computing), созданные на основе мобильных процессоров десятого поколения. Указанные компьютерные устройства могут быть использованы, например, в качестве основы компактных офисных и домашних ПК, управляющих систем, сетевых терминалов и информационных систем с поддержкой до трех дисплеев. Эти компактные компьютеры можно применять и в составе развлекательных мультимедийных комплексов, обеспечивающих воспроизведение видео разных стандартов, включая 4К (до 4096 х 2160 @ 60 Hz, 24 bpp), а также высококачественного многоканального аудио (7.1 digital). Файлы данных могут храниться как на внутренних накопителях, входящих в состав Intel NUC 10, так и передаваться на обработку от внешних хранилищ информации. Для этого могут использоваться порты USB и Thunderbolt, а также скоростные проводные и беспроводные каналы передачи данных, представленные аппаратно-программными средствами гигабитного Ethernet, Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax, 2.4/5 GHz, 2.4 Gbps), Bluetooth 5.

Модели Intel NUC 10 представлены как наборами, так и моделями мини-ПК. При этом первые, получившие наименование “Intel NUC 10 Performance kit” (модели Kit), требуют доукомплектования модулями оперативной памяти и соответствующими накопителями. Кроме того, наборам необходима еще и установка операционных систем. Вторые — это “Intel NUC 10 Performance Mini PC” (модели Mini PC). Изделия данной группы являются полностью готовыми для работы компактными системными блоками ПК.

Модели Kit и Mini PC десятого поколения, как и их предшественники, выпускаются в металлических корпусах двух форм-факторов.

Первый вариант — модели Tall (Tall Kit и Tall Mini PC), чьи габариты составляют 117×112×48 мм, с ножками высота — 51 мм. Данные варианты предусматривают установку до двух накопителей информации: один M.2 SSD с габаритами 22х80/22х42 мм и один 2.5” HDD/SSD толщиной 7,0 мм.

Второй вариант — модели Slim (Slim Kit и Slim Mini PC) обладают габаритами 117×112×34 мм, с ножками высота — 38 мм. Архитектура этих устройств практически совпадает с изделиями Tall, созданными на тех же процессорах. Но конструктив моделей Slim Kit и Slim Mini PC допускает установку только одного накопителя M.2 SSD с интерфейсами либо SATA 3, либо PCI Express Gen.3 x4/x2. Подключить 2.5” HDD/SSD теоретически возможно, так как на материнской плате присутствует соответствующий разъем SATA 3, но конструктив не позволяет поместить этот дополнительный диск внутрь корпуса Slim.

Как примеры популярных вариантов “Slim”, можно привести модели NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2. Эти Slim-модели имеют одну и ту же архитектуру, включая проводные и беспроводные интерфейсы, одинаковые внутренний и внешний дизайны. Однако они отличаются друг от друга тем, что первая модель — это набор, а вторая — полностью укомплектованное производителем устройство, которое готово к работе после 5-минутной начальной настройки операционной системы Microsoft Windows 10 Home 64-bit. При этом настройка не требует от потенциального пользователя специальных профессиональных знаний и опыта. Остается добавить, что оба устройства допускают возможность смены двух модулей памяти SO-DIMM DDR 4, одного накопителя M.2 SSD и операционной системы Microsoft Windows 10 Home 64-bit на альтернативные, но совместимые с архитектурой и конструктивом варианты.

Внешний вид модели NUC10i5FNKPA2, кстати, полностью совпадающий с NUC10i5FNK2, приведен на рис. 1, параметры NUC10i5FNKPA2 представлены в таблице 1.

Рис. 1. Мини-ПК NUC10i5FNKPA2
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Технические характеристики

Идентичность архитектур и конструктива указанных моделей Kit и Mini PC, а также возможность использования разных компонентов порождает проблему оптимального выбора. Действительно, какой вариант целесообразно выбрать: Kit и Mini PC, а также какие «подводные камни» поджидают на этом пути потенциальных пользователей? Попробуем разобраться в данной проблеме, и может быть дать рекомендации, облегчающие выбор оптимального решения.

Очевидно, что параметры конечного устройства в лице NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2 зависят от используемых элементов. В этом можно убедиться на примере сравнения скоростных параметров подсистем оперативной и энергонезависимой памяти, выполненных на разных модулях. Анализ результатов сравнения может оказать помощь потенциальному пользователю в выборе оптимального решения: либо набор, либо готовая система. При этом следует подчеркнуть, что независимо от выбора Intel NUC 10 у пользователя всегда остается возможность модернизации компьютерной системы путем замены модулей памяти и/или накопителя с операционной системой. Полученные результаты могут быть полезны и в случае доукомплектования наборов, и модернизации готовых систем иных моделей Intel NUC 10, и даже моделей предыдущих и последующих поколений данных устройств.

Cкоростные возможности подсистем указанных моделей Intel NUC 10 были оценены в процессе тестирования NUC10i5FNKPA2 с разными моделями модулей оперативной памяти SO-DIMM DDR4 и разными моделями накопителей энергонезависимой флеш-памяти форм-фактора M.2 SSD. Результаты данного исследования приведены далее.

Конфигурация исследуемой системы и ряд результатов проведенного тестирования рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Основные параметры двухдиапазонного роутера ASUS RT-AX89X с WiFi 6 и 10GBE приведены в таблице 1.

Более подробно о технических параметрах и эксплуатационных характеристиках данного роутера, о его возможностях, о программном обеспечении, о настройках аппаратно-программных средств и т. п. можно прочитать в материалах, доступных на сайте производителя.

Таблица 1.  Основные технические характеристики

ASUS RT-AX89X предлагает действительно передовые технологии своим пользователям. Это и впечатляющие своей скоростью 10-гигабитные порты, набор из 8 гигабитных портов для проводного подключения устройств, 6 гигабит стандарта AX для беспроводной связи, поддержка USB устройств, включая внешние диски, сотовые модемы, смартфоны и, несомненно, прекрасный внешний вид. Программная часть порадовала легкостью использования при серьезных возможностях. Необходимо отметить и различные настройки портов, сетей, возможность создания мощной и безотказной инфраструктуры, а также поддержку внешних устройств и наличие настроек безопасности. Все это выгодно отличает данное устройство от многочисленных конкурирующих решений.

                (кликнуть мышью для увеличения картинки)
  

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:

• Обзор роутера Asus RT-AX89X с поддержкой 10 Гбит и WiFi 6 
• Asus RT-AX89X с поддержкой 10 Гбит и WiFi 6
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит: Настраиваем Link Aggregation между роутером Asus RT-AX89X и Synology NAS DS920+ 
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит 
• Возможности программного обеспечения маршрутизатора Asus RT-AX89X 
• ПО маршрутизатора Asus RT-AX89X 
• Быстрый роутер ASUS RT-AX89X c WiFi 6 и 10GbE / Вы и Ваш компьютер. 2021, №9, с.21-23
      
    

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

ASUS RT-AX89X оборудован двумя портами 10 Gigabit Ethernet (10G Base-T и 10G SFP+). Эти порты обеспечивают передачу данных на скорости до 10 Гбит/с как через оптоволоконный, так и через обычный кабель витой пары. Это позволяет использовать максимально быстрые каналы подключения к интернет-провайдеру, а также реализовать высокоскоростное подключение к NAS в собственной локальной сети стандарта 10G.

Несмотря на то, что скорость 10 Гбит/с сегодня кажется экзотикой для домашнего пользователя, в корпоративной индустрии это постепенно становится общепринятым стандартом. Разница в 10 раз действительно заметна. Действительно, простейший однослойный BlueRay диск размером 25 Гбайт будет скачиваться всего 20 секунд при скорости 10 Гбит/c, чуть больше 3.3 минут на скорости 1 Гбит/c и больше получаса на скорости 100 Мбит/c. Даже если на данный момент оборудования для реализации 10G скоростей нет, это прекрасный задел на будущее.

Рис. 3. Порты 1G Base-T WAN, 10G Base-T WAN/LAN, 10G SFP+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Кроме того, у роутера имеется стандартный 1 Гбит/с WAN порт (на рис. 3 левый разъем синего цвета) и 8 локальных гигабитных LAN-портов (желтые, рис. 4). Это позволяет подключить достаточно много устройств.

 Рис. 4. Восемь портов 1G LAN
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Программное обеспечение ASUS RT-AX89X позволяет настроить режим повышенной отказоустойчивости (FailOver) или режим распределения нагрузки (Load Balance) при наличии, например, двух провайдеров Интернета. Для этого их необходимо подключить в два отдельных порта на выбор из 10 Gb WAN, SFP+, 1 Gb WAN или USB (поддерживаются сотовые модемы и даже некоторые телефоны). В режиме FailOver при отказе основного канала роутер будет автоматически переключаться на запасной, а режим Load Balance позволит использовать сразу оба подключения и равномерно распределить нагрузку между ними.

ASUS RT-AX89X также поддерживает технологию WAN Aggregation для увеличения пропускной способности с внешней сетью до 2 Гбит/c. Как вариант, можно подключить два порта (WAN + LAN или 10G WAN + WAN) к модему или другому сетевому устройству, например, NAS (рис. 5).

Рис. 5. ASUS RT-AX89X + NAS
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На боковой панели рядом с разъемом питания и кнопкой включения расположены два порта USB 3.1 Gen 1 (рис. 6), каждый из которых обеспечивает скорость до 5 Гбит/c. Можно подключить также внешние USB устройства. Это могут быть, например, жесткие диски, флешки, сотовые модемы, смартфоны Android, принтеры и др. Программное обеспечение позволяет настроить внешний доступ через интернет или внутренний доступ через Samba/FTP, подключить медиасервер, настроить сотовый модем или сетевой принтер.

Рис. 6. Порты USB 3.1 Gen 1
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На одной из боковых панелей расположены индикаторы работы самого роутера, WiFi сетей 5 и 2.4 ГГц, портов LAN, WAN, 10G WAN и SFP+.

Справа от индикаторов находятся 3 кнопки. Кнопка WPS позволяет упростить процесс подключения к беспроводной сети, кнопка WiFi включает/отключает сеть WiFi, а LED — индикаторами.

ASUS RT-AX89X поддерживает большое количество вариантов WiFi набора стандартов IEEE 802.11 (далее без символов IEEE): 802.11 a/b/g/n/ac/ax. Пропускная способность в режиме 802.11ac составляет до 1000 Мбит/с (2,4 ГГц) и 4333 Мбит/с (5 ГГц), а при 802.11ax — до 1148 Мбит/с и 4804 Мбит/с соответственно. Таким образом, общая максимальная скорость составляет почти 6000 Мбит/с.

В режиме WiFi стандарта 802.11ac каждый сетевой канал используется устройствами по очереди, а в 802.11ax — канал разделяется на подканалы меньшего размера, что позволяет более эффективно организовывать одновременную работу нескольких устройств. Эта технология называется OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access). Совместно с технологией MU-MIMO устройство ASUS RT-AX89X позволяет работать многим пользователям одновременно на высоких скоростях, являясь высокопроизводительным маршрутизатором, осуществляющим эффективное управление информационными потоками.

Маршрутизатор ASUS RT-AX89X поддерживает различные режимы настройки: роутер (Router), репитер (Repeater), мост (Media Bridge), точка доступа (Access Point) или AiMesh — объединение нескольких маршрутизаторов в единую сеть для покрытия больших пространств единой беспроводной сетью. Выбор режима предоставляется на самом первом этапе настройки (рис. 7).

Рис. 7. Режимы настройки ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Многие современные маршрутизаторы позволяют создать гостевую беспроводную сеть с различными ограничениями. ASUS RT-AX89X позволяет создать 6 таких гостевых сетей, по 3 для каждого частотного диапазона. Для каждой существует возможность ограничить доступ во внутреннюю локальную сеть, указать лимит скорости, а также время.

Программное обеспечение ASUS RT-AX89X включает в себя систему информационной безопасности AiProtection Pro на базе разработок компании Trend Micro. Система обеспечивает защиту от интернет-угроз и родительский контроль. Маршрутизатор способен на лету анализировать и фильтровать трафик. С помощью функции родительского контроля можно указать расписание доступа в интернет. Также имеется возможность полностью заблокировать нежелательные веб-сайты и мобильные приложения.

Благодаря службе QoS RT-AX89X обеспечивает приоритетное использование пропускной способности интернет-соединения определенными приложениями. Например, адаптивная служба QoS позволяет задать приоритеты с помощью предустановленных режимов: игры, потоковое видео/аудио, интернет-телефония, веб-серфинг, передача файлов. Традиционная служба QoS позволяет задать приоритеты вручную.

Необходимо отметить, что для любителей игр существует отдельный раздел в настройках для установки приоритетов трафика и минимизации задержек. В разделе настроек Open NAT можно выставить профиль для конкретной игры.

Следует упомянуть, что также доступны настройки портов, VPN, фаервола, NAT, есть даже поддержка умной колонки Alexa и IFTTT. Все возможные настройки роутера насчитывают более 20 страниц. При этом на каждой странице присутствуют по несколько закладок с десятками параметров. Большинство из них можно менять в удобном мобильном приложении.

В следующей части  данной статьи приведены основные параметры ASUS RT-AX89X и выводы.
  

>>    Часть 3 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

Роутер (маршрутизатор) ASUS RT-AX89X поддерживает бспроводные сети спецификации IEEE 802.11ax (данный вариант получил наименование Wi-Fi 6 или WiFi 6). Устройство является двудиапазонным и способно работать в диапазонах 5 ГГц и 2,4 ГГц. Обеспечивает очень высокие значения пропускной способности: 4804 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц и 1148 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц. Тщательно спроектированная конструкция, созданная на основе  высокопроизводительных элементов и снабженная восемью антеннами, обеспечивает прекрасное покрытие и одновременное подключение множества устройств (MU-MIMO и OFDMA). Существует возможность настроить до 6 гостевых WiFi сетей с различными ограничениями. Роутер имеет 10-гигабитные RJ45 и SFP+ порты с возможностью перераспределения нагрузки и обеспечения повышенной отказоустойчивости (Failover и Load Balance), 8 гигабитных портов с поддержкой Link Aggregation, 2 порта USB 3.1 для подключения внешних устройств. Поддерживаются интеллектуальный анализ и фильтрация трафика, фаервол, родительский контроль, VPN, WPA3 и многое другое.

Комплектация ASUS RT-AX89X включает все необходимое для настройки и эксплуатации (рис. 1):

• упаковочная коробка,
• сам роутер,
• блок питания на 65 Вт,
• набор кабелей,
• документация.

Рис. 1. Комплект ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинок)

ASUS RT-AX89X выглядит современно и стильно (рис. 2). Круглый корпус из серого пластика и 8 складывающихся антенн придают роутеру даже изысканный вид. По периметру данного устройства располагаются порты, кнопки и индикаторы состояния, снизу и сверху имеются вентиляционные отверстия для охлаждения.

Рис. 2. Внешний вид ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинок)

В данном роутере реализованы самые передовые современные технологии и элементы, а программная составляющая прекрасно реализует его значительные аппаратные возможности.

Основой роутера является 4-ядерный процессор с частотой 2.2 ГГц, 256 Мбайт флеш и 1 Гбайт оперативной памяти. Для охлаждения внутренних компонентов используется встроенный вентилятор, шум от которого почти незаметен. При необходимости скорость вентилятора можно регулировать через программное обеспечение вплоть до полного выключения.

В следующей части  данной статьи рассмотрены интерфейсы и технологии, реализованные в конструкции ASUS RT-AX89X.
  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Десятое поколение мини-ПК Intel NUC (Next Unit of Computing) в настоящее время представлено двумя группами изделий: двенадцатью наборами (kit), требующими своего доукомплектования силами пользователей, и восьмью моделями мини-ПК, полностью готовыми к работе. Первые получили наименование “Intel NUC 10 Performance kit”, вторые — “Intel NUC 10 Performance Mini PC”.

Одним из представителей полностью укомплектованных и готовых к работе устройств из “Intel NUC 10 Performance Mini PC” является модель Intel NUC10i5FNKPA2 (символ “2″ в наименовании, как и раньше, означает наличие в комплекте блока питания, снабженного силовым кабелем с вилкой европейского стандарта, эта вилка совместима с розетками российского стандарта). Устройство поставляется в жесткой картонной коробке.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Комплект указанной модели мини-ПК включает:

• мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA2 (далее — мини-ПК Intel NUC10i5FNK),
• блок питания мини-ПК от сети переменного тока (модель HKA09019047-6U с входным напряжением 100-240В, выходным напряжением 19В, выходным током до 4,74А), снабженный кабелем с вилкой европейского стандарта,
• запасной столбик для крепления M.2 SSD,
• документация с кратким описанием подключения и безопасного использования мини-ПК, а также описание стандартов и материалов.

Рис. 1. Мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В дополнение к приведенному комплекту производитель разместил на своих сайтах еще и вспомогательное ПО и файлы с подробным описанием архитектуры моделей NUC10 и рекомендации по их настройке.

Возвращаясь к использованным в мини-ПК Intel NUC10i5FNK элементам, необходимо отметить, что применение энергоэкономичного процессора Intel Core i5-10210U, дополненного соответствующими электронными компонентами, позволило создать очень компактный компьютер.

Использованный процессор характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью. Их достаточно для решения широкого круга самых разных задач. Основные параметры Intel Core i5-10210U приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Core i5-10210U

Функциональные возможности мини-ПК Intel NUC10i5FNK реализованы с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC10i5FNB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих.

В данном компьютере используются видеосредства Intel UHD Graphics, встроенные в процессор Intel Core i5-10210U. Эти средства поддерживают:

• Видео HD для Blu-ray,­­
• Direct3D 2015/11.2/11.1/9/10, Direct2D, OpenCL 1.2/2.0/2.1/4.5,
• Аппаратное ускорение декодирования Full AVC/VC1/MPEG2/HEVC/VP8/VP9/JPEG,
• Аппаратное ускорение кодирования Full AVC/MPEG2/HEVC/VP8/JPEG.

Видеопоток передается как через HDMI (через LSPCON — MegaChips MCDP2800-BCT DisplayPort 1.2a to HDMI 2.0b Level Shifter/Protocol Converter) с максимальным разрешением 4096 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp, так и через USB Type C (совместим с DisplayPort 1.2) с максимальным разрешением 4096 х 2304 @ 60 Hz, 24bpp. Из приведенных значений следует, что графические средства обеспечивают поддержку видеоконтента 4К. Поддерживается до трех дисплеев.

Оперативная память представлена двумя SO-DIMM DDR4-2666 по 4GB (модель Kingston KVR26S19S6/4). Общий объем составляет 8GB, но имеется возможность расширения до 64GB.

Поддерживаются проводные и беспроводные интерфейсы.

Функциональная схема мини-ПК Intel NUC10i5FNK представлена на рис. 2, технические характеристики — в таблице 2.

Рис. 2. Функциональная схема мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2.  Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

В тестируемом варианте мини-ПК Intel NUC10i5FNK энергонезависимое хранение информации осуществляет накопитель M.2 SSD 256GB (модель Kingstone U-SNS8154P3/256GJ).

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC10i5FNK, то они приведены далее.

Конфигурация исследуемой системы и результаты проведенного тестирования рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В мини-ПК Intel NUC10i5FNK энергонезависимое хранение информации, представленной системным и прикладным программным обеспечением, а также пользовательскими файлами программ и данных, осуществляет единственный накопитель M.2. При этом внутренние разъемы материнской платы NUC10i5FNB допускают подключение одного 2,5-дюймового SATA HDD. Однако дизайн данной модели мини-ПК не позволяет использовать HDD.

В мини-ПК Intel NUC10i5FNK конструкторы применили M2 SSD-накопитель Kingston U-SNS8154P3/256GJ. Внешний вид используемого накопителя представлен на рис. 11.

Рис. 11. Комплектный накопитель NUC10i5FNK
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Накопитель U-SNS8154P3/256GJ предлагается во многих торговых сетях, но, к сожалению, его подробные технические параметры найти не удалось: нет их ни на сайте производителя, ни в альтернативных источниках информации. Достоверно известно лишь то, что U-SNS8154P3/256GJ — это “M.2 2280 x2 256GB SSD” c “PCIe Gen. 3 NVMe 1.2”. Но остаются своеобразным секретом производителя такие характеристики, как скоростные параметры этого накопителя, его время наработки на отказ (MTBF) и его износоустойчивость (ресурс перезаписи данных, TBW), нет информации о контроллере и типе используемых микросхем флэш-памяти. Подключение через две линии PCIe при наличии в архитектуре мини-ПК четырех линий не позволяет надеяться на очень высокие значения скоростей чтения/записи, но это будет выяснено уже в процессе тестирования.

Оперативная память в мини-ПК Intel NUC10i5FNK представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4 Kingston KVR26S19S6/4. Каждый модуль имеет объем 4 Гбайт. Основные параметры: 512Mx64-bit (4GB) DDR4-2666 CL19 260-pin SODIMM, VDD=1.2V Typical. Внешний вид модуля памяти представлен на рис. 12.

Рис. 12. Комплектный модуль памяти NUC10i5FNK
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как упоминалось ранее, интерфейсные возможности представлены как проводными, так и беспроводными средствами.

Так, например, сетевые средства Gigabit (10/100/1000Mbps) LAN, созданные на основе контроллера Intel I219V Gigabit Ethernet, обеспечивают поддержку сети Ethernet режимов Full-duplex 10/100/1000Mbps и Half-duplex 10/100Mbps.

Модуль Intel Wi-Fi 6 AX201 предоставляет беспроводные функции Wi-Fi (IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax, 802.11d, 802.11e, 802.11h, 802.11i, 802.11w, 802.11r, 802.11k) со скоростью до 2.4GBps в 160MHz каналах (2.4GHz, 5GHz) и Bluetooth (v.5). Фрагмент материнской платы с модулем AX201 представлен на рис. 13.

Рис. 13. Фрагмент материнской платы с модулем AX201
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Связь с периферийными устройствами может осуществляться через порты USB 3.1 Gen. 2 Type A и USB 3.1 Gen. 2 Type C. При этом порт USB Type C, расположенный на задней панели, может использоваться и для передачи данных и для зарядки гаджетов. Кроме того, имеется возможность использования USB 2.0 с разъемами на плате, а также CIR (Consumer Infrared).

Внутренне устройство мини-ПК Intel NUC10i5FNK приведено на рис. 14.

Рис. 14. Мини-ПК NUC10i5FNK и его элементы 
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На накопитель SSD производителем установлена операционная система (ОС) Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Эта ОС вместе с драйверами осуществляет управление рассмотренными выше компонентами мини-ПК Intel NUC10i5FNK, возможности которого позволяют решать широкий круг задач, включая мультимедиа и большое количество игр, не требующих, предельных ресурсов. Основные сведения о выпуске ОС Windows и системе приведены на рис. 15.

Рис. 15. Основные сведения о компьютере  
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Остается добавить, что компактные размеры и малый вес устройства позволяет на его основе конструировать моноблоки, прикрепив корпус Intel NUC10i5FNK к задней стенке монитора или телевизора (рис. 16).

Рис. 16. Сборка моноблока на основе мини-ПК NUC10i5FNK
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA2, то этой теме будет посвящена следующая статья: Произвоительность Intel NUC10i5FNKPA.
  

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, в указанном изделии использован процессор Intel Core i7-8565U, являющийся представителем восьмого поколения Intel Core, кодовое наименование семейства и микроархитектуры — Whiskey Lake. Он относится к моделям с предельно низкими уровнями энергопотребления, а, следовательно, и теплообразования. Несмотря на то, что процессор имеет в своем составе 4 ядра, его расчетная мощность (TDP) составляет всего 15 Вт, хотя настройкой может быть как уменьшена до значения в 10 Вт, так и значительно увеличена до 25 Вт. Внешний вид этого процессора приведен на рис. 3, его основные параметры — в таблице 1.

Использование энергоэкономичного 4-ядерного процессора Intel Core i7-8565U позволило создать компактный компьютер, который характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью. Его возможностей достаточно для решения широкого круга самых разных задач.

Рис. 3. Процессор Intel Core i7 восьмого поколения

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-8565U

Для компактных систем, созданных на основе мобильных процессоров восьмого поколения с предельно низкими уровнями энергопотребления и теплообразования (процессоры семейства U/Y), производитель традиционно предлагает соответствующие платформы. Эти платформа способны максимально полно реализовать возможности таких процессоров. Пример обобщенной структуры с указанием ряда возможностей такой платформы с Intel Core энергоэкономичного семейства U/Y приведен на рис. 4.

Рис. 4. Структура платформы с U-процессорами восьмого поколения
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Большинство функциональных возможностей указанной платформы были реализованы в мини-ПК Intel NUC8i7INH с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC8i7INB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих. Функциональная схема представлена на рис. 5.

Рис. 5. Функциональная схема мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Из особенностей архитектуры рассматриваемого мини-ПК необходимо отметить, что, несмотря на наличие встроенных в процессор Intel Core i7-8565U графических средств Intel UHD 620, в компьютере используется дискретная графика. Вызвано это стремлением конструкторов обеспечить повышенные уровни производительности, недоступные встроенным в процессор средствам Intel UHD 620. Кстати, как показывают спецификации и тесты, возможности Intel UHD 620 уступают скоростным возможностям Intel Iris Plus 650 процессора Intel Core i7-7567U — основы архитектуры Intel NUC предыдущего поколения. Использование дискретной графики обеспечивает уровни производительности, как минимум, не уступающие Intel Iris Plus 650, а в ряде случаев даже превосходящие их.

Итак, в мини-ПК Intel NUC8i7INH видеофункции обеспечивает карта AMD Radeon 540X (архитектура Polaris) с двумя гигабайтами локальной видеопамяти (2GB GDDR5). Эта карта обеспечивает большие уровни производительнсти и функциональности по сравнению со встренными в процессор Intel Core i7-8565U видеосредствами. В частности, AMD Radeon 540X поддерживает:

• Видео HDR и MVC для Blu-ray 3D,
• DirectX 9.3/10/11.3/12, OpenCL 2.0, OpenGL 4.5,
• Аппаратное декодирование H.264, HEVC, VC-1, MPEG-4, MPEG-2, MVC,
• AC-3, MPEG1, MP3 (MPEG1 layer 3), MPEG2, AAC, DTS, ATRAC, Dolby Digital+, WMA Pro, DTS-HD,
• GDDR5 DRAM.

Видеопоток передается как через HDMI с максимальным разрешением 3840 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp, так и через mini DisplayPort (mDP) с максимальным разрешением 3840 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp. Из приведенных значений следует, что графические средства обеспечивают поддержку видеоконтента 4К.

Еще одной особенностью архитектуры мини-ПК является отказ от использования модулей памяти SO-DIMM. Их функцию исполняют распаянные на материнской плате микросхемы LPDDR3 2133 общим объемом 8GB. Такое решение упрощает конструкцию и снижает себестоимость указанного изделия, однако данное обстоятельство исключает возможность расширения доступного пространства оперативной памяти силами пользователей. Это необходимо учитывать и кого-то может смутить, хотя необходимо признать, что 8GB оперативной памяти вполне достаточно для подавляющего числа традиционных задач малого бизнеса и досуга. 

Конечно, не забыли конструкторы и об интерфейсных возможностях, представленных в Intel NUC8i7INH как проводными, так и беспроводными средствами. Так, например, сетевые средства Gigabit (10/100/1000Mbps) LAN, созданные на основе контроллера Intel WGI219 Gigabit Ethernet, обеспечивают поддержку сети Ethernet. Модуль Intel Wireless-AC 9560D2WG предоставляет беспроводные функции Wi-Fi (Intel wireless802.11ac R2, 2×2, Dual Band Wi-Fi) и Bluetooth (v.5) с максимальной скоростью 1.73Gbps. Связь с периферийными устройствами может осуществляться через порты USB 3.1 gen. 2 (1 USB Type C, 3 USB Type A, один из которых используется для передачи данных и зарядки гаджетов) и USB 2.0 (2 порта с разъемами на плате), а также через CIR (Consumer Infrared).

В следующей части  данной статьи рассмотрены топология материнской платы Intel NUC8i7INB и элементы интерфейсов, приведены основные характеристики мини-ПК Intel NUC8i7INHJA.
  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Через несколько месяцев после анонса клиентских твердотельных накопителей (SSD) серии XG5 компания Toshiba объявила о выпуске твердотельных накопителей серии XG5-P. Архитектурно и конструктивно они во многом схожи с выпущенными ранее моделями серии XG5, но превосходят их по производительности и максимальному объему, сохраняя при этом сравнительно низкие показатели энергопотребления. Серия XG5-P включает накопители типоразмера M.2 2280 объемом 1024 и 2048 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Они оснащены интерфейсом PCIe Gen3×4 и поддерживают протокол NVMe 1.2.1. По данным производителя скорость последовательного чтения достигает 3000 Мбайт/с, последовательной записи — 2200 Мбайт/с. Производительность на операциях с произвольным доступом достигает 320 000 IOPS в режиме чтения и 265 000 IOPS в режиме записи. В накопителях, как и в случае изделий XG5, BG3, и т.п., используется фирменная 64-слойная флэш-память 3D TLC BiCS FLASH собственного производства Toshiba.

Рекомендуемые области применения накопителей XG5-P:

• Рабочие станции,
• Игровые системы и ПК энтузиастов,
• Встраиваемые высокопроизводительные устройства,
• Корпоративные компьютеры с интенсивным чтением.

Возможности накопителей серии XG5-P можно оценить на примере старшей модели SSD, имеющей информационный объем 2048 Гбайт. Данная модель получила наименование KXG50PNV2T04. Внешний вид этого SSD — на рис. 1, основные характеристики — в таблице 1.

Рис. 1. Внешний вид KXG50PNV2T04
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные характеристики KXG50PNV2T04

Накопитель KXG50PNV2T04 обладает компактными размерами и очень малым весом. Его размеры составляют 80,0 × 22,0 × 2,23 мм, а вес — 7,3 г. Выпущен данный накопитель в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов (рис. 1), по конструкции, дизайну и элементам напоминает своего предшественника — модель KXG50ZNV1T02.

На рис. 2 приведена этикетка накопителя KXG50PNV2T04 с рядом технических и эксплуатационных характеристик, а также расшифровка наименования.

Рис. 2. Этикетка и расшифровка наименования KXG50PNV2T04
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя KXG50PNV2T04, относящегося к изделиям серии XG5-P и созданного компанией Toshiba, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты проведенного исследования рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

О клиентских твердотельных накопителях (SSD) серии XG5 компания Toshiba объявила в мае 2017 года. Данные накопители типоразмера M.2 2280 поддерживают протокол NVMe. Серия включает модели объемом 256, 512 и 1024 Гбайт. Производитель отметил, что наличие интерфейса PCIe Gen3 x 4 и кэш-памяти SLC позволило получить скорость последовательной записи 2100 Мбайт/с и последовательного чтения 3000 Мбайт/с. Другим достоинством новых SSD является низкое энергопотребление. По сравнению с предшествующими твердотельными накопителями Toshiba потребляемая мощность в режиме ожидания снижена более чем на 50% и обычно не превышает 3 мВт. В накопителях используется 64-слойная флэш-память 3D TLC BiCS FLASH собственного производства.

Рекомендуемые области применения накопителей XG5:

• Тонкие высокопроизводительные ноутбуки,
• Десктопы и ноутбуки энтузиастов,
• Компьютерные системы общего назначения,
• Серверы и системы хранения информации.

Возможности накопителей серий XG5 можно оценить на примере старшей модели SSD, имеющей информационный объем 1024 Гбайт (здесь 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Данная модель получила наименование KXG50ZNV1T02. Внешний вид этого SSD представлен на рис. 1, основные характеристики — в таблице 1.

Рис. 1. Внешний вид KXG50ZNV1T02
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные характеристики KXG50ZNV1T02

Накопитель KXG50ZNV1T02 обладает компактными размерами и очень малым весом. Его размеры составляют 80,0 × 22,0 × 2,23 мм, а вес — всего 7,3 г. Выпущен данный накопитель в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов (рис. 1). На рис. 2 — этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик, а также расшифровка наименования.

Рис. 2. Этикетка и расшифровка наименования KXG50ZNV1T02
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя KXG50ZNV1T02, относящегося к изделиям серии XG5 и созданного компанией Toshiba, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты проведенного исследования рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Серия BG3 клиентских твердотельных накопителей (SSD) представлена моделями 128, 256 и 512 Гбайт. Изделия работают через интерфейс PCIe Gen3×2L и поддерживают протокол NVMe 1.2.1. Отличаются от предшественников более компактными габаритами, сниженным энергопотреблением и высокой производительностью. Не в последнюю очередь это достигается применением технологии Host Memory Buffer (HMB). Накопитель с поддержкой HMB может использовать часть системной памяти RAM в качестве буфера для кэширования данных.

Использование технологии HMB обеспечивает высокую производительность без DRAM (DRAM-less) при одновременном упрощении внутренней архитектуры, уменьшении энергопотребления и теплообразования, габаритов и себестоимости изделий. Остается добавить, что накопители серии BG3 выпускаются как в виде встраиваемых изделий типоразмера M.2 1620, предназначенных для поверхностного монтажа, так и в виде съемных миниатюрных модулей типоразмера M.2 2230. В качестве встроенных носителей информации используется фирменная 64-слойная флэш-память 3D TLC BiCS FLASH собственного производства Toshiba.

Рекомендуемые области применения накопителей серии BG3:

• Ультрамобильные ПК,
• Ноутбуки 2-в-1,
• IoT / встраиваемые устройства,
• Загрузочные диски серверов и хранилищ информации.

Потенциальные возможности твердотельных накопителей серии BG3 можно оценить на примере старшей модели, имеющей информационный объем 512 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Данная модель типоразмера M.2 2230 получила наименование KBG30ZMS512G. Внешний вид этого твердотельного накопителя представлен на рис. 1, основные характеристики приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Внешний вид KBG30ZMS512G
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные характеристики KBG30ZMS512G

Твердотельный накопитель KBG30ZMS512G обладает ультракомпактными размерами и весьма малым весом. Действительно, его размеры составляют 30,0 × 22,0 × 2,38 мм, а вес — всего 2,6 г. Выпущен данный накопитель в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов (рис. 1). На рис. 2 — фрагмент этикетки с рядом характеристик.

Рис. 2. Фрагмент этикетки KBG30ZMS512G

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя KBG30ZMS512G, относящегося к изделиям серии BG3 и созданного компанией Toshiba, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты проведенного исследования рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В настоящее время для ЦОД компания Intel предлагает накопители Intel Optane SSD DC P4800X, ориентированные на корпоративный сегмент (рис. 7). По утверждению их создателей это объединение свойств побайтно адресуемой памяти и блочных устройств хранения программ и данных, лучшая комбинация из низких задержек, высокой пропускной способности, QoS, долговечности, энергонезависимости. Эти накопители обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации. По своей идеологии и возможностям указанные продукты находятся на стыке обычной динамической памяти (DRAM) и флэш-памяти типа NAND (рис. 4, рис. 6).

Рис. 7.  Intel Optane SSD DC P4800X

Накопители Intel Optane SSD DC P4800X (рис. 7) позволили пересмотреть традиционную архитектуру обработки данных. Они обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации (рис. 5 и рис. 6). Подключаются через шину PCI Express. В отличие от традиционных NAND SSD со странично-блочной организацией работы предлагаемые накопители Intel Optane SSD DC P4800X обеспечивают, как и в случае традиционной памяти DRAM, побайтную адресацию. Указанные накопители демонстрируют очень высокую производительность: на операциях чтения/записи блоками 4 Кбайт производительность достигает 550 000 IOPS. Выносливость — 30 DWPD (перезаписей всего информационного объема накопителя в день), что примерно в три раза больше лучших альтернативных моделей твердотельных накопителей. По сравнению с NAND SSD у Intel Optane SSD DC P4800X задержки доступа меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз. Остается добавить, что накопители Intel Optane SSD DC P4800X оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки.

Основные характеристики модели Intel Optane SSD DC P4800X с информационным объемом 375 Гбайт (уже объявлен выпуск модели 750 Гбайт, а в ближайшем будущем — 1,5 Тбайт) приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Optane SSD DC P4800X

Указанные характеристики расширяют сферу применения накопителей семейства Optane. Кроме использования в качестве привычных хранилищ программ и данных, эти устройства благодаря высоким скоростным параметрам и побайтному способу адресации хорошо интегрируются в подсистему оперативной памяти (рис. 8). Это позволяет уменьшить нагрузку на DRAM, существенно снизить требуемый объем и стоимость владения.

Рис. 8.  Два сценария использования накопителей Intel Optane

В следующей части  описана Consumer модель SSD семейства Intel Optane.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Устройство MobileLite Wireless G3 имеет в своем составе встроенную литий-ионную аккумуляторную батарею. Эта аккумуляторная батарея обеспечивает до 11 часов работы сети MobileLiteWireless, осуществляющей беспроводную передачу информации между рассматриваемым устройством и компьютерами. Время работы зависит от сценария использования устройства и типа контента.

Зарядка аккумуляторной батареи устройства MobileLite Wireless G3 осуществляется через встроенный разъем Micro-USB от соответствующих устройств энергопитания. Это могут быть, например, блоки питания планшетов, смартфонов, плееров и т. п. Рекомендуется использовать блоки, обеспечивающие ток 2,0 А. Как показало тестирование, для этой цели отлично подходят двухамперные зарядные устройства из комплектов современных планшетов Apple, например, 10W USB Power Adapter (Model A135; input: 100-240V, 0.45А, 50-60Hz; output: 5.1V, 2.1A). Время зарядки аккумулятора MobileLite Wireless G3 от такого источника энергии составило примерно 4 часа 35 минут (±10 минут) при использовании штатного кабеля из комплекта MobileLite Wireless G3.

Возможна зарядка от менее мощных блоков питания, например, от портов USB компьютеров или USB-адаптеров. При этом, как следует из технического описания, такие USB-адаптеры должны обеспечивать “минимум 1,2 А”. Но время зарядки от маломощных источников энергии значительно удлиняется, как удлиняется оно и при использовании мощных адаптеров, дополненных USB/Micro-USB кабелями с высоким внутренним сопротивлением.

А еще необходимо отметить, что указанное устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) может использоваться и в качестве источника резервного энергопитания, то есть в качестве Power Bank. Это означает, что от встроенной в MobileLite Wireless G3 аккумуляторной батареи емкостью 5400 мА∙ч (с учетом напряжения — 19.98 Вт∙ч) можно заряжать различные мобильные устройства (рис. 7). Такими устройствами могут быть, например, планшеты, смартфоны, сотовые телефоны, аудио/видео плееры, беспроводные наушники и т. п. Их зарядка осуществляется от полноразмерного разъема USB, обеспечивающего выходной ток до 2 А.

Запасенной энергии внутреннего аккумулятора MobileLite Wireless G3 достаточно для зарядки смартфона несколько раз. Конечно, и количество зарядок маломощных устройств, и уровень переданного заряда более мощным изделиям определяется количеством запасенной энергии в MobileLite Wireless G3 и емкостью батареи заряжаемого гаджета. При этом, сравнивая значения емкости аккумуляторов источника и потребителя энергии, необходимо учитывать, что в процессе зарядки передается далеко не 100% энергии, так часть ее теряется в процессе преобразований в кабелях, контроллерах, химических реакциях, протекающих в аккумуляторах, и т. п., наконец, определенная часть энергии просто уходит в тепло. Это означает, что не следует слепо доверять тем “экспертам” и продавцам, которые, вычисляя число зарядок, иллюстрирующих возможности источников резервного энергопитания, просто делят значения емкости их аккумуляторов на аналогичные показатели аккумуляторов заряжаемых гаджетов. Обычно полезная часть, которую удается передать аккумулятору гаджета, составляет, как показывает опыт, примерно 50-70% от уровня запасенной энергии аккумулятора источника. В случае MobileLite Wireless G3, используемого в качестве Power Bank, указанная оценка означает 2700-3780 мА∙ч (50-70% от 5400 мА∙ч). Конечно, это меньше 5400 мА∙ч, тем не менее, указанные значения — это сравнительно неплохой уровень энергии, способный в ряде случаев существенно продлить время автономной работы гаджетов, например, смартфонов/телефонов.

И как показало тестирование, энергии аккумулятора MobileLite Wireless G3 достаточно не только для зарядки сравнительно маломощных батарей телефонов/смартфонов/плееров, но и для продления автономной работы планшетов. Так, например, в процессе экспериментов с помощью MobileLite Wireless G3 удалось зарядить батарею планшета iPad Air 2 от уровня 5% до уровня 50%, то есть было передано 45% полного заряда батареи планшета. Учитывая, что емкость аккумулятора iPad Air 2 равна 7340 мА·ч (27,3 Вт∙ч), в процессе зарядки его аккумулятору было передано ~3300 мА*ч. Это означает, что в данном случае эффективность преобразования составила ~61% — неплохой показатель.

Остается добавить, что MobileLite Wireless G3 является весьма компактным и сравнительно легким устройством. Как показало контрольное взвешивание (рис. 27), его реальный вес составляет 196 г (±1 г). Правда, это свидетельствует, что реальный вес все-таки на несколько грамм больше объявленного значения, однако выявленное разночтение вряд ли можно назвать существенным и заслуживающим какой-либо критики.

Рис. 27.  Взвешивание MobileLite Wireless G3

В заключение следует еще раз отметить, что устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) действительно существенно расширяет возможности компьютерных изделий, увеличивая доступное информационное пространство. Кроме того, это компактное устройство, обладающее сравнительно небольшим весом, можно использовать еще и в качестве сетевого моста, роутера и автономного зарядного устройства для разных электронных гаджетов.

Плюсы устройства

• Доступ через Wi-Fi к информации подключенных USB-накопителя и флэш-карты формата SD;
• Поддерживает форматы FAT, FAT32, NTFS, exFAT;
• Совместимо с OC Android, iOS, Windows;
• Для устройств с ОС Android решает проблему FAT32;
• Поддерживается два варианта Wi-Fi (2.4GHz 802.11b/g/n и 5GHz 802.11ac);
• Демонстрирует неплохие скоростные возможности и в диапазоне 2.4GHz, и в диапазоне 5GHz; 
• Имеется порт Ethernet для использования устройства в качестве мобильного маршрутизатора;
• Позволяет создавать сетевой мост для доступа к сети Internet;
• Поддерживает шифрование беспроводного соединения (WPA2);
• Допускает независимое Wi-Fi подключение нескольких компьютерных устройств;
• Характеризуется длительным временем автономной работы;
• Является компактным и легким устройством с емким аккумулятором;
• Может использоваться в качестве мобильного зарядного устройства;
• Два года гарантии, бесплатная техническая поддержка.

Минусы устройства

• Не поддерживается проводное подключение к компьютеру с целью передачи информации;
• Используемый индикатор текущего уровня заряда аккумулятора не позволяет точно оценить оставшийся заряд;
• Глянцевая поверхность верхней грани корпуса плохо маскирует микроцарапины и потертости.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Итак, как уже отмечалось, для обработки информации совместно с MobileLite Wireless G3 (MLWG3) могут использоваться не только компьютеры с Wi-F и ОС Windows, но и планшеты и смартфоны с ОС ОС iOS и/или с ОС Android. При этом с помощью MLWG3 и ультрамобильных устройства можно выполнять широкий круг задач, включая обработку мультимедиа информации, например, потоковое воспроизведение видео. Некоторые подробности воспроизведения видеофайлов при использовании планшета iPad Air 2 приведены ниже.

Детали подключения планшета iPad Air 2 с ОС iOS 9.3.5 к сети MLWG3 были рассмотрены ранее и не требуют повторного описания. Что же касается доступа к информации накопителей DTU30G2/32GB и SDCAC/16GB, физически подключенных к устройству MobileLite Wireless G3, то для этого целесообразно использовать специальную фирменную программу MobileLite Wireless от Kingston Digital, Inc. (рис. 23).

Конечно, для работы с накопителями, физически подключенными к MobileLite Wireless G3, очень удобно использовать указанную фирменную программу. Однако в случае необходимости доступ к информации накопителей можно осуществить непосредственно из браузера (Safari, Firefox, Yandex и т. п.). Для этого необходимо в адресной строке браузера указать либо 192.168.202.254 (рис. 25), либо mlwg3.com (рис. 26).

На рис. 24 — содержимое USB-накопителя DTU30G2/32GB, представленное видеофайлами фильмов. Для их проигрывания можно использовать либо встроенный плеер, либо инструменты сторонних разработчиков. Однако основная проблема заключается в том, что штатный плеер ориентирован на “яблочные” стандарты и не позволяет работать с другими, например, с mkv-файлами. Для проигрывания видеофайлов альтернативных стандартов можно воспользоваться популярным плеером VLC, представленным вариантом VLC for Mobile (далее — VLC).

Рис. 23.  Программа MobileLite Wireless: File Explorer

Рис. 24.  Программа MobileLite Wireless: файлы USB-накопителя 

Рис. 25.  Доступ к накопителям MLWG3 по адресу 192.168.202.254 в браузере

Рис. 26.  Доступ к накопителям MLWG3 по адресу mlwg3.com в браузере

Оценивая возможность использования плеера VLC, необходимо отметить, что этот плеер является очень удобным инструментом. Этот плеер поддерживает практически все типы видеофайлов. Их воспроизведение можно осуществлять в беспроводном потоковом режиме, не копируя в память ноутбука/планшета/смартфона.

Обычно проблем в системе MLWG3-планшет не возникает, когда дело касается сравнительно небольших файлов, например, файлов популярного объема в 1,4-1,5 Гбайт. Главное — чтобы производительность была достаточной, что для современных моделей обычно не является проблемой благодаря использованию передовых платформ, основу которых соcтавляют SoC с многоядерными вычислительными блоками и графическими средствами.

Однако описанная ситуация может поменяться на противоположную в случае больших файлов. Дело в том, что не все версии указанного плеера поддерживают многоканальный звук стандартов AC3 и DTS. Более того, к сожалению, бывают ситуации, когда предыдущий вариант поддерживает, а следующий, увы, уже лишен такой возможности. К слову сказать, в тестировании была использована версия 2.7.7, которая успешно работала и с AC3, и с DTS, но утверждать, что эти возможности сохранятся для всех следующих версий VLC, увы, нет оснований.

Но не все так печально, как может показаться. Дело в том, что существуют платные и бесплатные альтернативные решения. Например, в качестве одного из вариантов для проигрывания видео на устройствах с iOS, как показало тестирование, можно воспользоваться бесплатным видеоплеером PlayerXtreme Media Player, многочисленные версии которого обычно поддерживают стандарты многоканального звука. Этот видеоплеер также, как и VLC, поддерживает беспроводной потоковый способ воспроизведения видео, то есть без предварительного копирования файлов в память ноутбука/планшета/смартфона.

Остается добавить, что потоковый способ воспроизведения видео в беспроводном режиме доступен, конечно, и для пользователей андроидных устройств. Они также могут воспользоваться соответствующей версией VLC, а также другими видеоплеерами.

В следующей части  данной статьи — о других особенностях MobileLite Wireless G3.
    

>>    Часть 8 
       

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) может успешно использоваться для работы с мультимедиа информацией, в частности, для беспроводного воспроизведения видео в потоковом режиме. В качестве же средств воспроизведения подойдут компьютеры с Wi-Fi, дополненные соответствующим программным обеспечением. Это могут быть и настольные компьютеры, и ноутбуки, и планшеты, и смартфоны.

Как пример, на рис. 19 – рис. 23 представлены скриншоты, иллюстрирующие совместное использование MobileLite Wireless G3 и ноутбука HP ENVY 17 2070NR, на котором с помощью соответствующих программ с накопителей DTU30G2/32GB и SDCAC/16GB осуществлялось воспроизведение видеофайлов и просмотр фотографий. Подключение указанных накопителей, обладающих, кстати, высокими скоростными параметрами, выполнялось согласно описанной выше процедуре, в результате чего в списке появилось еще два логических диска (рис. 19). Доступ к ним и их содержимому осуществляется как к обычным внутренним и внешним дискам: “по клику” мышкой или с помощью тачпада. Для воспроизведении видеофайлов можно воспользоваться одним из известных видеоплееров, например, “VLC media player” (рис. 20) или  ”Media Player Classic”. То есть все, как обычно, за исключением того факта, что указанные логические диски являются удаленными накопителями, доступ к которым осуществляется исключительно беспроводным доступом. К сожалению, в отличие от предшественника в лице MobileLite Wireless G2 (MLWG2) подключение устройства MobileLite Wireless G3 (MLWG3) проводным способом, как это уже отмечалось, невозможно, что является существенным ограничением его функциональности.

Рис. 19.  Логические диски ноутбука, физически подключенные к MLWG3

Рис. 20.  Запуск видеофайла логического диска, подключенного к MLWG3

Доступ к накопителям, физически подключенным к устройству MobileLite Wireless G3, может быть выполнен не только описанным способом, но и через браузер, и как показывает опыт, любой. Для этого достаточно указать в адресной строке выбранного браузера либо 192.168.202.254, либо mlwg3.com. Эти варианты показаны на рис. 21 и рис. 22.     

Рис. 21.  Доступ к накопителям MLWG3 по адресу 192.168.202.254 в браузере  

Рис. 22.  Доступ к накопителям MLWG3 по адресу mlwg3.com в браузере

Конечно, проигрыванием видеоконтента не ограничиваются возможности, связанные с обработкой файлов мультимедиа системой из MobileLite Wireless G3 и современного ноутбука. Используя такую систему, можно, безусловно, работать и с аудио, и с фото, а также и с другими типами файлов.

Рассматривая особенности работы MobileLite Wireless G3 с приведенным мощным ноутбуком, нельзя забывать и о том, что рассматриваемое устройство может успешно эксплуатироваться совместно и с ультрабуками, и с трансформерами, управляемыми ОС Windows, а также с планшетами и смартфонами, управляемыми ОС iOS и/или ОС Android.

В следующей части  данной статьи — о работе с мультимедийным контентом в системе MLWG3-планшет.
    

>>    Часть 7 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Как уже упоминалось, для оценки скоростных возможностей MobileLite Wireless G3 (MLWG3) в качестве второго тестового компьютера был использован высокопроизводительный планшет Apple iPad Air 2, использовалась модель с Wi-Fi и Cellular. В состав архитектуры этого планшета (далее — iPad Air 2) входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 9,7-дюймовая ЖК-матрица (IPS, Retina, 2048×1536, емкостный, емкостной, мультитач, олеофобное и антибликовое покрытие),
• Процессор — 64-разрядный процессор Apple A8X (1,5 ГГц, 3 ядра), сопроцессор движения Apple M8,
• Графическая подсистема — GPU PowerVR GX6650,
• Оперативная память — 2 Гбайт,
• Энергонезависимая память — 16 Гбайт флэш-памяти,
• Беспроводная связь — Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac (2,4 и 5 ГГц, с технологией MIMO), Bluetooth 4.0, Cellular (3G, 4G),
• Аккумулятор — Литий-полимерный, 7340 мА·ч (27,3 Вт∙ч),
• Операционная система — Apple iOS 9.3.5.

Чтобы подключить планшет iPad Air 2 с ОС iOS 9.3.5 к сети MobileLite Wireless G3 (MLWG3), необходимо в разделе Setting/Wi-Fi планшета, как и в случае ноутбука, выбрать один из двух доступных вариантов, поддерживающих либо 2.4GHz (MLWG3-xxxx), либо 5GHz (MLWG3-5G-xxxx). Эти действия иллюстрируют рис. 15 и рис. 17.  

После подключения iPad Air 2 к сети MobileLite Wireless G3 для каждого из двух частотных режимов были измерены скорости доступа к глобальной сети Internet. Этот доступ обеспечивался указанным устройством. Как уже упоминалось выше, а также в первой статье, устройство MobileLite Wireless G3 способно работать в качестве моста между сетями. Это дает возможность пользователями смартфонов / планшетов / ноутбуков / десктопов через такой мост подключиться к Wi-Fi роутеру, например, для предоставления доступа в Internet без отключения от данного устройства и даже без прерывания его текущей работы.

В процессе исследования устройство MobileLite Wireless G3 находилось от планшета на расстоянии около 1,5 м и от Wi-Fi роутера — примерно 6 м. Результаты оценки скорости доступа к сети Internet приведены на рис. 16 и рис. 18.

Рис. 15.  Подключение к сети MLWG3, работающей в диапазоне 2.4GHz

Рис. 16.  Диапазон 2.4GHz: Оценка скорости доступа в Internet
программой SPEEDTEST

Рис. 17.  Подключение к сети MLWG3, работающей в диапазоне 5GHz

Рис. 18.  Диапазон 5GHz: Оценка скорости доступа в Internet
программой SPEEDTEST

В следующей части  данной статьи — о работе с мультимедиа системы MLWG3-ноутбук.
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, для оценки скоростных возможностей MobileLite Wireless G3 (MLWG3) в качестве тестового компьютера с ОС Windows был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (240 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Чтобы подключить компьютер с ОС Windows к сети MobileLite Wireless G3 (MLWG3) необходимо выполнить (как это рекомендует производитель на своем фирменном сайте) следующие операции:

1. Подключиться к сети MLWG3 с помощью настроек сети Wi-Fi компьютера.
2. Открыть Проводник, нажать правой клавишей мыши на “Этот компьютер/Компьютер” (Computer) и выбрать “Подключить сетевой диск” (Map Network Drive).
3. Выбрать букву диска, ввести \192.168.202.254USB1 или \192.168.202.254SD_Card1 и нажать “Завершить” (Finish). Необходимо будет повторить эти действия для подключения другого тома, USB1 или SD_Card1. Накопители USB/SD, подключенные к MLWG3, теперь будут доступны в Проводнике.

Конечно, подключаясь к MLWG3, следует выбрать один из двух доступных вариантов, поддерживающих либо 2.4GHz (MLWG3-xxxx), либо 5GHz (MLWG3-5G-xxxx).

Указанные процессы иллюстрируют представленные ниже скриншоты (рис. 2).

Рис. 2.  Подключение тестового компьютера с ОС Windows к сети MLWG3

После выполнения указанных действий USB-накопитель DataTraveler Ultimate 3.0 G2 емкостью 32 Гбайт (DTU30G2/32GB) и карта флэш-памяти microSD Action Camera UHS-I U3 емкостью 16 Гбайт (SDCAC/16GB), подключенные к устройству MobileLite Wireless G3, стали доступны для работы. Им в системе присвоены логические имена (в данном случае — Y и Z). Работа с этими накопителями осуществляется как с обычными логическими дисками ноутбука: поддерживаются операции чтения и записи файлов, их перемещение, переименование, конвертация, удаление и т. п.

При этом соответствующие программные средства подтвердили существование зависимости скоростных возможностей устройства MobileLite Wireless G3 от выбора частотного диапазона Wi-Fi (2.4GHz и 5GHz), благо, что, как оказалось, выбранные ноутбук и планшет прекрасно работают в обоих диапазонах Wi-Fi. Полученные результаты проведенного исследования приведены далее.

Результаты тестирования для диапазона 2.4GHz приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

В заключение следует еще раз отметить, что устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) действительно существенно расширяет возможности компьютерных устройств, снимая проблему ограниченности их доступного информационного пространства. Как дополнительные бонусы, производитель предоставил возможность использования MobileLite Wireless G3 еще и в качестве сетевого моста, роутера, сравнительно мощного зарядного устройства.  

Часть результатов тестирования представлена в следующей статье.

Плюсы устройства

• Доступ через Wi-Fi к информации подключенных USB-накопителя и флэш-карты формата SD;
• Поддерживает форматы FAT, FAT32, NTFS, exFAT;
• Совместимо с OC Android, iOS, Windows;
• Для устройств с ОС Android решает проблему FAT32;
• Поддерживается два варианта Wi-Fi (2.4GHz 802.11b/g/n и 5GHz 802.11ac);
• Демонстрирует неплохие скоростные возможности и в диапазоне 2.4GHz, и в диапазоне 5GHz; 
• Имеется порт Ethernet для использования устройства в качестве мобильного маршрутизатора;
• Позволяет создавать сетевой мост для доступа к сети Internet;
• Поддерживает шифрование беспроводного соединения (WPA2);
• Допускает независимое Wi-Fi подключение нескольких компьютерных устройств;
• Характеризуется длительным временем автономной работы;
• Является компактным и легким устройством с емким аккумулятором;
• Может использоваться в качестве мобильного зарядного устройства;
• Два года гарантии, бесплатная техническая поддержка.

Минусы устройства

• Не поддерживается проводное подключение к компьютеру с целью передачи информации;
• Используемый индикатор текущего уровня заряда аккумулятора не позволяет точно оценить оставшийся заряд;
• Глянцевая поверхность верхней грани корпуса плохо маскирует микроцарапины и потертости.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Оценивая функциональность MobileLite Wireless G3 (MLWG3), следует еще отметить, что данное устройство имеет в своем составе сравнительно мощный источник автономного энергопитания. Он представлен встроенной, компактной, но, к сожалению, несменяемой литий-ионной батареей. Эта аккумуляторная батарея обеспечивает, как утверждают создатели этого устройства, до 11 часов работы сети MobileLiteWireless, осуществляющей беспроводную передачу информации между рассматриваемым устройством и компьютерами. Время работы зависит от сценария использования и, конечно, контента.

Зарядка аккумуляторной батареи устройства MobileLite Wireless G3 осуществляется через разъем USB от соответствующих устройств энергопитания, например, от блоков питания планшетов, смартфонов, плееров и т. п. Рекомендуется использовать блоки, обеспечивающие ток 2,0 А. К слову сказать, для этой цели отлично подходят двухамперные зарядные устройства из комплектов современных планшетов Apple. Как показало тестирование, время полной зарядки MobileLite Wireless G3 от такого источника энергии составляет примерно 4 часа 35 минут (±10 минут).

Альтернативным вариантом является зарядка от менее мощных блоков питания. Для этой цели могут использоваться порты USB компьютеров или USB-адаптеры. При этом, как следует из технического описания, такие USB-адаптеры должны обеспечивать “минимум 1,2 А”. Но производитель предупреждает, что время зарядки от маломощных источников энергии значительно удлиняется.

А еще необходимо отметить, что указанное устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) может использоваться и в качестве источника резервного энергопитания, то есть в качестве Power Bank. Это означает, что от встроенной в MobileLite Wireless G3 аккумуляторной батареи емкостью 5400 мАч (с учетом напряжения — 19.98 Вт∙ч) можно заряжать различные мобильные устройства (рис. 7). Такими устройствами могут быть, например, планшеты, смартфоны, сотовые телефоны, аудио/видео плееры, беспроводные наушники и т. п. Их зарядка осуществляется от полноразмерного разъема USB, обеспечивающего выходной ток до 2 А.

Запасенной энергии внутреннего аккумулятора MobileLite Wireless G3 достаточно для зарядки смартфона несколько раз. Число зарядок зависит от уровня запасенной энергии в MobileLite Wireless G3 и емкости внутренней батареи смартфона. Так, например, производитель утверждает, что смартфон можно зарядить 2,5 раза (”на основании внутреннего тестирования iPhone 6 с полностью заряженным внутренним аккумулятором MLWG3″). И как показало тестирование, энергии аккумулятора MobileLite Wireless G3 достаточно для зарядки батареи планшета iPad Air 2 от уровня 5% до уровня 50%.

Что же касается детального исследования скоростных характеристик MobileLite Wireless G3, то это станет темой отдельной статьи.

Рис. 7.  Зарядка мобильных устройств от MobileLite Wireless G3

Остается добавить, что производитель данного устройства обеспечивает бесплатную поддержку, гарантийный срок составляет два года.

В следующей части  данной статьи — небольшое заключение, плюсы и минусы MobileLite Wireless G3.
    

>>    Часть 6 
             

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Выполнено устройство MobileLite Wireless G3 (MLWG3) в корпусе из пластика белого цвета. Боковые и нижняя грани — матовые, верхняя — глянцевая. Белый цвет придает нарядный вид изделию и скрывает отпечатки пальцев на матовых поверхностях корпуса.

На верхней грани устройства помимо тисненого фирменного логотипа Kingston расположены три цветных индикатора режимов работы устройства. Передняя же, кроме названия устройства, содержит кнопки включения и сброса настроек, а также microUSB-разъем для зарядки встроенного аккумулятора.

Необходимо отметить, что в конструкции этого устройства MobileLite Wireless G3 не предусмотрено наличие встроенных производителем накопителей для хранения пользовательских программ и данных. Однако у него имеются средства для подключения внешних источников информации, представленных портами USB 2.0 и Ethernet, а также слотом для подключения флэш-карт форм-фактора SD (рис. 4).

Рис. 4.  Порты и слот MobileLite Wireless G3

В качестве внешних источников информации могут использоваться жесткие диски и флэш-накопители (флэшки), подключаемые через USB (рис. 3), а также карты флэш-памяти стандартов SD/SDHC/SDXC, устанавливаемые в строенный слот. Кстати, для карт форм-фактора microSD, к которым относятся карты microSD, microSDHC и microSDXC, в комплекте присутствует соответствующий переходник. В дополнение в архитектуре предусмотрен еще и разъем, через который указанное устройство можно подсоединить к сети Ethernet для работы в режиме мобильного маршрутизатора. Подключение указанных средств иллюстрирует рис. 5.

Рис. 5.  Подключение внешних средств к MobileLite Wireless G3

Важнейшей особенностью устройства MobileLite Wireless G3 являются средства беспроводной передачи данных, представленные модулем Wi-Fi. Этот модуль обеспечивает беспроводную связь с мобильными устройствами, в качестве которых могут выступать смартфоны, планшеты, ноутбуки. Поддерживаются варианты 2.4GHz 802.11b/g/n и 5GHz 802.11ac. При этом согласно данным, приведенным на этикетке, расположенной на нижней стороне корпуса изделия, частотный диапазон: 2.4 ~ 2.4835 GHz (TX power = 18.39 dBm), 5.180 ~ 5.240 GHz (TX power = 17.25 dBm).

Реализация этой возможности осуществляется с помощью беспроводной сети MobileLiteWireless, создаваемой аппаратно-программными средствами. Данная сеть определяется под именами MLWG3-5G-xxxx и MLWG3-xxxx, где xxxx — последние 4 символа MAC-адреса (приводится на этикетке, расположенной на нижней стороне корпуса устройства). Она используется в качестве личной мобильной беспроводной сети, обеспечивающей передачу цифровой информации на расстояние до 10 метров (в документации — до 30 футов). При этом осуществляется поддержка нескольких пользователей, одновременно получающих доступ к подключенным к устройству носителям информации. Это открывает возможность, например, потокового воспроизведения нескольких фильмов или пакетов фотографий  на нескольких различных компьютерных устройствах одновременно. При необходимости можно файлы перемещать, переименовывать, стирать.

Указанные возможности избавляют от необходимости предварительно загружать требуемые файлы в память ультрамобильных компьютеров емкость. Таким образом, устройство MobileLite Wireless G3 обеспечивает значительное расширение информационного пространства ультрамобильных компьютерных устройств, особенности которых часто не допускают проводного подключения накопителей.

Более того, для мобильных устройств с ОС Android подключение к накопителю через Wi-Fi (это касается и устройств MLW221 / MLWG2 / MLWG3 и жестких дисков с Wi-Fi) решает проблему, связанную с использованием файлов большого объема. Действительно, известно, что данная ОС “понимает” только FAT32. Как результат не распознает (за редким исключением) носители с NTFS. Подключение же через Wi-Fi снимает указанное ограничение и позволяет планшетам и смартфонам успешно работать с объемными файлами, например, файлами видео HD и Full HD, чьи размеры нередко существенно превышают предел, устанавливаемый FAT32. Это означает, что благодаря передаче данных через Wi-Fi у пользователей появляется возможность воспроизводить объемные файлы фильмов без предварительного их конвертирования с цельно уменьшения их размеров.

Используя же беспроводную сеть MobileLiteWireless, необходимо учитывать, что она изначально является общедоступной и незащищенной. Однако в случае необходимости ее можно защитить  с помощью шифрования по протоколу WPA2. Такая возможность предусмотрена создателями этого гаджета.

В дополнение к сказанному следует отметить, что устройство MobileLite Wireless G3 позволяет создавать сетевой мост, который обеспечивает подключение к Интернету, доступ  к которому можно осуществлять одновременно с потоковой передачей контента с устройства MobileLite Wireless G3. В сущности, эта функция позволяет создавать “мост” между двумя сетями. Как показало тестирование с использованием iPad Air 2, цифровые данные прекрасно передаются между сетями и в диапазоне 2,4GHz, и в диапазоне 5GHz. При этом в диапазоне 5GHz скорость передачи данных достигала значения 48,5 Мбит/с (тестовая программа SPEEDTEST, внешняя сеть 100 Мбит/с). Это примерно в два раза выше скоростных показателей диапазона 2,4GHz.

В следующей части  данной статьи — о средствах управления и индикации работы устройства MobileLite Wireless G3.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Выполнено устройство MobileLite Wireless G2 в корпусе из пластика черного и белого цветов. В конструкции этого устройства не предусмотрено наличие встроенных производителем накопителей для  хранения пользовательских программ и данных. Однако у него имеются средства для подключения внешних источников информации, представленных портами и слотом флэш-карт (рис. 4).

Рис. 4.  Порты и слот MobileLite Wireless G2

В качестве внешних источников информации могут использоваться жесткие диски и флэш-накопители (флэшки), подключаемые через USB (рис. 3), а также карты флэш-памяти стандартов SD/SDHC/SDXC, устанавливаемые в строенный слот. Кстати, для карт форм-фактора microSD, к которым относятся карты microSD, microSDHC и microSDXC, в комплекте присутствует соответствующий переходник. В дополнение в архитектуре предусмотрен еще и разъем, через который указанное устройство можно подключить к сети Ethernet для работы в режиме мобильного маршрутизатора. Подключение указанных средств иллюстрирует рис. 5.

Рис. 5.  Подключение внешних средств к MobileLite Wireless G2

Важнейшей особенностью устройства MobileLite Wireless G2 являются средства беспроводной передачи данных, представленные модулем Wi-Fi стандарта IEEE802.11g/n. Этот модуль обеспечивает беспроводную связь с мобильными устройствами.

Реализация этой возможности осуществляется с помощью беспроводной сети MobileLiteWireless, создаваемой аппаратно-программными средствами. Данная сеть используется в качестве личной мобильной беспроводной сети, обеспечивающей передачу цифровой информации на расстояние до 10 метров. При этом осуществляется поддержка нескольких пользователей, одновременно получающих доступ к подключенным к устройству носителям информации. Это открывает возможность, например, потокового воспроизведения нескольких фильмов или пакетов фотографий  на нескольких различных компьютерных устройствах одновременно. При необходимости можно файлы перемещать, переименовывать, стирать.

Необходимо учитывать, что беспроводная сеть MobileLiteWireless является общедоступной и незащищенной. Однако в случае необходимости ее можно и защитить  с помощью шифрования по протоколу WPA2. Такая возможность предусмотрена создателями этого интересного и полезного гаджета, значительно расширяющего возможности ультрамобильных компьютерных устройств.

В дополнение к сказанному следует отметить, что устройство MobileLite Wireless G2 позволяет создавать сетевой мост, который обеспечивает подключение к Интернету одновременно с потоковой передачей контента с устройства MobileLite Wireless G2. В сущности, эта функция позволяет создавать “мост” между двумя сетями.

Оценивая функциональность MobileLite Wireless G2, следует еще отметить, что данное устройство имеет в своем составе сравнительно мощный источник автономного энергопитания. Он представлен встроенной, компактной, но, к сожалению, несменяемой, литий-ионной батареей. Эта аккумуляторная батарея обеспечивает до 13 часов работы сети MobileLiteWireless, осуществляющей беспроводную передачу информации между рассматриваемым устройством и компьютерами.

Зарядка данной батареи осуществляется через разъем USB от настольного компьютера или ноутбука, или же от соответствующих устройств энергопитания, например, от блоков зарядки планшетов, смартфонов, плееров и т. п.

В следующей части  данной статьи — о средствах управления и индикации работы устройства MobileLite Wireless G2.
    

>>    Часть 4