Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры ноутбуков

Интересная модель того времени – Everex с процессором i386SX-25. Архитектура и дизайн этой модели допускает возможность установки сопроцессора i387SX, что увеличивает производительность данного ноутбука.

Ноутбук Everex
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В основе этого компьютера лежит двухплатное решение. Семидюймовый черно/белый ЖК-дисплей разрешением 640×480, легко сменяемые жесткий диск IBM с интерфейсом IDE и информационным объемом 80 Мбайт, дисковод гибких дисков 1,44 Мбайт, блок Ni-Ca аккумуляторов. Управление осуществляется с помощью клавиатуры и миниатюрного трекбола. Оперативная память — 2 Мбайт с возможностью увеличения до 4 Мбайт с помощью замены специальной платы памяти. Внешние интерфейсы представлены разъемами VGA, LPT, Com и для внешней клавиатуры. Ноутбук помещен в металлический корпус и весит более 3 кг. Несмотря на ограниченность функциональных возможностей, по дизайну он уже напоминает современные модели.

Не менее интересно семейство ноутбуков IBM ThinkPad. В октябре 1992 года в рамках данного сеейства были анонсированы три модели: 300, 700, 700С. Основой каждой из них стал процессор Intel 80386SL частотой 25 МГц, оперативная память составляет 4–16 Мбайт, встроенный LCD монитор — монохромный, 9,5 дюйма, разрешением 640×480. Накопители представлены жестким диском 80 Мбайт и 3,5-дюймовым флоппи-дисководом.

Ноутбук IBM ThinkPad
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Модели 700 и 700C отличаются наличием процессора Intel 80486SLC частотой 50 МГц (2×25 МГц). Последняя укомплектована цветным 10,4-дюймовым LCD-монитором с поддержкой 256 цветов – в комплекте с HDD 120 Мбайт она предлагалась за $4350.

Конечно, все перечисленные характеристики могли варьироваться в зависимости от модели и производителя.

Приведенные данные дают только общее представление о том, какими были компьютеры начала девяностых годов прошлого века, то есть три десятка лет назад. Остается сравнить параметры и цены указанных устройств с современными моделями компьютеров. Но это уже может сделать каждый из нас самостоятельно.

А вот предсказать, что будет через следующие три десятка лет, — вряд ли возможно. Однако можно уверенно утверждать только то, что, безусловно, будет очень интересно!
   

>>    Часть 1 
       

Сокращенные версии статьи: 

• Компьютеры тридцать лет тому назад
• Компьютеры тридцать лет тому назад. / IT-Expert. 2023, №7
• Компьютеры, какие они были 30 лет назад. / Вы и ваш компьютер. 2023, №10, с.14-18 

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
• “Аппаратные средства и мультимедиа”. — СПб.: Питер
• “Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры”. — СПб.: БХВ-Петербург

В статье были использованы материалы сайтов:

• Википедия
• Ряда других сайтов

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ноутбуки

Ноутбуки начала 90-х хотя и были довольно примитивными по сравнению с современными, но представляли собой важный шаг в развитии переносных компьютеров. Давайте рассмотрим некоторые нюансы их архитектуры, характеристики, а также внешние интерфейсы. Но сначала с помощью «Википедии» проведем небольшой экскурс в историю развития ноутбуков. Эти компьютеры в некоторых странах называют лэптопами или иногда лаптопами.

Итак, идею создания вычислительной машины «размером с блокнот, имеющей плоский монитор и умеющей подключаться к сетям без проводов», выдвинул начальник исследовательской лаборатории фирмы Xerox Алан Кей (Alan Curtis Kay) в 1968 году. А в 1982 году по заказу NASA Уильям Могридж (William Grant ‘Bill’ Moggridge, британский дизайнер, изобретатель и педагог, основатель дизайнерской компании IDEO) создал первый в мире ноутбук Grid Compass. Устройство имело 340 Кбайт оперативной памяти ЦМД (цилиндрические магнитные домены), процессор Intel 8086 с тактовой частотой 8 МГц и люминесцентный экран и использовалось в программе Space Shuttle.

Первая общегражданская модель, получившая название “Osborne 1”, была создана Адамом Осборном (Adam Osborne, американский компьютерный дизайнер). Устройство имело следующие параметры: масса — 11 кг, оперативная память — 64 Кбайт, процессор — Zilog Z80A с тактовой частотой 4 МГц, два дисковода 5,25”, три порта, в том числе для подключения модема, монохромный дисплей 8,75×6,6 см – 24 строки по 52 символа, клавиатура – 69 клавиш. Данный мобильный компьютер был создан в 1981 году и выпущен на рынок по цене $1795.

Мобильный компьютер Osborne 1
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В 1990 году Intel представила первый специализированный процессор для мобильных персональных компьютеров — Intel386SL. По меркам того времени он был сравнительно мощным, снабжен рядом оригинальных микроархитектурных решений, существенно снижающих энергопотребление. Данное обстоятельство позволило ряду известных компаний создать большое количество моделей мобильных компьютеров. Это сделало их массовым продуктом, хотя и явно недешевым.

Процессор

В ноутбуках, предлагаемых потенциальным пользователям три десятка лет назад, обычно использовались процессоры Intel 386 или Intel 486. Мобильные версии этих процессоров обеспечивали меньшую вычислительную мощность, чем их настольные аналоги, однако были достаточно мощными для большинства задач того времени (тактовая частота обычно колебалась от 16 до 50 МГц). В качестве примеров можно привести:

Варианты Intel 80386SX с частотами 16 (1988 г.), 20 (1989 г.), 25 и 33 МГц (1992 г.), внутренней архитектурой 32 бит, внешней шиной данных 16 бит, внешней шиной адреса 24 бит, адресуемой физической памятью 16 Мбайт, количество транзисторов – 275 000. Созданы по технологии 1,5 и 1 мкм, индекс производительности iCOMP модели Intel 80386SX-33 составлял 56, для ее увеличения использовались микросхемы сопроцессоров Intel 80387.

Варианты Intel 80386SL с частотами 20 (1990 г.), 25 (1991 г.) – первые энергосберегающие процессоры для портативных ПК. Семейство SL отличалось от семейства SX тем, что имело на кристалле также контроллер оперативной памяти, контроллер внешней кэш-памяти объемом 16–64 Кбайт и контроллер шины.

Варианты Intel 80486SX с частотами 16/20/25 МГц (1991 г.), 33 и 25х2 МГц (1992 г.), внутренней архитектурой 32 бит, внешней шиной данных 32 бит, внешней шиной адреса 32 бит, адресуемой физической памятью 4 Гбайт и количеством транзисторов – около 1,2 млн. Созданы по технологиям 1 и 0,8 мкм. Индекс производительности iCOMP модели Intel 80486SX-33 составлял 136, для ее увеличения использовались микросхемы сопроцессоров Intel 80487.

Варианты Intel 80486SL с частотами 20/25/33 МГц (1992 г.), внутренней архитектурой 32 бит, внешней шиной данных 32 бит, внешней шиной адреса 26 бит, адресуемой физической памятью 64 Мбайт (виртуальной — 64 Тбайт), количество транзисторов – около 1,4 млн, созданы по технологии 0,8 мкм. Являются энергосберегающими процессорами для портативных ПК. Для увеличения производительности использовались микросхемы сопроцессоров Intel 80487.

Аналоги указанных процессоров серий i386 и i486 производились компаниями AMD, Cyrix, VIA и др.

Позднее появились и настольные компьютеры с процессорами Intel Pentium, анонсированными в 1993 году. В мобильные же компьютеры процессоры Intel Pentium попали значительно позже.

Оперативная память

Как правило, ноутбуки начала 90-х имели от 2 до 8 Мбайт оперативной памяти (DRAM). Данного информационного объема вполне хватало для запуска большинства операционных систем и приложений того времени, включая MS DOS и ранние версии MS Windows. Но встречались и модели с большими значениями DRAM. Большинство мобильных систем использовали чипы оперативной памяти типа FPM DRAM с тактовой частотой около 20-30 МГц. Соответствующие чипы часто распаивались на материнской плате без возможности расширения информационного пространства оперативной памяти. Однако для некоторых моделей ноутбуков все-таки допускалось увеличение памяти путем установки фирменных модулей в специальные разъемы материнских плат. В дальнейшем этот тип памяти в архитектурах мобильных компьютеров вытеснили более совершенные варианты: EDO, DDR, DDR2 и т. д.

Жесткий диск

Жесткий диск (HDD) в ноутбуках начала 90-х годов подключался посредством шины IDE и обычно имел емкость от 20 до 120 Мбайт. Этого информационного объема было вполне достаточно для хранения системного программного обеспечения в лице MS DOS и MS Windows того времени, например MS DOS 5.0 и MS Windows 3.1, а также пользовательских программ и данных.

Экран

Обычно в такие устройства устанавливался монохромный ЖК-дисплей диагональю около 10 дюймов и разрешением около 640×480 пикселей – это считалось достаточно высоким качеством изображения, тем более, что панели с бóльшим разрешением, как правило, были недоступны для конструкторов и производителей таких компьютеров.

Кстати, в дисплеях ноутбуков того времени для подсветки ЖК-матрицы использовались миниатюрные люминесцентные лампы с парами ртути внутри.

Батарея

Поскольку ноутбуки того времени укомплектовывались никель-кадмиевыми элементами, их эксплуатация требовала аккуратности. Дело в том, что данному типу аккумуляторов был присущ так называемый «эффект памяти», который проявлялся в уменьшении фактической емкости батареи при пополнении ее заряда без предварительного полного разряда. Тем не менее, они обеспечивали пользователям необходимую мобильность в течение 2-3 часов. Конечно, время автономной работы, как и сегодня, во многом зависело от сложности решаемых задач и устанавливаемой яркости ЖК-дисплеев.

Клавиатура и указатель

Клавиатуры ноутбуков того времени были схожи с современными вариантами, но могли быть меньше и не иметь некоторых клавиш. Для обеспечения комфортной работы конструкторы использовали трекбол или встроенную клавишу, которые применялись в качестве указателей. А привычные сегодня тачпады в архитектуре ноутбуков стали элементами мобильных компьютеров значительно позже.

Внешние интерфейсы и разъемы

Большинство моделей ноутбуков имели внешний разъем параллельного порта (LPT), который обычно использовался для подключения принтеров, и один или два внешних разъемов последовательных портов (COM) — для модемов, мыши и пр., а также разъем VGA для внешнего монитора или проектора. В качестве дополнительной энергонезависимой памяти устанавливался встроенный привод для гибких 3,5-дюймовых дискет емкостью 1,44 Мбайт. Некоторые модели имели в своем составе PS/2-порт для внешней клавиатуры или мыши. В то время как встроенные аудиосистемы не стали стандартом, некоторые ноутбуки могли иметь разъемы для внешних динамиков, наушников, микрофона. Остается добавить, что вес типичного компактного ноутбука того времени составлял от 2,5 до 4 кг.

В следующей части  данной статьи — примеры моделей ноутбуков начала девяностых
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Настольные компьютеры

Настольные компьютеры (десктопы) состояли традиционно из следующих частей: системный блок, монитор, устройства ввода в лице клавиатуры, мыши, игровых пультов и т.п. В ряде случаев, обычно на рабочих местах, к системному блоку дополнительно подключались принтер и внешние накопители информации. Иногда ученые и инженеры подключали к системному блоку еще и кое-какие измерительные и исполнительные устройства.

Необходимо отметить, что на указанном временном рубеже существовали настольные компьютеры разных архитектур, создаваемые и выпускаемые на рынок миллионами штук компаниями разных стран. Не остался в стороне от этого процесса и CCCP, в котором к 92 году массово выпускалось несколько десятков моделей компьютеров, выпуск некоторых превышал 100 тыс. экземпляров. На советском и мировом пространстве присутствовало большое количество моделей разных систем команд и архитектур. Однако постепенно это разнообразие сокращалось, и стандарты IBM PC стали доминировать среди производителей персональных компьютеров.

Монитор и системный блок настольного компьютера
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, архитектура системных блоков включала в себя центральный микропроцессор (процессор), чипы и модули оперативной памяти, жесткие (HDD) и гибкие (floppy) диски, материнскую плату с шинами и разъемами (слотами), видеокарту и встроенный блок питания от сети переменного тока. Они, как и в случае современных моделей, были объединены в единую систему посредством материнской платы. Она обеспечивала электрические и логические связи между всеми электронными элементами.

Процессор

Процессоры тех компьютеров были значительно менее мощными, чем современные. Например, Intel 486, который широко использовался в то время, работал на частоте от 16 до 100 МГц. Это считалось весьма высокими характеристиками, и некоторое время эти процессоры вполне соответствовали потребностям решаемых задач. Но задачи усложнялись, и запросы пользователей росли. Отвечая на запросы рынка, компания Intel разработала и выпустила в 1993 году процессор Intel Pentium. Благодаря реализации в своей микроархитектуре ряда перспективных технологий он резко повысил скорость обработки данных и стал своеобразным стандартом для персональных компьютеров. Работая на частоте до 200 МГц, этот процессор значительно увеличил производительность компьютеров. Благодаря успехам полупроводниковых технологий и совершенствованию микроархитектурных решений появились следующие модели, обладающие большими возможностями.

Конечно, современные многоядерные Intel Core i7 и Core i9 с тактовой частотой почти 5 ГГц, обеспечивают в сотни и даже в тысячи раз большую производительность по сравнению с самыми скоростными моделями Intel Pentium начала и середины 90-х годов.

Оперативная память

Оперативная память в компьютерах начала 90-х была довольно ограниченной по современным меркам. Стандартный настольный ПК обычно имел от 4 до 16 Мбайт оперативной памяти. Основным типом того времени была FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory) с частотой работы 25 и 33 МГц. Она использовала шину данных 8 бит, имела на частоте 25 МГц пропускную способность до 25 Мбайт/с.

Как и в случае процессоров, современные варианты модулей оперативной памяти DDR4 SDRAM с частотой работы от 1600 до 3200 МГц, обеспечивают значительно большую пропускную способность — до 25600 Мбайт/с на частоте 3200 МГц в одноканальном режиме и до 51200 Мбайт в стандартном двухканальном режиме. А новейшие модули DDR5 SDRAM с частотой работы до 8400 МГц демонстрируют еще большие скоростные возможности.

Диски

Для долгосрочного энергонезависимого хранения данных и программного обеспечения, в настольных компьютерах использовались, как и сегодня, жесткие диски. Но в начале 90-х они обычно имели емкость от 40 до 500 Мбайт. Эти значения сегодня могут казаться ничтожными, но тогда этого было вполне достаточно для решения задач большинства пользователей. Жесткие диски того времени подключались через параллельный интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics). Он был стандартом в течение длительного времени, так как предлагал достаточную скорость для технологий того периода.

А для внешнего хранения информации использовались гибкие диски 5,25” емкостью 360, 720 и 1200 Кбайт и 3,5” — 720 Кбайт и 1,44 Мбайт.

В современных ПК старшие модели жестких дисков уже достигли 30 Тбайт, гибкие же диски не используются уже более 10 лет.

Системная шина

Системная шина обеспечивала физическую связь между компонентами компьютера, включая процессор, оперативную память, жесткий диск и расширительные слоты. В начале девяностых основным типом системной шины был ISA (Industry Standard Architecture). Шина этого стандарта использовалась в большинстве настольных ПК и позволяла подключать различные устройства – видеокарты, звуковые карты и модемы. Однако с выпуском Intel Pentium появилась новая системная шина — PCI (Peripheral Component Interconnect), которая предлагала значительно более высокую пропускную способность. Эта шина стала стандартом для нескольких поколений процессоров.

В современных компьютерах роль системной шины стали исполнять внутренние шины процессора, соединяющие встроенные в процессор контроллеры и подсистемы. Остальные компоненты (внешняя видеокарта, модули оперативной памяти, диски и др.) современного ПК подключаются к процессору посредством шин PCI-Express.

Приводы и интерфейсы

Стандартными компонентами настольного ПК начала девяностых были еще и флоппи-диск, CD-ROM (привод для более новых моделей), параллельные (LPT) и последовательные (COM) порты для подключения периферийных устройств (таких как принтеры или модемы), а также VGA-порт для подключения CRT-монитора.

Увы, указанные приводы и порты покинули современные компьютеры. Информацию все чаще пересылают через беспроводные сети Wi-Fi и Bluetooth, а вместо указанных портов теперь USB, Gigabit (RJ-45), HDMI, Mini-DisplayPort.

Видеосистема

Видеокарты того времени обычно поддерживали разрешение от 640×480 до 800×600 пикселей и были способны отображать от 16 до 256 цветов. Более продвинутые модели поддерживали более высокое разрешение и широкую цветовую гамму, но стоили дорого и использовались в основном профессионалами и энтузиастами.

Мониторы начала 90-х годов были типа CRT (Cathode Ray Tube). Их часто называли ЭЛТ или просто «трубками». Большие и весьма тяжелые, обычно с диагональю экрана 14–21 дюйма, они, как правило, обеспечивали разрешение от 640×480 до 1024×768 пикселей. Большинство мониторов использовали стандарт VGA (Video Graphics) для подключения к компьютеру, хотя некоторые более продвинутые модели могли использовать стандарты SVGA (Super VGA) или XGA (Extended Graphics) для получения более высокого разрешения и лучшего качества изображения.

В дальнейшем мониторы ЭЛТ ушли в прошлое вместе с соответствующими стандартами и разъемами. Их место заняли мониторы на жидких кристаллах (ЖК, LCD).

Современные настольные компьютеры комплектуются мониторами ЖК, обладающими обычно разрешением 1920×1080 и подключаемыми обычно через разъемы HDMI или Mini-DisplayPort.

Блок питания

Блок питания обеспечивал электрическим током все компоненты системы. Обычно он мог выдавать от 200 до 300 ватт, его было достаточно для работы компонентов того времени. Это базовое описание настольного компьютера начала девяностых годов, хотя, конечно, детали могли варьироваться в зависимости от конкретной модели и производителя.

Возросшая многократно вычислительная мощь современных компьютеров потребовала соответствующего энергопитания, в результате чего не являются редкостью блоки мощностью 1000 Вт.

В следующей части  данной статьи — о ноутбуках начала девяностых.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Примеры модулей

Полупроводниковый модуль Пельтье представляет собой термоэлектрический холодильник, состоящий из последовательно соединенных полупроводников p- и n-типа, образующих p-n- и n-p-переходы. Каждый из таких переходов имеет тепловой контакт с одним из двух радиаторов. В результате прохождения электрического тока определенной полярности образуется перепад температур между радиаторами модуля Пельтье: один радиатор работает как холодильник, другой радиатор нагревается и служит для отвода тепла. Помещенный холодной стороной на поверхность защищаемого им объекта термоэлектрический модуль, работающий на эффекте Пельтье, по сути, работает тепловым насосом. Данный насос перекачивает тепло от этого объекта на  горячую сторону модуля, охлаждаемую воздушным или водяным кулером. Как любой тепловой насос, он описывается формулами термодинамики. Поэтому модули Пельтье могут быть названы не только термоэлектрическими, но и термодинамическими модулями.

На рис. 6 представлен внешний вид типового герметизированного модуля Пельтье.

Рис. 6. Внешний вид герметизированного модуля Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Типичный модуль обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. При соответствующем принудительном охлаждении нагревающегося радиатора второй радиатор —холодильник, позволяет достичь отрицательных значений температур. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье (рис. 11), конечно, при обеспечении адекватного их охлаждения. Это позволяет сравнительно простыми, дешевыми и надежными средствами получить значительный перепад температур и обеспечить эффективное охлаждение защищаемых элементов. Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье часто называют активными кулерами Пельтье или просто кулерами Пельтье.

Использование модулей Пельтье в активных кулерах делает их существенно более эффективными, по сравнению со стандартными типами кулеров на основе традиционных радиаторов и вентиляторов. Однако в процессе конструирования и использования кулеров с модулями Пельтье необходимо учитывать ряд специфических особенностей. Эти особенности вытекают из конструкции модулей и принципа их работы, а также архитектуры современных аппаратных средств компьютеров и функциональных возможностей системного и прикладного программного обеспечения.

Очень большое значение играет мощность модуля Пельтье, которая, как правило, зависит от его размера, а также от количества и параметров используемых в его составе пар полупроводников p- и n-типа (рис. 5, рис. 7). Действительно, модуль малой мощности не сможет обеспечить необходимый уровень охлаждения, что приведет к нарушению работоспособности защищаемого электронного элемента, например, процессора вследствие его перегрева. Однако применение модулей слишком большой мощности может вызвать понижение температуры охлаждающего радиатора до уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных цепей: непрерывно образующаяся вода может привести к коротким замыканиям в электронных цепях компьютера. Здесь уместно напомнить, что расстояние между токопроводящими проводниками на современных печатных платах нередко составляет доли миллиметров. Тем не менее, несмотря ни на что, именно мощные модули Пельтье в составе высокопроизводительных кулеров и соответствующие системы дополнительного охлаждения и вентиляции позволили в свое время фирмам KryoTech и AMD в совместных исследованиях разогнать процессоры AMD, созданные по традиционной технологии. В результате применения фирменных решений охлаждения удалось  увеличить частоту работы процессоров почти в 2 раза по сравнению со штатным режимом их функционирования. В результате рынку были предложены  высокопроизводительные системы с процессорами, работающими в форсированных режимах.

Необходимо отметить, что модули Пельтье в процессе своей работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине следует применять не только мощный вентилятор в составе кулера, но и меры для снижения температуры внутри корпуса компьютера для предупреждения перегрева остальных компонентов компьютера. Для этого целесообразно использовать дополнительные вентиляторы в конструктиве корпуса компьютера для обеспечения лучшего теплообмена с окружающей средой вне корпуса.

Важнейшими параметрами модулей являются:  максимальный ток потребления (Imax), максимальное напряжение (Umax), мощность хладообразования (Qc max), максимальный перепад температур (dTmax) между горячей и холодной сторонами, измеренная без нагрузки в вакууме, а также размеры (длина L, ширина W, высота H).

Следует отметить, что системы охлаждения на основе термоэлектрических модулей — модулей Пельтье используются не только в электронных системах, таких как компьютеры. Подобные модули применяются для охлаждения различных высокоточных устройств. Большое значение термоэлектрические модули имеют для науки. В первую очередь это касается экспериментальных исследований, выполняемых в физике, химии, биологии. Примеры серийных полупроводниковых модулей Пельтье, выпускаемых серийно, приведены на рис. 6 – рис. 11.

Рис. 7. Полупроводники p- и n-типа в термоэлектрическом негерметизированном модуле
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8. Пример миниатюрного термоэлектрического модуля
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Пример термоэлектрического модуля специальной формы
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Пример термоэлектрического модуля без одной керамической пластины
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Пример каскадного термоэлектрического модуля
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Информацию о термоэлектрических модулях и созданных на их основе соответствующих кулерах, а также особенностях и результатах их применения можно найти в журналах, книгах и на сайтах в Интернете.

О некоторых особенностях выбора и эксплуатации модулей Пельтье поговорим в следующей статье.

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье?
• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье? / IT-Expert. 2022, №10  
• Основы термоэлектрического охлаждения. / Вы и ваш компьютер. 2022, №11, с.19-23 

В статьи 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

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 1 
  

Эффект Пельтье

В кулерах Пельтье используется обычный, так называемый термоэлектрический холодильник, действие которого основано на эффекте Пельтье. Данный эффект назван в честь французского часовщика Жана Шарля Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier — французский часовщик и физик, автор трудов по термоэлектричеству, электромагнетизму и метеорологии, 1785‑1845 г.). Сделал свое открытие около двух столетий назад — в 1834 г.

Сам Жан Пельтье не совсем понимал сущность открытого им явления. Истинный смысл данного явления был установлен несколькими годами позже в 1838 году Эмилием Ленцем (Heinrich Friedrich Emil Lenz — российский физик немецкого происхождения, 1804–1865 г.).

В углубление на стыке двух стержней из висмута и сурьмы Ленц поместил каплю воды. При пропускании электрического тока в одном направлении капля воды замерзала. При пропускании тока в противоположном направлении образовавшийся лед таял. Тем самым было установлено, что при прохождении через контакт двух проводников электрического тока меняется температура. Знак данного изменения зависит от направления тока. При этом помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло. Оно получило название тепла Пельтье. А само явление было названо явлением Пельтье (эффектом Пельтье).

Данный эффект по своей сути является обратным по отношению к ранее открытому явлению Зеебека, наблюдаемому в замкнутой электрической цепи, состоящей из разнородных металлов (или полупроводников). Если температуры в местах контактов металлов или полупроводников разные, то в цепи появляется электрический ток. Это явление термоэлектрического тока и было открыто в 1821 году Томасом Зеебеком (Thomas Johann Seebeck — немецкий физик, 1770‑1831 г.).

В отличие от хорошо известного тепла Джоуля-Ленца, которое пропорционально квадрату силы тока, тепло Пельтье пропорционально первой степени силы тока и меняет знак при изменении направления последнего. Тепло Пельтье, как показали экспериментальные исследования, можно выразить формулой:

Q_п = П ×·q,

где q — количество прошедшего электричества (q = I ´ t), П — коэффициент Пельтье, величина которого зависит от природы контактирующих материалов и от их температуры.

Тепло Пельтье Q_п считается положительным, если оно выделяется, и отрицательным, если оно поглощается.

Рис. 1. Схема опыта для измерения тепла Пельтье, Cu — медь, Bi — висмут
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В представленной схеме опыта (рис. 1) измерения тепла Пельтье при одинаковом сопротивлении проводов R (Cu+Bi), опущенных в калориметры, выделится одно и то же джоулево тепло в каждом калориметре, а именно:

Q = R ´ I² ´ t

Тепло Пельтье, напротив, в одном калориметре будет положительно, а в другом отрицательно. В соответствии с данной схемой можно измерить тепло Пельтье и вычислить значения коэффициентов Пельтье для разных пар проводников.

Необходимо отметить, что коэффициент Пельтье находится в существенной зависимости от температуры. Некоторые значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов представлены в таблице 1 (T — температура в градусах Кельвина, П — коэффициент Пельтье). 

Таблица 1. Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов

Коэффициент Пельтье, являющийся важной технической характеристикой материалов, как правило, не измеряется, а вычисляется через коэффициент Томсона:

П = a × T,

где П — коэффициент Пельтье, a — коэффициент Томсона, T — абсолютная температура.

Открытие эффекта Пельтье оказало большое влияние на последующее развитие физики, а в дальнейшем и различных областей техники.

Итак, суть открытого эффекта заключается в следующем: при прохождении электрического тока через контакт двух проводников, сделанных из различных материалов, в зависимости от его направления, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и используемых электрических режимов.

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного метала в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате происходит охлаждение. Более полная теория учитывает изменение не потенциальной энергии при переносе электрона из одного металла в другой, а изменение полной энергии.

Эффект Пельтье, как и многие термоэлектрические явления, выражен особенно сильно в цепях, составленных из полупроводников с электронной (n-тип) и дырочной (p-тип) проводимостью. Такие полупроводники называются, соответственно, полупроводниками с n- и p-тиnами проводимости или просто полупроводниками n- и p-типа.

Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников.

Допустим, электрическое поле имеет такое направление, что электроны в электронном полупроводнике и дырки в дырочном полупроводнике будут двигаться навстречу друг другу. Электрон из свободной зоны электронного полупроводника после прохождения через границу раздела попадает в заполненную зону дырочного полупроводника и там занимает место дырки. В результате такой рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в контакте в виде тепла. Этот процесс иллюстрирует рис. 2.

Рис. 2. Выделение тепла Пельтье в контакте полупроводников n- и p-типа
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В случае изменения направления электрического поля на противоположное, электроны в электронном полупроводнике и дырки в дырочном полупроводнике будут двигаться в противоположные стороны. Дырки, уходящие от границы раздела, будут пополняться в результате образования новых пар при переходах электронов из заполненной зоны дырочного полупроводника в свободную. На образование таких пар требуется энергия, которая поставляется тепловыми колебаниями атомов решетки. Электроны и дырки, образующиеся при рождении таких пар, увлекаются в противоположные стороны электрическим полем. Поэтому пока через контакт идет ток, непрерывно происходит рождение новых пар. В результате в контакте тепло будет поглощаться. Этот процесс иллюстрирует рис. 3.

Рис. 3. Поглощение тепла Пельтье в контакте полупроводников n- и p-типа
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, в зависимости от направления электрического тока через контакт полупроводников разного типа — p-n- и n-p-переходов вследствие взаимодействия зарядов, представленных электронами (n) и дырками (p), рекомбинации и образования пар зарядов энергия (тепло) либо выделяется, либо поглощается. Использование полупроводников p- и n-типа проводимости в термоэлектрических холодильниках иллюстрирует рис. 4.

Рис. 4. Использование полупроводников p- и n-типа в термоэлектрических элементах
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Объединение большого количества пар полупроводников p- и n-типа позволяет создавать охлаждающие элементы — термоэлектрические модули (полупроводниковые модули Пельтье, далее — модули Пельтье) сравнительно большой мощности. Такие модули способны охлаждать объекты со значительными уровнями теплообразования.

Структура полупроводникового термоэлектрического модуля представлена на рис. 5.

Рис. 5. Структура термоэлектрического модуля (полупроводникового модуля Пельтье)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 3 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

 
Краткое вступление

Эффективная работа электронных компонентов требует адекватных средств охлаждения, обеспечивающих необходимые температурные режимы работы. Обычно такими средствами являются системы, основой которых являются традиционные радиаторы и вентиляторы разных дизайнов, формирующих эффективные кулеры. Надежность и производительность таких средств непрерывно повышаются за счет совершенствования их конструкций, использования новейших технологий и материалов, а также применения в их составе разнообразных датчиков и элементов контроля. Разнообразие тщательно рассчитанных решений позволяет выбрать и интегрировать оптимальные варианты в состав многочисленных компьютерных систем. Это обеспечивают оперативную диагностику и оптимальное управление с наибольшей эффективностью при обеспечении оптимальных температурных режимов эксплуатации компьютерных элементов, повышает надежность и удлиняет сроки безаварийной работы защищаемых электронных систем.

Несмотря на то, что параметры традиционных кулеров непрерывно улучшаются, среди конструктов имеются сторонники альтернативных средств охлаждения электронных элементов. Они считают, что к перспективным средствам относятся кулеры с полупроводниковыми термоэлектрическими модулями. Интерес к таким изделиям периодически увеличивается у многих пользователей компьютеров, которых по какой-либо причине не устраивают традиционные решения.

Работа темоэлектрических модулей – модулей Пельтье основана на эффекте Пельтье, открытом еще в 1834 г. Жаном Шарлем Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier, 1785‑1845).

Жан Шарль Пельтье (Википедия)
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В настоящее время термоэлектрический модуль — это уже не массив биметаллических соединений, а набор специальных полупроводниковых термоэлектрических элементов. Подобные средства успешно применяются в различных областях науки и техники.

В шестидесятых и семидесятых годах отечественной (и зарубежной) промышленностью предпринимались неоднократные попытки выпуска бытовых малогабаритных холодильников, работа которых была основана на эффекте Пельтье в биметаллах и полупроводниках. Несовершенство существовавших в то время полупроводниковых технологий, недостаточная культура производства, низкие значения коэффициента полезного действия и высокие показатели себестоимости и отпускных цен не позволили тогда подобным устройствам покинуть научно-исследовательские лабораторииения, чтобы стать массовыми бытовыми изделиями.

Однако эффект Пельтье и соответствующие термоэлектрические модули не остались уделом только ученых. В процессе совершенствования технологий и производств многие негативные явления удалось существенно ослабить. В результате этих усилий были созданы высокоэффективные и надежные полупроводниковые модули. Они нашли применение в самых разных сферах науки и техники, а спустя некоторое время и в бытовых компактных устройствах.

В последние годы данные модули, работа которых основана на эффекте Пельтье, стали активно использовать для охлаждения разнообразных электронных компонентов компьютеров. Их, в частности, стали применять для охлаждения производительных процессоров, работа которых сопровождается высоким уровнем тепловыделения.

Благодаря своим уникальным тепловым и эксплуатационным свойствам устройства, созданные на основе термоэлектрических модулей — модулей Пельтье, позволяют достичь необходимого уровня охлаждения компьютерных элементов без особых технических трудностей и финансовых затрат. Как кулеры электронных компонентов, данные средства поддержки необходимых температурных режимов являются чрезвычайно перспективными. Действительно, они компактны, удобны, надежны и обладают высокой эффективностью работы.

Особенно большой интерес полупроводниковые кулеры представляют в качестве средств, обеспечивающих интенсивное охлаждение в компьютерных системах, элементы которых, установлены и эксплуатируются в форсированных режимах оверклокинга (overclocking — разгон — работа чипов при экстремально высоких тактовых частотах, обычно это сопровождается соответствующим повышением напряжения питания, чипы в таких режимах требуют интенсивного охлаждения). Однако работа компьютерных компонентов в подобных режимах отличается значительным тепловыделением и нередко находится на пределе возможностей компьютерных архитектур, а также существующих и используемых микроэлектронных технологий.

Нередко энтузиасты устанавливают рекорды производительности процессоров, охлаждая их сухим льдом (твердой углекислотой) или жидким азотом. Хотя эти методы весьма эффективны, они неудобны в условиях длительной работы компьютеров.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Альтернативным вариантом являются системы с кулерами, в состав которых входят модули Пельтье. Такие решения много удобнее, они способны длительное время обеспечивать температурные режимы работы защищаемых элементов значительно ниже температуры окружающей среды. Конечно, это достижимо только в случае корректного выбора и использования средств охлаждения с модулями Пельтье.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Эффект Пельтье и теоретические основы работы полупроводниковых модулей, созданных на основе этого эффекта, днтально рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Сегодня трудно представить жизнь без многочисленных компьютерных устройств, представленных разнообразными мобильными и стационарными системами, включая смартфоны, планшеты, ноутбуки, десктопы, мощные рабочие станции, серверы и т. п.

Среди важнейших компонентов, входящих в состав компьютерных изделий, центральный процессор (далее CPU или просто процессор) занимает особое место. Это фактически «мозг» компьютерного устройства, представленный одним или несколькими полупроводниковыми чипами. Внутренние схемы этих чипов сегодня состоят нередко из сотен миллионов, а в ряде случаев даже из десятков миллиардов транзисторов. При этом размеры транзисторов в настоящее время составляют примерно 10-20 нм и имеют тенденцию к дальнейшему уменьшению по мере развития полупроводниковых технологий. Объединены все эти транзисторы в очень сложные структуры, которые определяют внутреннее устройство и функциональные возможности процессоров и, как следствие, конечных компьютерных изделий.

Анализируя современные процессоры, необходимо отметить, что, несмотря на огромную внутреннюю сложность и разнообразие этих важнейших компонентов компьютерных систем, их функции, по сути, сравнительно просты. Действительно, все сводится к тому, что процессор с очень высокой скоростью читает инструкции из оперативной памяти и в соответствии с ними выполняет различные операции. Говоря простыми словами, процессорные инструкции указывают компьютерному устройству, что и в каком порядке необходимо делать. Есть правда в этой простоте одна любопытная особенность, заключающаяся в том, что команды, как и данные, над которыми должны быть произведены необходимые операции, — это просто наборы двоичных чисел. Отличить же команды от данных процессору помогают системные и прикладные программы. Они с учетом внутренней микроархитектуры и системы команд задают адреса и последовательность загрузки двоичных чисел, которые интерпретируются либо как команды, либо как данные, определяют действия и судьбу полученных результатов.

В настоящее время на рынке представлены сотни моделей самых разных процессоров. Подавляющее число их создано в соответствии с несколькими распространенными архитектурами. Основные особенности и свойства этих архитектур будут рассмотренных далее, но сначала небольшой экскурс в историю разработки процессоров.

Первые микропроцессоры

Первым массовым процессором стал, как известно, Intel 4004 (i4004). Это был 4-битный микропроцессор, разработанный корпорацией Intel и выпущенный 15 ноября 1971 года. Его набор команд насчитывал 46 инструкций, тактовая частота составляла 92,6 кГц, время выполнения одной инструкции составляло 8 тактов.

Процессор Intel 4004
(источник – Википедия)

Вторым стал чип i8008, который унаследовал многие решения своего предшественника. Это был 8-битный микропроцессор (процессор), разработанный Intel и выпущенный в 1972 г. Набор команд i8008 — 48 инструкций, тактовая частота — 500 кГц (200-800 кГц), выполнение команд занимало от 10 до 22 тактов генератора.

В 1974 г. был выпущен i8080. Его основные параметры: 8 бит, 80 инструкций, тактовая частота 2 МГц (позже 2.5, 3.1, 4 МГц), выполнение команд занимало от 4 до 11 циклов тактового генератора. Производительность этого процессора была в 10 раз больше производительности i8008.

Через 4 года появился i8086. Его основные параметры: 16 бит, 98 инструкций, тактовая частота 4-16 МГц, команды требуют от 2 до 184 циклов.

А еще через год появился i8088. Этот процессор стал основой персональных компьютеров IBM PC и IBM PC/XT, открывших эру массовых компьютеров и всеобщей компьютеризации.

Прцессор Intel 8088
(Википедия)

Далее были выпущены i80286 (i286, 1982 г.), i80386 (i386, 1985 г.), i80486 (i486, 1989 г.), Intel Pentium (1993 г.), Intel Pentium Pro (1995 г.) и т. д. Каждый из указанных процессоров Intel имел множество вариантов (моделей), отличающихся архитектурными особенностями и тактовыми частотами, а также размерами наборов команд. Все это соответствующим образом отражалось на функциональных и скоростных возможностях как самих этих важнейших компонентов, так и созданных на их основе компьютерных систем. А еще на рынке присутствовали многочисленные клоны указанных процессоров, созданные и выпущенные другими компаниями.

Итак, оценивая параметры и эволюцию указанных и последующих изделий, следует отметить неуклонный рост тактовых частот и постоянное расширение наборов выполняемых команд.

О наборах x86, x86-64, их расширениях и производительности —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 3 
  

В заключение необходимо подчеркнуть, что полученные результаты, как и предполагалось, демонстрируют значительную зависимость параметров подсистем от используемых в них модулей. Производительность действительно увеличивается при использовании более совершенных модулей SO-DIMM и M.2 SSD.

При этом особенно удивительно, что вариант с менее скоростными, но более емкими модулями оперативной памяти, оказался производительнее по сравнению со штатным вариантом. Действительно, замена в подсистеме ОЗУ мини-ПК NUC10i5FNKPA2 штатных модулей SO-DIMM DDR4-2400 от Kingston (Kingston KVR26S19S6/4) на альтернативный вариант в лице SO-DIMM DDR4-2400 от Micron (Crucial CT16G4SFD824A) привела к ускорению операций чтения примерно на 12%, операций записи — на 8%.

Замена же штатного накопителя M.2 SSD от Kingston на более скоростную и более емкую модель M.2 SSD от Intel показала еще более впечатляющие результаты ускорения. Действительно, последовательное чтение — рост в 3,2 раза, последовательная запись — рост в 1,8 раза, а для случайных операций увеличение оказалось еще более значительным — более чем двукратное. Все это особенно важно для задач, которым требуется оперативный доступ к внутреннему накопителю для быстрого чтения и записи данных.

Остается добавить, что полученные оценки демонстрируют результаты модернизации готовой системы Intel NUC 10. Однако все это ни в коей мере не умаляют достоинств готовых решений с установленными производителем аппаратно-программными компонентами, обеспечивающими работу «сразу из коробки». Окончательный выбор же между полностью готовым к работе мини-ПК и соответствующим набором, требующим доукомплектования недостающими компонентами, остается за потенциальным пользователем.

Итак, если «крестовая» отвертка, внутренние разъемы, компьютерные компоненты, а также перспектива самостоятельной установки 64-разрядной операционной системы Microsoft Windows 10 в вариантах Home или Pro или же более современных версий в лице Microsoft Windows 11 не пугают, то свой взгляд можно и даже, пожалуй, целесообразно остановить на одной из моделей Kit. Это позволит сразу скомпоновать оптимальную для планируемых задач систему, установив соответствующие модули оперативной и энергонезависимой памяти. При этом на сайте Intel нетрудно найти перечень верифицированных моделей всех недостающих компонентов, сознавая, впрочем, что указанными вариантами список совместимых элементов не исчерпывается. И конечно, на сайте производителя есть еще и документы с описанием моделей и подробные пошаговые инструкции всех необходимых операций сборки, настройки и модернизации Intel NUC 10 силами профессионалов и опытных компьютерных энтузиастов. Ну а для других пользователей, которые не хотят или не могут самостоятельно заниматься компьютерным конструированием, есть полностью готовые к использованию модели Mini PC. При этом независимо от сделанного выбора следует помнить, что у пользователей всегда имеется возможность поменять модули оперативной памяти, накопители, а также варианты операционных систем, независимо от выбранных моделей Kit или Mini PC, выполненных как в конструктиве Slim, так и Tall.

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Стоит ли апгрейдить Intel NUC 10? 
• Стоит ли апгрейдить Intel NUC 10? / IT-Expert. 2022, №4, с.38-43 
• Модернизация Intel NUC. / Вы и ваш компьютер. 2021, №4, с.12-16

Дополнительные материалы: 

• Экспресс-тест Intel NUC10 Performance Mini PC 
• Архитектура мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA 
• Производительность Intel NUC10i5FNKPA 
• 32GB vs 8GB в Intel NUC10i5FNK 
• Intel NUC10i5FNK: Kit и Mini PC 
• Архитектура мини-ПК Intel NUC8i7INHJA 
• Экспресс-тест Intel SSDPEKKW020T8
• M.2 SSD Intel 760p 2TB 
• Модули Crucial CT16G4SFD824A в Intel NUC7i7BNHX1 

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 
  

Как и предсказывалось, не менее интересные результаты были получены в процессе модернизации дисковой подсистемы Intel NUC 10. В исследовании использовались две конфигурации дисковой подсистемы: 256 Гбайт и 2048 Гбайт. При этом в конфигурации данного компьютера были сохранены штатные модули ОЗУ в лице двух модулей Kingston KVR26S19S6/4 с общим объемом 8 Гбайт.

Первая конфигурация с информационным объемом дисковой подсистемы 256 Гбайт является штатной и представлена модулем M.2 Kingston SSD 256 GB (модель Kingston U-SNS8154P3/256GJ). Об этом накопителе из документов его производителя известно лишь то, что Kingston U-SNS8154P3/256GJ — это “M.2 2280 x2 256 GB SSD” c “PCIe Gen. 3 NVMe 1.2”. К сожалению, для пользователей подобных изделий нет очень важных показателей. К ним относятся, например, скоростные параметры, время наработки на отказ (MTBF) и данные об износоустойчивости (ресурс перезаписи данных, TBW). Не помешала бы пользователям и информация об энергопотреблении, примененном контроллере, особенностях кэширования информации и типе используемых микросхем флеш-памяти, влияющих на скорость обработки данных. Кстати, даже при наличии в архитектуре мини-ПК четырех линий PCIe подключение этого накопителя выполняется только через две линии PCIe. Это обстоятельство не позволяет надеяться на очень высокие значения скоростей чтения/записи, что, впрочем, подтверждается тестированием, результаты которого приведены ниже. Внешний вид этого накопителя (далее — SSD 256 GB) представлен на рис. 7.

Вторая конфигурация с информационным объемом дисковой подсистемы 2048 Гбайт представлена модулем M.2 Intel SSD 2048 GB — Intel SSD 760p Series 2.048 TB, в каталоге данное изделие обозначено как модель SSDPEKKW020T8. Как следует из технических документов, приведенных на сайте производителя этого накопителя, данный модуль SSD создан на основе микросхем 3D NAND, форм-фактор — M.2 2280, интерфейс — PCIe NVMe 3.1 x4. Подключение этого изделия в Intel NUC 10 осуществляется через четыре линии PCIe Gen. 3, что вместе с используемыми элементами и реализованными технологиями обеспечивает очень высокие скоростные характеристики накопителя. Действительно, объявлены производителем следующие скоростные параметры: последовательные чтение/запись — 3230/1625 Мбайт/с, случайные чтение/запись — 340000/275000 IOPS. Энергопотребление этого накопителя: активный режим — 70 мВт, режим простоя — 25 мВт. Параметры надежности: время наработки на отказ (MTBF) — 1,6 млн час, износоустойчивость (TBW) — 576 Тбайт. Внешний вид этого накопителя (далее — SSD 2048 GB) представлен на рис. 7 вместе со штатным модулем SSD 256 GB.

Рис. 7. Модули SSD 256 GB и 2048 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Прежде, чем перейти к результатам исследования дисковой подсистемы с SSD 256 GB и SSD 2048 GB, необходимо еще раз напомнить, что архитектура и конструктив мини-ПК NUC10i5FNKPA2, а также родственного ему набора NUC10i5FNK2, предусматривают наличие только одного накопителя. Для полноценной работы компьютера, конечно, требуется еще и наличие операционной системы, установленной на этот накопитель.

В случае SSD 256 GB никаких аппаратно-программных проблем не возникает, так как этот накопитель является частью штатного комплекта NUC10i5FNKPA2. На этот накопитель операционная система уже установлена производителем данного устройства, что и обеспечивает потенциальному пользователю работу «из коробки». После добавления к операционной системе тестовых программ можно практически сразу переходить к исследованию возможностей компьютера.

А вот с SSD 2048 GB все несколько сложнее. На этот изначально «пустой» SSD до его  тестирования следует установить операционную систему и, конечно, тестовые программы. Вообще говоря, для опытного пользователя это не является сложной проблемой. Однако для корректного сравнения между собой обоих накопителей SSD целесообразно иметь на них одинаковое системное и прикладное программное обеспечение. Как вариант, формирование необходимого программного обеспечения на SSD 2048 GB можно осуществить через операцию клонирования SSD 256 GB.

Операцию клонирования можно выполнить разными способами. Самым простым и оптимальным является использование специального внешнего контейнера под M.2 SSD с внутренним интерфейсом PCIe x2/x4 и внешним интерфейсом USB 3. Однако в данном случае указанная операция была выполнена на мини-ПК NUC8i7INHJA. Эта модель, выпущенная в корпусе Tall, допускает установку двух накопителей: M.2 SSD и 2.5” HDD/SSD. При выполнение операции клонирования системным диском выступил встроенный 2,5” HDD. С помощью программы Acronis с накопителя SSD 256 GB, установленного вторым накопителем, информация копировалась на внешний диск, подключенный через порт USB. Потом вместо SSD 256 GB в систему устанавливался накопитель SSD 2048 GB, и с помощью Acronis информация копировалась на SSD 2048 GB.

В результате указанных действий на SSD 256 GB и SSD 2048 GB была обеспечена идентичность программного обеспечения, включая все настройки. Устанавливая по очереди указанные накопители (рис. 7) в NUC10i5FNKPA2, можно было осуществлять их тестирование.

Оценки емкостных параметров дисковой подсистемы, представленной системным логическим диском (диск C:) и созданной на основе штатного накопителя SSD 256 GB (рис. 7), были выполнены с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Результаты приведены на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры дисковой подсистемы с SSD 256 GB

Традиционно емкость накопителей их производители выражают в десятичных единицах. В них информационная емкость диска, доступная для системных и пользовательских программ, равна 255 009 484 800 байт. В более привычных для компьютерных специалистов двоичных единицах она составляет 237 Гбайт.

Оценивая данные показатели, необходимо отметить, полная емкость накопителя в действительности несколько больше. Дело в том, что небольшая часть информационного пространства, составляющая примерно 1,1 Гбайт (менее 0,5% от общей емкости), занята под системные нужды: 100 Мбайт — системный раздел, зарезервированный и используемый операционной системой, 1 Гбайт — раздел Recovery, необходимый для ее восстановления. Эта часть является скрытой и недоступной, например, для данных и инсталляции системных и прикладных программ. Для оценки всей информационной емкости накопителя SSD 256 GB необходимо к значениям, приведенным на рис. 8, прибавить размер скрытых разделов. Распределение информационного пространства SSD 256 GB представлено на рис. 9.

Рис. 9. Распределение информационного пространства SSD 256 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Скоростные возможности дисковой подсистемы с SSD 256 GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 10 и рис. 11.

Рис. 10. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 256 GB, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 256 GB, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров дисковой подсистемы с накопителем SSD 2048 GB (рис. 7), который в процессе тестирования сменил штатный накопитель SSD 256 GB, были выполнены также с помощью встроенных средств Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Результаты этой оценки приведены на рис. 12.

Рис. 12. Емкостные параметры дисковой подсистемы с SSD 2048 GB

В десятичных единицах доступная емкость в этой конфигурации составляет 2 047 083 540 480 байт, а в двоичных — 1,86 Тбайт. Оценивая эти значения, необходимо отметить, что, как и в варианте с SSD 256 GB, здесь также небольшая часть информационного пространства накопителя является скрытой. Как и в предыдущем варианте, эту часть нельзя использовать для  системных и пользовательских приложений, решающих поставленные задачи. Однако доступная емкость этого варианта дисковой подсистемы является очень высокой. И, как и в случае с SSD 256 GB, для оценки информационных возможностей накопителя SSD 2048 GB необходимо к значениям, приведенным на рис. 12, прибавить размер скрытых разделов. Остается добавить, что модели двухтерабайтных накопителей обычно имеют существенно меньшие емкостные показатели и, как правило, не превышают 2 000 000 000 000 байт, здесь же явно больше объявленных 2048 000 000 байт.

Скоростные возможности дисковой подсистемы с SSD 2048 GB были оценены с помощью тех же тестовых программ, которые использовались с SSD 256 GB. При этом благодаря клонированию все настройки, включая параметры BIOS Setup, были теми же, что и в случае SSD 256 GB. Полученные результаты тестирования дисковой подсистемы с SSD 2048 GB приведены на рис. 13 и рис. 14.

Рис. 13. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 2048 GB, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 14. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 2048 GB, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая результаты тестирования дисковой подсистемы в вариантах с накопителями SSD 256 GB и SSD 2048 GB, следует обратить внимание на то, что, как и в случае модулей оперативной памяти, замена штатных накопителей на альтернативные также существенно повысила скоростные параметры соответствующей подсистемы.

В следующей части  данной статьи — выводы.

>>    Часть 4 
      

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 
 

Компания Micron под принадлежащей ей маркой Cruсial выпускает широкую гамму твердотельных накопителей (SSD). При этом для сверхкомпактных подсистем хранения информации, ориентированных на компьютеры потребительского сектора, предлагаются SSD форм-фактора M.2 2280. В их архитектуре используются чипы 3D NAND разных полупроводниковых технологий, эволюция которых представлена на рис. 1.

Рис. 1. Эволюция технологий от SLC к QLC
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На основе результатов производства и эксплуатации M.2 SSD Cruсial P1 производитель выпустил модели серии Cruсial P2. Указанные накопители в настоящее время представлены моделями объемом 250 Гбайт, 500 Гбайт, 1 Тбайт и 2 Тбайт.  

Возможности накопителей серии Crucial P2 можно оценить на примере модели SSD, имеющей информационный объем 500 Гбайт (здесь 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Данная модель получила наименование CT500P2SSD8. Состав комплекта этого накопителя приведен на рис. 2. Внешний вид накопителя CT500P2SSD8 (далее — SSD P2 500GB) представлен на рис. 3, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 2. Комплект SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3. Внешний вид SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD P2 500GB

Накопитель SSD P2 500GB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 3). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке, наклеенной на лицевой стороне поверх части электронных элементов.

Необходимо отметить, на фирменном сайте производителя в нескольких разделах приводится сравнительно небольшое количество параметров (таблица 1). Среди них для большинства пользователей обычно актуальны показатели надежности и скоростные параметры. Так, например, показатель MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,5 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 150 Тбайт. Анонсированные производителем скоростные возможности приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3, напряжение питания — 3,3 В, ток потребления — до 2,5 А (рис. 3). Фактически указанными параметрами исчерпываются официальные характеристики. Однако, удалив наклейку (удаление наклейки приводит к потере гарантии), закрывающую доступ к большей части элементов устройства, можно получить дополнительную информацию об архитектуре, а, следовательно, и возможностях накопителя. Кстати, следует отметить, что на рынке присутствуют модели и с чипами флеш-пямяти TLC, и с чипами QLC.

В архитектуре исследуемого накопителя SSD P2 500GB использованы два чипа флэш-памяти Micron NX893. Управление осуществляет контроллер Phison PS5013-E13-31, способный поддерживать до 2 Тбайт флеш-памяти. Архитектура накопителя является безбуферной. Это означает, что для упрощения конструкции устройства, снижения его себестоимости и энергопотребления на плате отсутствуют микросхемы оперативной памяти, а для повышения скорости работы накопителя применяется кэширование в DRAM компьютера (использование технологии HMB, хотя на сайте производителя это не указано).

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD P2 500GB, созданного компанией Micron, были оценены в процессе тестирования. 

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD P2 500GB (CT500P2SSD8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи. 

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Для решений широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков компания Micron предлагает сравнительно недорогие твердотельные накопители (SSD) серии Crucial P2, выпущенные на замену моделей Crucial P1. Новые изделия, как и их предшественники, выполнены в форм-факторе M.2 2280 и снабжены интерфейсом PCI NVMe 3.1×4. В настоящее время эта серия состоит из моделей с информационным объемом от 250 Гбайт до 2 Тбайт.

Возможности средней модели SSD, имеющей наименование CT500P2SSD8 (рис. 1) и информационный объем 500 Гбайт, были оценены в процессе экспресс тестирования (рис. 2, рис. 3, рис. 4) в составе Intel NUC7i7BNHX1.

Рис. 1.  CT500P2SSD8
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Емкостные параметры CT500P2SSD8
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Результаты тестов CrystalDiskMark

Рис. 4.  Результаты тестов ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, пятисотгигабайтная модель CT500P2SSD8, относящаяся к твердотельным накопителям Micron серии Crucial P2, обладает не только высокой информационной емкостью (500 104 687 616 байт), но и неплохими скоростными возможностями. Более детально данная модель будет исследована в одной из следующих статей.

Дополнительные материалы:
M.2 SSD Crucial P1 500GB
Архитектура мини-ПК от Intel

Евгений Рудометов 
 

Развивая семейство компактных настольных компьютеров своей собственной разработки, компания Intel, выпустила на рынок десятое поколение мини-ПК Intel NUC (Next Unit of Computing).

Новинки представлены двумя группами изделий, являющихся, по сути, системными блоками. Первая группа — это наборы (kit), требующие доукомплектования собственными силами пользователей. Вторая группа — модели мини-ПК (системные блоки), полностью готовые к работе. Первые получили наименование “Intel NUC 10 Performance kit”, вторые — “Intel NUC 10 Performance Mini PC”, хотя чаще используются просто “Kit” и “Mini PC”. 

Основой архитектуры Intel NUC10 послужили высокопроизводительные мобильные процессоры десятого поколения, чьи возможности дополнены элементами скоростных проводных и беспроводных интерфейсов. При этом в старших моделях применяются процессоры Intel Core i7-10710U, в младших — Intel Core i3-10110U, среднюю позицию занимают модели с Intel Core i5-10210U. Основные параметры этих процессоров приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры процессоров

Модели Kit и Mini PC выпускаются в металлических корпусах двух форм-факторов. Изделия подробно описаны в документе NUC10i357FN_TechProdSpec.pdf, который расположен на сайте Intel по адресу https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/documents/intel-nuc/NUC10i357FN_TechProdSpec.pdf. 

Первый вариант — модели “Slim” (Small). В их наименовании присутствует буква “K”. Эти устройства имеют габариты 117×112×34 мм. С ножками высота такого устройства составляет 38 мм.

Второй — модели “Tall”, в их наименовании присутствует буква “H”. Они имеют габариты 117×112×48 мм, с ножками высота — 51 мм.

Рис. 1. Два варианта корпусов NUC10
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что обилие доступных вариантов Intel NUC10 расширяет диапазон возможностей для пользователей, но часто и затрудняет для них выбор оптимальной модели. Оценивая же основные параметры и критерии выбора, необходимо отметить, что модели с Intel Core i7-10710U демонстрируют максимальные показатели производительности, но требуют для своей работы сравнительно мощных блоков питания. А еще старшие представители дороже средних и младших собратьев, которые, кстати, также обладают обширным набором интерфейсных возможностей.

Что же касается возможностей и выбора оптимальной модели среди представителей вариантов “Tall” (высокие модели) и “Slim” (тонкие модели), то следует учитывать, что разница среди них заключается в первую очередь в числе накопителей, которые можно установить в корпус NUC10.

В моделях “Tall” могут быть установлены два накопителя: один M.2 SSD и один 2.5” HDD/SSD. При этом любой из них может использоваться в качестве системного диска. В случае необходимости можно объединить эти накопители и в RAID-массив. В дополнение к этому в качестве еще одного варианта дисковой подсистемы совместно с 2,5-дюймовым накопителем производитель предлагает использовать, как и в Tall-моделях предыдущих поколений, ускоритель Intel Optane Memory Series. Это может быть модель с информационным объемом 16GB или “более продвинутый” вариант с 32GB. Данные ускорители выпускаются в форм-факторе M.2. Они устанавливаются в слоты M.2 (вместо M.2 SSD) для совместной работы с 2,5-дюймовыми накопителями с целью ускорения работы ОС Windows 10, а также часто используемых системных и прикладных программ.

В отличие от “Tall”, архитектура и конструктив моделей “Slim” предусматривает присутствие в корпусе только одного накопителя, представленного модулем M.2 SSD. Это, впрочем, не является особенно критичным для пользователей. Дело в том, что информационная емкость современных накопителей этого типа даже в потребительском сегменте может достигать 1TB и даже 2TB (у Intel есть модели 1.024TB и 2.048TB). Емкости указанных моделей обычно вполне достаточно для решения самых разных задач, включая обработку файлов мультимедиа. Размеры таких файлов нередко составляют десятки гигабайт, особенно это касается файлов видео 4K.

Остается добавить, что все сказанное относится и к изделиям группы Kit, и к изделиям Mini PC. При этом модели, снабженные блоками питания с силовыми кабелями с вилками европейского стандарта (эта вилка совместима с розетками российского стандарта), имеют в конце наименования символ “2”. Но это, вообще говоря, не относится к особенностям архитектуры NUC10. Да и силовой кабель может быть легко заменен на вариант с вилкой другого стандарта, не говоря уже о том, что на рынке присутствуют соответствующие переходники.

Таким образом, тем пользователям, кто стремится к максимальным возможностям NUC10 и не ограничен в средствах, можно порекомендовать Tall-модели с Intel Core i7-10710U. Бережливых пользователей, а также пользователей с ограниченными финансовыми ресурсами, возможно, заинтересуют Slim-модели c Intel Core i3-10110U, хотя по производительности они и уступают моделям с Intel Core i7 и Intel Core i5. Оптимальной же серединой являются, по-видимому, модели с Intel Core i5-10210U, основные характеристики которых, приведенные на сайте производителя, представлены на рис. 2.

Рис. 2. Модели и характеристики NUC10 с Intel Core i5
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Аналогичные таблицы, конечно, есть и для Slim- и Tall-моделей с процессорами Intel Core i7-10710U и Intel Core i3-10110U (рис. 3). Эти таблицы также легко найти на сайте производителя.

Рис. 3. Модели и характеристики NUC10 с Intel Core i7 и Intel Core i3 
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, «золотой серединой» являются модели NUC10, созданные на основе Intel Core i5-10210U. Учитывая рост скоростных и емкостных возможностей M.2 SSD и, конечно, популярность малогабаритных решений, пожалуй, наиболее интересными для пользователей являются модели NUC10i5FNK и NUC10i5FNKPA. А для российских пользоватедей — варианты, снабженные блоками питания, укомплектованными силовыми кабелями с европейской вилкой: NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2. Эти Slim-модели отличаются друг от друга тем, что первая модель — это набор, а вторая — законченное устройство.

Внешний вид моделей NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2, а также их порты и разъемы приведены на рис. 4. Основные характеристики данных устройств представлены в таблице 2.

Рис. 4. Внешний вид NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2, а также их порты и разъемы
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2.  Технические характеристики

Необходимо отметить, что, если NUC10i5FNKPA2 лишить комплектных модулей SO-DIMM DDR4 и накопителя M.2 SSD с установленной Windows 10 Home 64-bit, то это изделие фактически превращается в NUC10i5FNK2. И наоборот: добавьте в NUC10i5FNK2 указанные компоненты — получите NUC10i5FNKPA2. Параметры же и производительность конечного устройства в лице NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2 зависят от используемых сменных элементов. В этом легко убедиться на примере сравнения параметров подсистемы оперативной памяти с разными модулями и дисковой подсистемы с разными накопителями.

Что же касается выбора между полностью готового к работе NUC10i5FNKPA2 и платформы NUC10i5FNK2, требующей доукомплектования модулями DDR4, SSD и ОС, то выбор остается за потенциальным пользователем. При этом следует помнить, что у него всегда имеется возможность поменять указанные компоненты, независимо от выбранной модели Kit или Mini PC в конструктиве Slim или Tall.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Intel NUC10 Performance Mini PC
Архитектура мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA
Производительность Intel NUC10i5FNKPA
Мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA 

Евгений Рудометов 
 

Для решений широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. В настоящее время эта серия состоит из моделей с информационным объемом следующих значений: 128, 256, 512, 1024, 2048 Гбайт.

Данные накопители выполнены в конструктиве M.2 2280, используют интерфейс PCIe Gen3 x4 с протоколом NVMe, созданы на основе 64-слойной флэш-памяти TLC 3D NAND, что обеспечивает хранение трех бит в каждой ячейке массива флэш-памяти накопителя. При этом все модели характеризуются высокими скоростными параметрами, а также высокими показателями надежности и ресурсов записи. По мнению производителя, накопители серии 760p оптимальны для широкого спектра задач, выполняемых на компьютерных системах потребительского класса, снабженных слотами, поддерживающими PCI NVMe 3.1×4.

Возможности накопителей серии 760p можно оценить на примере старшей модели SSD, имеющей информационный объем 2 Тбайт: “Intel SSD 760p Series 2.048TB”. Модель получила техническое наименование SSDPEKKW020T8 (далее — SSD 760p 2TB).

Комплект SSD 760p 2TB поставляется в красочной коробке (рис. 1) с указанным на ее поверхности рядом характеристик накопителя. Сам накопитель дополнительно упакован в пластиковый контейнер (рис. 2) и картон, что обеспечивает его защиту.

Рис. 1.  Комплект SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  SSD 760p 2TB в пластиковом контейнере
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Внешний вид накопителя представлен на рис. 3, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 3.  Внешний вид, лицевая и обратная стороны SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 760p 2TB

Накопитель SSD 760P 2TB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с двухсторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 3). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке (рис. 4), наклеенной на лицевой стороне поверх электронных элементов (рис. 3).

Рис. 4.  Этикетка SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Обычно для большинства пользователей, кроме информационной емкости, наиболее важны показатели надежности и скоростные параметры. Из данных, объявленных производителем, следует, что, например, показатель MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,6 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 576 Тбайт. Это эквивалентно регулярной записи примерно 315 Гбайт данных в день в течение установленного гарантийного срока, который для этого 2-терабайтного накопителя составляет 5 лет. К слову сказать, 576 Тбайт — объем гарантированный производителем. Оценивая это значение, кстати, довольно значительное, следует учитывать, что обычно у SSD от известных брендов фактическая износоустойчивость значительно выше (нередко “в разы”). Что же касается скоростных возможностей, то они приведены в таблице 1, и они очень высокие, особенно, если сравнивать с SATA-моделями SSD и HDD. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой описываемого накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3.

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760P 2TB, созданного компанией Intel, были оценены в процессе проведенного тестирования с использованием популярных программных инструментов.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи. 

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Для решений широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. В настоящее время эта серия состоит из моделей с информационным объемом от 128 до 2048 Гбайт.

Возможности старшей модели SSD, имеющей наименование SSDPEKKW020T8 (рис. 1) и информационный объем 2 Тбайт (2048 Гбайт), были оценены в процессе экспресс тестирования (рис. 2, рис. 3, рис. 4).

Рис. 1.  SSDPEKKW020T8
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Емкостные параметры SSDPEKKW020T8

Рис. 3.  Результаты тестов CrystalDiskMark

Рис. 4.  Результаты тестов ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, двухтерабайтная модель SSDPEKKW020T8, относящаяся к твердотельным накопителям Intel серии 760p, обладает не только очень высокой информационной емкостью (2 048 390 066 176 байт), но и очень высокими скоростными возможностями.

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 2 
  

Топология материнской платы NUC10i5FNB и элементы интерфейсов, расположенные на нижней ее стороне, представлены на рис. 6 и в таблице 2.

Рис. 6. Элементы нижней стороны материнской платы NUC10i5FNB

Таблица 2. Элементы нижней стороны материнской платы

Верхняя сторона материнской платы NUC10i5FNB — на рис. 7 и в таблице 3.

Рис. 7. Элементы верхней стороны материнской платы NUC8i7IHB

Таблица 3. Элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC10i5FNB приведены на рис. 8.

Рис. 8. Размеры материнской платы NUC10i5FNB

Внешний вид системного блока мини-ПК Intel NUC10i5FNK, приведен на рис. 9 и рис. 10, его технические параметры — в таблице 4.

Рис. 9. Фронтальная сторона мини-ПК Intel NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Обратная сторона мини-ПК Intel NUC10i5FNK
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Энергопитание мини-ПК осуществляется от внешнего блока питания (модель HKA09019047-6U):

• Входное напряжение — 100-240 В,
• Выходное напряжение — 19 В,
• Выходной ток — до 4,74 А.

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

В следующей части  данной статьи рассмотрен ряд элементов мини-ПК.
  

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В мини-ПК NUC10i5FNK использован процессор Intel Core i5-10210U, являющийся представителем десятого поколения Intel Core, кодовое наименование семейства и микроархитектуры — Comet 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. Однако соответствующей настройкой величина TDP может быть как уменьшена до значения в 10 Вт, так и увеличена до 25 Вт. Внешний вид процессора Comet Lake U приведен на рис. 3, основные параметры Intel Core i5-10210U — в таблице 1.

Использование энергоэкономичного 4-ядерного процессора Intel Core i5-10210U 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 Comet Lake U

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i5-10210U

Для компактных систем, созданных на основе мобильных процессоров десятого поколения с предельно низкими уровнями энергопотребления и теплообразования (процессоры семейства U/Y), производитель как обычно, предлагает и соответствующие платформы. Пример такой платформы приведен на рис. 4.

Рис. 4. Структура платформы с процессором десятого поколения
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Большинство функциональных возможностей указанной платформы реализованы в мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC10i5FNB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих. Функциональная схема представлена на рис. 5.

Рис. 5. Функциональная схема мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В мини-ПК Intel NUC10i5FNK видеофункции обеспечивает встроенные в процессор видеосредства Intel UHD Graphics. Видеопоток передается как через HDMI 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.

Подсистема оперативной памяти представлена двумя слотами с подключением до двух модулей SO-DIMM DDR4 с максимальным объемом 64 Гбайт.

Интерфейсные возможности представлены как проводными, так и беспроводными средствами.

Связь с периферийными устройствами может осуществляться через порты USB 3.1 Gen. 2 Type A и USB 3.1 Gen. 2 Type C. Кроме того, имеется возможность использования USB 2.0 с разъемами на плате, а также CIR (Consumer Infrared).

В следующей части  данной статьи рассмотрены топология материнской платы Intel NUC10i5FNB и элементы интерфейсов, приведены основные характеристики мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA.
  

>>    Часть 3 
      

  

Евгений Рудометов 
 

Стремительный рост генерируемых данных, быстрое расширение облачных вычислений, повсеместное развертывание сетей 5G, а также распространение высокопроизводительных вычислений (HPC) и искусственного интеллекта (AI) требуют адекватных аппаратно-программных средств. Утверждается, что более 50% всего объема мировых данных было создано за последние два года. Однако из этого объема только 2% было проанализировано, так как оперативная обработка данных требует соответствующих вычислительных мощностей, которых часто не достаточно.

Растущие требования определяют архитектуру центров обработки данных (ЦОД) и сетей, которые могут быстро масштабироваться. При этом необходимо отметить, что по оценкам IDC средняя длительность жизненного цикла типичного сервера составляет примерно пять лет. Дальнейшая же эксплуатация устаревших аппаратно-программных средств часто неэффективна и нецелесообразна. Действительно, совокупные затраты на поддержание производительности ЦОД на должном уровне могут существенно превышать стоимость приобретения технологий следующего поколения. Более того, обновленные серверные платформы, созданные на основе новейших высокопроизводительных процессорах (CPU), предоставляют новые возможности для модернизации существующей IT-инфраструктуры, сочетая в себе решения, которые отвечают актуальным требованиям в вопросах передачи, хранения и обработки данных.

Масштабируемые процессоры

В ответ на потребности рынка компания Intel представила в 2017 очередное обновление модельного ряда серверных процессоров Intel Xeon. С целью значительного увеличения скоростных возможностей компания значительно переработала их внутреннюю архитектуру. Изделия получили общее наименование Intel Xeon Scalable (от англ. Scalable — масштабируемый). Это наименование по замыслу производителя должно свидетельствовать о больших возможностях процессоров, обеспечивающих масштабируемость высокопроизводительных компьютерных систем. О выпуске второго  поколения было объявлено в 2019 г. В настоящее время осуществляется  массовый выпуск и внедрение соответствующих компьютерных систем.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В данный момент высокопроизводительные серверные процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения (продукция с прежним кодовым названием Cascade Lake), как и их предшественники, представлены модельными рядами Intel Xeon Platinum, Intel Xeon Gold, Intel Xeon Silver, Intel Xeon Bronze. Их модели отличаются и количеством ядер, и тактовыми частотами, а также рядом параметров, влияющих на скорость выполнения задач, требующих высокой производительности от компьютерных систем.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Самыми мощными являются процессоры Intel Xeon Platinum. Они представлены моделями линеек 8200 и 9200.

Две линейки Platinum

В настоящее время в линейке Intel Xeon Platinum 8200 — 11 моделей. Среди них старшими являются модели с номерами 8280L и 8280. Они имеют по 28 вычислительных ядер, способных обрабатывать по 56 потоков с базовой тактовой частотой 2,7 ГГц и возможностью ее увеличения до 4,0 ГГц в режиме Turbo Boost. Из других особенностей следует отметить: кэш-память — 38,5 Мбайт, литография — 14 нм, расчетная мощность энергопотребления — 205 Вт, максимальный объем оперативной памяти DDR4-2933 с использованием до 6 каналов: — 4,5 Тбайт (8280L) и 4,0 Тбайт (8280), количество каналов UPI — 3, разъем — FCLGA3647, размер корпуса — 76,0 х 56,5 мм. Обеспечена, в частности, поддержка энергонезависимой памяти Intel Optane DC Persistent Memory (Intel Optane DC Persistent Memory), а также кодов ECC, до 48 линий PCI Express 3.0, наборов команд Intel SSE4.2, Intel AVX, Intel AVX2, Intel AVX-512, технологий Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost), Resource Director Technology (Intel RDT), Intel Hyper-Threading, виртуализации (VT-x, VT-d). Рекомендованная производителем цена модели Intel Xeon Platinum 8280L составляет $13012, Intel Xeon Platinum 8280 — $10009. 

Еще большей производительностью обладают изделия линейки Xeon Platinum 9200.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Эта линейка представлена пока (на момент данной статьи) четырьмя моделями. Их номера: 9282, 9242, 9222, 9221. Старшей моделью является Xeon Platinum 9282. Ряд параметров этих процессоров приведен в таблице.

Intel Xeon Platinum 9200

Производитель отмечает, что процессоры Intel Xeon класса Platinum ориентированы на ресурсоемкие критически важные рабочие нагрузки искусственного интеллекта, аналитики и гибридных облачных сред. Они обеспечивают оптимальный уровень производительности при возможности увеличения количества процессоров: 2, 4, 8 и более.

«Золотые», «серебряные» и «бронзовые» 

Несколько меньшими возможностями обладают модели линеек Intel Xeon Gold (49 моделей с числом ядер от 4 до 28), Intel Xeon Silver (10 моделей с числом ядер от 8 до 16), Intel Xeon Bronze (2 модели с числом ядер 6 и 8). Однако и их возможности сравнительно велики и способны удовлетворить потребности многих потенциальных пользователей.

Процессоры Intel Xeon класса Gold обладают оптимизированной под рабочие нагрузки производительностью и повышенной надежностью, высокой скоростью памяти, большой ее емкостью и улучшенной структурой межсоединений, улучшенной масштабируемостью благодаря возможности использования 2 и 4 процессоров.

Процессоры Intel Xeon класса Silver — это оптимальная производительность и энергоэкономичность, увеличенная скорость памяти, средние вычислительные и сетевые ресурсы, а также ресурсы хранения данных.

Процессоры Intel Xeon класса Bronze — это доступная производительность для малого бизнеса и базовых систем хранения, аппаратные функции безопасности, надежные возможности масштабирования благодаря поддержке 2 процессоров.

Производительность платформ

Как показывают многочисленные результаты тестирования, процессоры Intel Xeon второго поколения обеспечили заказчикам значительное  повышение производительности их компьютерных систем. При этом по оценке Intel, средняя производительность Intel Xeon Gold 2-го поколения в 1,36 раза выше по сравнению с аналогичным процессором Intel Xeon Gold 1-го поколения, а с учетом цен — в 1,42 раза выше. Более того, при использовании технологии Intel DL Boost модель Intel Xeon Platimum 9200 обеспечивает еще больший прирост.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Важным достоинством данных процессоров является поддержка энергонезависимой памяти Intel Optane DC PM. Представленные в виде модулей, емкость которых, может достигать 512 Гбайт, они устанавливаются в слоты DRAM материнских плат. Указанные модули Intel Optane DC PM совместно с модулями DRAM позволяют довести полный объем оперативной памяти до 36 Тбайт. При этом комбинированная подсистема, обеспечивая высокие скоростные показатели, оказывается существенно дешевле по сравнению с решениями, предусматривающими использование только традиционных модулей DRAM. 

Для повышения производительности компьютерных систем в указанных процессорах реализована поддержка технология Intel Deep Learning Boost. Это позволяет повысить выполнение задач искусственного интеллекта, что, учитывая стремительный рост данного сектора, является актуальным для многих потенциальных пользователей.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Российские заказчики уже оценили преимущества новых платформ, созданных на основе процессоров Intel Xeon Scalable второго поколения.

Как утверждают специалисты Яндекс.Облака, данные процессоры стабильно показывают ускорение от 10 до 90%. Наборы команд AVX512 (Advanced Vector Instructions) и VNNI (Vector Neural Network Instructions) Intel Xeon Scalable 2-го поколения могут в два раза ускорить решение задачи машинного обучения и обработки изображений.

Компании Mail.ru Group удалось достичь уменьшения показателя TCO/performance почти вдвое — с 1.45 до 0.84 за счет перехода на 2-е поколение процессоров Intel Xeon Scalable (2х6230 / 12х16GB / 2×2TB-SSD). Таким образом, по оценке экспертов компании, повышение производительности системы окупило затраты на более высокую стоимость вычислительных решений в расчете на одно ядро.

Компания Axxonsoft отметила потенциал многократного ускорения исполнения соответствующих задач на 2-м поколении процессоров Intel Xeon Scalable благодаря появлению технологии Intel DL Boost. В результате первичного, неоптимизированного запуска обученной нейронной сети с использованием пакета инструментов Intel OpenVINO на сервере, созданном на базе процессоров 2-го поколения Intel Xeon Scalable c Intel DL Boost, было получено ускорение в 1,6 раз относительно системы на базе первого поколения соответствующей серверной платформы Intel.

Согласно тестам компании МТС, использование памяти Intel Optane DC PM в комбинации с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения позволяет добиться четырехкратного увеличения производительности при обработке крупных объемов данных. Компания SAP отметила сокращение времени загрузки системы, использующей постоянную память Intel Optane DC PM, в 12,5 раз, с 60 до 4 минут. Эксперты компании VMware обнародовали результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC PM в двух режимах. В режиме «App-Direct» комбинация DRAM и постоянной памяти Intel Optane DC PM в совокупности предоставляет до 6 Tбайт памяти на 2 сокета и 12 Tбайт на 4 сокета. Результаты исполнения виртуализированных приложений на примере баз данных показали 16,6-кратное увеличение записи в БД в секунду до почти 96 Кбайт в секунду с помощью Intel Optane в режиме «App-Direct». Отдельное внимание заслуживают результаты в режиме «Память». Так, например, измеренная производительность приложений в виртуализированных средах VmWare по тесту VmMark 3.1 на серверах HPE ProLiant Gen10 с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения и постоянной памятью Intel Optane DC PM показала эквивалентную производительность на таких же серверах с обычной DRAM-памятью.

Третье поколение

В конце июня 2020 г. были представлено масштабируемое семейство процессоров Intel Xeon 3-го поколения. Новые процессоры были ранее анонсированы под кодовым наименовением “Cooper Lake”. Они делают возможным более широкое развертывание систем искусственного интеллекта (ИИ) на процессорах общего назначения для приложений, включающих классификацию изображений, механизмы рекомендаций, распознавание речи и моделирование естественных языков.

По прогнозам IDC, к 2021 году 75% корпоративных приложений будут использовать ИИ. К 2025 году, согласно оценкам IDC, примерно 25% всех данных будут генерироваться в реальном времени, при этом различные устройства Интернета вещей (IoT) будут отвечать за 9% этого объема.

В новых процессорах добавлена поддержка чисел с плавающей запятой формата bfloat16 в Intel DL Boost для улучшения производительности обучения нейронных сетей и построения логических выводов; bfloat16 — это компактный цифровой формат, который использует половину битов, как и современный формат FP32, но при этом достигает сопоставимой точности модели с минимальными изменениями программного обеспечения (если таковые требуются). Добавление поддержки bfloat16 ускоряет обучение ИИ и построение логических выводов на процессорах. Оптимизированные для Intel дистрибутивы bfloat16 поддерживаются в ведущих фреймворках глубокого обучения, в том числе в TensorFlow и Pytorch. Они доступны в инструментах Intel AI Analytics для ускорения глубокого обучения и вычислений. Также Intel внедрила оптимизацию bfloat16 в свой инструментарий OpenVINO и среду ONNX Runtime для облегчения логических построений.

Процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения являются дальнейшим развитием 4- и 8-сокетных решений Intel. Процессор предназначен для выполнения рабочих нагрузок глубокого обучения, для работы в высокоплотных окружениях виртуальных машин (ВМ), для запуска баз данных в оперативной памяти, критически важных приложений, а также для аналитических нагрузок. Клиенты, обновляющие стареющие инфраструктуры, могут рассчитывать на средний ожидаемый прирост производительности в 1,9 раза в популярных рабочих нагрузках и до 2,2 раз больше ВМ по сравнению с 4-сокетными эквивалентами платформы пятилетней давности.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В настоящее время в семействе процессоров Intel Xeon 3-го поколения — 15 моделей. Они представлены в линейках Intel Xeon Platinum 8300 и в линейках Intel Xeon Gold 6300 и Intel Xeon Gold 5300. При этом четыре старшие модели Intel Xeon Platinum 8300 являются 28-ядерными, а две старшие Intel Xeon Gold 6300 — 24-ядерными.

Итак, высокопроизводительные масштабируемые серверные процессоры Intel Xeon Scalable и созданные на их основе компьютерные платформы предоставляют широкие возможности для модернизации IT-инфраструктуры предыдущего поколения. И нет сомнений, что следующие поколения серверных процессоров Intel Xeon Scalable и соответствующие компьютерные системы будут обладать еще большими возможностями.
    

Евгений Рудометов 
 

Отличительной особенностью новейших мини-ПК Intel NUC с кодовым наименованием Islay Canyon является наличие видеоадаптеров, выполненных на дискретных элементах, хотя используемые в архитектуре данных четырех изделий мобильные процессоры традиционно уже имеют в своем составе интегрированные видеосредства. Указанные компьютерные устройства, созданные на основе процессоров Intel Core i5-8265U и Intel Core i7-8565U, получили общее наименование Intel NUC 8 Mainstream-G mini PC. Два из четырех — наборы, два других — полностью укомплектованные системные блоки (мини-ПК), включая наличие всех необходимых архитектурных компонентов. Кроме процессоров и видеоадаптеров, к ним относятся:

• микросхемы оперативной памяти, уже распаянные на материнских платах,
• накопители информации, представленные в разных вариантах и сочетаниях 2,5″ HDD, 2,5″ 3D NAND SSD, M.2 3D NAND SSD, M.2 Intel Optane Memory,
• предустановленная операционная система (ОС) Microsoft Windows 10 Home с драйверами и необходимыми программами поддержки.

В качестве примера готовых к работе мини-ПК из указанного подмножества новейших мини-ПК Intel NUC можно привести модель Intel NUC8i7INHJA2 (символ “2″ в наименовании 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.

Комплект указанной модели мини-ПК включает:

• мини-ПК Intel NUC8i7INHJA2 (далее — мини-ПК Intel NUC8i7INH),
• блок питания мини-ПК от сети переменного тока (модель PA-1900-32 с входным напряжением 100-240В, выходным напряжением 19В, выходной током до 4,74А), снабженный кабелем с вилкой европейского стандарта,
• элементы крепления к задней панели монитора/TB-премника для создания моноблока,

Документация с кратким описанием подключения и безопасного использования мини-ПК, а также описание стандартов и материалов.

Рис. 1. Мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Использование энергоэкономичного процессора Intel Core i7-8565U позволило создать компактный компьютер, который характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью, что достаточно для решения широкого круга самых разных задач. Основные параметры процессора Intel Core i7-8565U приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-8565U

Функциональные возможности мини-ПК Intel NUC8i7INH реализованы с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC8i7INB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих.

В данном компьютере используется видеоадаптер AMD Radeon 540X (архитектура Polaris) с 2GB GDDR5. Эта карта 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,
• HDMI (до 3840 х 2160 @ 60Hz, 24bpp),
• Mini DisplayPort (mDP, до 3840 х 2160 @ 60Hz, 24bpp).

Оперативная память представлена распаянными на материнской плате микросхемами LPDDR3 2133 общим объемом 8GB. Это упрощает конструкцию, но исключает возможность расширения объема оперативной памяти.

Поддерживаются проводные и беспроводные интерфейсы.

Функциональная схема мини-ПК Intel NUC8i7INH представлена на рис. 2, технические характенистики — в таблице 2.

Рис. 2. Функциональная схема мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2. Технические характеристики Intel NUC8i7INH

В тестируемом варианте мини-ПК Intel NUC8i7INН энергонезависимое хранение информации осуществляет 2,5-дюймовый накопитель Seagate Video 2.5 HDD 1TB (модель ST1000VT001). Сравнительно невысокие скоростные характеристики этого HDD призван улучшить устанавливаемый в разъем M.2 комплектный модуль Intel Optane Memory серии M10. Его емкость — 16 Гбайт (модель MEMPEK1J016GA). Этот модуль обладает лучшими параметрами по сравнению со своим предшественником, который применялся в мини-ПК предыдущего поколения.

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC8i7INН, то они приведены далее.

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

>>    Часть 2 
       

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Топология материнской платы NUC8i7INB и элементы интерфейсов, расположенные на нижней ее стороне, представлены на рис. 6 и в таблице 2.

Рис. 6. Элементы нижней стороны материнской платы NUC8i7INB

Таблица 2. Элементы нижней стороны материнской платы

Верхняя сторона материнской платы NUC8i7INB — на рис. 7 и в таблице 3.

Рис. 7. Элементы верхней стороны материнской платы NUC8i7IHB

Таблица 3. Элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC8i7INB приведены на рис. 8.

Рис. 8. Размеры материнской платы NUC8i7INB

Внешний вид системного блока мини-ПК Intel NUC8i7INН, приведен на рис. 9 и рис. 10, его технические параметры — в таблице 4.

Рис. 9. Фронтальная сторона мини-ПК Intel NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Обратная сторона мини-ПК Intel NUC8i7INH
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Энергопитание мини-ПК осуществляется от внешнего блока питания (модель PA-1900-32):

• Входное напряжение — 100-240 В,
• Выходное напряжение — 19 В,
• Выходной ток — до 4,74 А.

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC8i7INH

В следующей части  данной статьи рассмотрены особенности дисковой подсистемы мини-ПК.
  

>>    Часть 4 
      

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 
 

Для подсистем хранения информации, используемых в решениях широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков, компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. Данные накопители выполнены в конструктиве M.2 2280, используют интерфейс PCIe Gen3 x4 с протоколом NVMe, созданы на основе 64-слойной флэш-памяти TLC 3D NAND, что обеспечивает хранение трех бит в каждой ячейке массива флэш-памяти накопителя.

Рис. 1.  Эволюция технологий от SLC к TLC

Использование технологии TLC обеспечивает хранение в каждой ячейке флэш-памяти трех битов, что достигается восемью уровнями напряжения. Это по сравнению с предыдущей технологией MLC с двумя битами в каждой ячейке (четыре уровня напряжения) значительно увеличивает плотность записи (на 50%, рис. 1) и способствует существенному уменьшению стоимости накопителей. Конечно, это снижает ресурс записи (примерно до 3000, рис. 1). Однако снижение ресурса компенсируется конструкторами SSD применением соответствующего встроенного программного обеспечения (прошивок), реализующего специальные алгоритмы работы и высокоэффективные коды обнаружения ошибок и восстановления информации (ECC). Остается добавить, что использование четырех линий шины PCI Express обеспечивает высокие показатели скоростей чтения и записи, превышающие показатели традиционных SSD SATA форм-факторов 2,5” и M.2, а также обеспечивает низкие значения задержек.

Указанные накопители серии 760p в настоящее время представлены пятью моделями с информационным объемом от 128 до 2048 Гбайт. Рекомендуемой областью их применения являются клиентские стационарные и портативные компьютеры, архитектура которых поддерживает накопители M.2 2280 с интерфейсом PCIe Gen3 x4 и протоколом NVMe. Благодаря высоким скоростным параметрам указанные накопители сокращают время обработки информации. По мнению производителя, они оптимальны для широкого спектра задач.

Возможности накопителей серии 760p можно оценить на примере одной из старших моделей SSD, имеющей информационный объем 1 Тбайт: Intel SSD 760p Series 1.024TB. Модель получила техническое наименование SSDPEKKW010T8 (далее — SSD 760p 1TB).

Внешний вид накопителя SSD 760p 1TB представлен на рис. 2, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Внешний вид, лицевая и обратная стороны SSD 760p 1TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 760p 1TB

Накопитель SSD 760p 1TB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 2). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке (рис. 3), наклеенной на лицевой стороне поверх электронных элементов (рис. 2).

Рис. 3.  Этикетка SSD 760p 1TB

Накопитель характеризуется высокими показателями надежности и износоустойчивости. Так, например, MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,6 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 576 Тбайт, что эквивалентно записи примерно 315 Гбайт данных в день в течение установленного гарантийного срока. Анонсированные производителем скоростные возможности приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3. На указанный накопитель предоставляется 5-летняя гарантия.

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760p 1TB, созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8) рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Для решений широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. В настоящее время эта серия состоит из моделей с информационным объемом от 128 до 2048 Гбайт.

Возможности одной из старших моделей SSD, имеющей наименование SSDPEKKW010T8 (рис. 1) и информационный объем 1 Тбайт (1024 Гбайт), были оценены в процессе экспресс тестирования (рис. 2, рис. 3, рис. 4).

Рис. 1.  SSDPEKKW010T8
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Емкостные параметры SSDPEKKW010T8

Рис. 3.  Результаты тестов CrystalDiskMark

Рис. 4.  Результаты тестов ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, терабайтная модель SSDPEKKW010T8, относящаяся к твердотельным накопителям Intel серии 760p, обладает не только очень высокой информационной емкостью (1 024 191 361 024 байт), но и очень высокими скоростными возможностями.

Евгений Рудометов 
 

В Москве компания Intel в России представила новое портфолио решений для передачи, хранения и обработки данных. Ключевыми элементами являются второе поколение масштабируемого семейства процессоров Intel Xeon Scalable с технологией Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost) и постоянная память Intel Optane DC. Кремниевые технологии для данных – рынок объемом более 300 млрд долларов.

На мероприятии выступили ведущие специалисты компании Intel и ее партнеров. Они рассказали о новейших компонентах, перспективных технологиях и примерах их внедрения в системах обработки данных.

(кликнуть для увеличения)

Поток данных, создаваемых человечеством, стремительно нарастает. Результатом этого процесса стало быстрое увеличение объема генерируемой и требующей соответствующей обработки информации: более 50% всего объема мировых данных было создано за последние 2 года. Однако из этого объема только 2% было проанализировано, так как оперативная обработка данных требует соответствующих вычислительных мощностей.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Однако процесс ускоренной генерации информации продолжится и в последующие годы. Так, например, уже к следующему году каждый человек на Земле будет генерировать 1,7 Мб данных в секунду, благодаря растущему потреблению цифровых услуг, а также работе примерно 200 млрд цифровых устройств в различных технологических сферах. Доступный рынок полупроводниковых технологий, предназначенных для обработки данных, Intel оценивает в $320 млрд. При этом быстрое увеличение рынка наблюдается практически во всех странах. 

По данным IDC, российский рынок серверных решений и систем хранения данных (СХД) растет. Рост сегмента х86 решений в долларовом выражении в 2018 году составил почти 33% (32.8%), рост сегмента систем хранения данных (в USD) – 23% (22.5%).

«На развитие отрасли обработки данных оказывает влияние три тенденции: распространение облачных вычислений, развитие искусственного интеллекта и аналитики, а также виртуализация сетевой инфраструктуры. Растущие рабочие нагрузки требуют нового подхода к анализу, хранению, а также передаче данных. Этим обусловлено предоставление технологий Intel в формате комплексного портфолио, которое совмещает производительные процессоры, память и решения для оптимизации сетей», – отметила в своем выступлении Наталья Галян, региональный директор Intel в России.

(кликнуть для увеличения)

Компания Intel представила российским пользователям обновленное портфолио решений для обработки, передачи и хранения данных, ключевыми элементами которого являются:

• Процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения, в том числе семейство Intel Xeon Platinum 9200 (до 56 ядер и 12 каналов памяти).
• Постоянная память Intel Optane DC, которая обеспечивает масштабное увеличение объёма оперативной памяти на платформе Intel Xeon Scalable, начиная со второго поколения.
• Накопитель Intel Optane SSD DC D4800X (Dual Port), сочетающий производительность твердотельных накопителей Intel Optane DC SSD с высокой надежностью хранения данных.
• Накопитель Intel SSD D5-P4326 (Intel QLC 3D NAND) — первый в мире PCIe QLC NAND SSD, совместимый с форматом EDSF для центров обработки данных.
• Адаптер Intel Ethernet 800 Series с технологией Application Device Queues (ADQ), способный обеспечить работу на скорости до 100 Гбит/с для передачи масштабных объемов данных.

Более 20 компаний-партнеров Intel представили решения и сервисы на основе новых технологий в рамках презентации и демо-зоны. Предлагаемые новинки помогают участникам обширной экосистемы, сформировавшейся вокруг серверной платформы Intel, оптимизировать и ускорить выполнения требовательных рабочих нагрузок и вместе с тем улучшить качество предоставляемых услуг.

(кликнуть для увеличения)

По заявлению руководителя Яндекс.Облака Яна Лещинского, новые процессоры стабильно показывают ускорение от 10 до 90%. Более того, наборы команд AVX512 (Advanced Vector Instructions) и VNNI (Vector Neural Network Instructions) Intel Xeon Scalable 2-го поколения могут в два раза ускорить решение задачи машинного обучения и обработки изображений.

(кликнуть для увеличения)

Mail.ru Group удалось достичь уменьшения показателя TCO/performance почти вдвое – с 1.45 до 0.84 за счет перехода на 2-е поколение процессоров Intel Xeon Scalable (2х6230 / 12х16GB / 2×2TB-SSD). Таким образом, по оценке экспертов компании, повышение производительности системы окупило затраты на более высокую стоимость вычислительных решений в расчете на одно ядро.

(кликнуть для увеличения)

Российские заказчики смогли оценить преимущества новой платформы для задач видеонаблюдения и анализа поведения человека. Так, компания Axxonsoft отметила потенциал многократного ускорения исполнения соответствующих задач на 2-м поколении процессоров Intel Xeon Scalable благодаря появлению технологии Intel DL Boost. В результате первичного, неоптимизированного запуска обученной нейронной сети с использованием пакета инструментов Intel OpenVINO на сервере, созданном на базе процессоров 2-го поколения Intel Xeon Scalable c Intel DL Boost, было получено ускорение в 1.6 раз относительно системы на базе первого поколения соответствующей серверной платформы Intel.

Партнеры Intel представили результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC для различных задач. Так, согласно тестам компании МТС, использование этого решения в комбинации с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения позволяет добиться четырехкратного увеличения производительности при обработке крупных объемов данных. Компания SAP отметила сокращение времени загрузки системы, использующей постоянную память Intel Optane DC, в 12,5 раз, с 60 до 4 минут. Эксперты компании VMware представили результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC в двух режимах. В режиме «App-Direct» комбинация DRAM и постоянной памяти Intel Optane DC в совокупности предоставляет до 6 Tб памяти на 2 сокета и 12 Tб на 4 сокета. Результаты исполнения виртуализированных приложений на примере баз данных показали 16,6-кратное увеличение записи в БД в секунду до почти 96 Кб в секунду с помощью Intel Optane в режиме «App-Direct». Отдельное внимание заслужили результаты в режиме «Память». Так, например, измеренная производительность приложений в виртуализированных средах VmWare по тесту VmMark 3.1 на серверах HPE ProLiant Gen10 с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения и постоянной памятью Intel Optane DC показала эквивалентную производительность на таких же серверах с обычной DRAM-памятью.

Партнер компании Intel, студия Main Road Post, отметила эффект от применения технологий Intel для систем хранения в расчетных задачах компьютерной графики. «Рендеринг в CG – это одна из самых требовательных к вычислительным ресурсам серверной фермы операция. Создание CG-эффектов требует дней, недель иногда даже месяцев расчетов. Благодаря Intel Xeon Scalable и особенно твердотельным NVMe-дискам Intel время таких расчетов сократилось в сотни раз», – отметил Михаил Лёсин, технический директор студии Main Road Post. Новые твердотельные накопители Intel, представленные в рамках мероприятия, открывают дополнительные возможности для усовершенствования СХД благодаря сочетанию производительности, надежности и ёмкости.

Решения Intel находят свое применение не только в бизнес-моделях, но и в научном суперкомпьютинге. Первый в мире гиперконвергентный суперкомпьютер со 100% охлаждением на «горячей воде», созданный в  Объединенном институте ядерных исследований совместно со специалистами компаний РСК и Intel, включает узлы «РСК Торнадо» на первом поколении Intel Xeon Scalable с использованием твердотельных NVMe-дисков Intel для дата-центров и Intel Optane SSD DC. Комплексный подход к построению гиперконвергентной IT-инфраструктуры позволил ОИЯИ эффективно справляться с критическими нагрузками и научными расчетами, необходимыми для вычислений и обработки данных в мега-проекте НИКА (NICA).

По оценкам IDC средняя длительность жизненного цикла сервера составляет 5 лет. При дальнейшей эксплуатации совокупные затраты на поддержание производительности ЦОДа могут превышать стоимость приобретения необходимых технологий следующего поколения. Обновленная серверная платформа Intel предоставляет новые возможности для модернизации существующей ИТ-инфраструктуры, сочетая в себе решения для построения облачной инфраструктуры, дата-центров и систем вычислений на конечных устройствах, отвечающим актуальным требованиям в вопросах передачи, хранения и обработки данных.

Участники мероприятия смогли ознакомиться с решениями, созданными партнерами Intel на базе новой платформы и позволяющими повысить эффективность датацентричной IT-инфраструктуры.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)