Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Основные характеристики процессоров Intel Core 3-го поколения трех основных линеек, созданных для настольных компьютерных систем, приведены в таблице 1.

Таблица 1.   Основные характеристики
процессоров Intel Core 3-го поколения

Для поддержки процессоров Intel Core 3-го поколения компания Intel предлагает однокомпонентные чипсеты линейки седьмой серии. Эта линейка представлена рядом моделей, среди которых, например, следующие варианты для массовых настольных компьютерных систем:

• Intel Z77,
• Intel H77,
• Intel H61.

Старшим из них является однокомпонентный чипсет Intel Z77. Архитектура компьютерной системы с чипсетом Intel Z77 приведена на рис. 7.

Рис. 7.  Архитектура компьютерной системы с чипсетом Intel Z77

Оценивая все нововведения, реализованные в микроархитектуре процессоров Intel Core 3-го поколения, необходимо отметить, что они отразились и на таком важном для некоторой части пользователей явлении, как оверклокинг.

Здесь следует напомнить, что оверклокинг (от англ. overclocking) — разгон — способность компонентов, в данном случае центрального процессора, работать на повышенных тактовых частотах частотах.

Как и у предшественников, из-за дальнейшего усложнения внутренней микроархитектуры разгон процессоров Intel Core 3-го поколения через увеличение тактовых частот весьма проблематичен. Как показывает практика, он ограничен всего несколькими процентами: прирост рабочей частоты ядер обычно составляет не более 5 процентов.

Для соответствующих энтузиастов оверклокинга компанияIntel приготовила модели, в наименовании которых присутствуют модели с суффиксом «K». Данные модели допускают возможность разгона через изменение величины частотного множителя, связывающего внешнюю тактовую частоту с частотой работы ядер. Данный метод позволяет увеличить рабочую частоту процессорных ядер в ряде случаев на десятки процентов.

Однако и без разгона новые процессоры обеспечивают высокие уровни производительности в настольных и мобильных компьютерных системах.

В следующей части  данной статьи приведены численные оценки производительности настольных и мобильных компьютерных систем с процессорами Intel Core 3-го поколения.
    

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

Возможности настольных и мобильных компьютеров в значительной степени зависят от характеристик центрального процессора (ЦП, процессор). Именно этот важнейший элемент выполняет команды системных и прикладных программ, обеспечивая решение разнообразных вычислительных и мультимедийных задач.

Остается добавить, что от скорости обработки этих команд, сравнительно сильно зависят возможности всей компьютерной системы.

Оценивая характеристики современных процессоров, необходимо отметить, что повышение их производительности уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования полупроводниковых технологий и внутренней микроархитектуры. Это, кстати, касается моделей процессоров всех типов массовых компьютерных систем:

• настольных,
• мобильных,
• серверов.

По этому пути пошли все производители, включая компанию Intel, которая является одним из лидеров в области компьютерных и полупроводниковых технологий.

В разработке и производстве своих изделий компания Intel использует специальную стратегию развития, получившую наименование Tick-Tock. Она предусматривает поэтапное внедрение новых технологических процессов (техпроцессов) и новых микроархитектур. При этом каждая процессорная микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Рис. 1.  Эволюция техпроцессов и микроархитектур

Так, например, в соответствии с указанной стратегией Tick-Tock в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Core. На ее основе были выпущены линейки процессоров, получивших кодовое имя Merom и созданных по технологии 65 нм. Их сменили изделия, созданные по технологии 45 нм и получившие имя Penryn.

В дальнейшем по микроархитектуре с кодовым именем Nehalem были выпущены линейки моделей процессоров Nehalem (45 нм) и Westmere (32 нм).

Каждая из разработок обладала своими особенностями, однако именно начиная с моделей линейки Westmere, процессоры к встроенному контроллеру памяти получили еще и интегрированную графику. А это означает перенос функций северного моста чипсета непосредственно в процессор. Как результат, переход от трехчиповой архитектуры компьютерных систем, предусматривающей использование с процессором еще и двух специализированных микросхем (двух микросхем чипсета), к двухчиповой — процессор и всего одной микросхемы чипсета (однокомпонентного чипсета).

Процессоры, созданные на основе указанных разработок, вышли на рынок под следующими именами:

• Intel Core i7,
• Intel Core i5,
• Intel Core i3.

Для недорогих же бюджетных решений были созданы и выпущены соответствующие недорогие модели процессоров:

• Intel Pentium,
• Intel Celeron.

Следующий этап развития процессорных микроархитектур и технологических процессов представлен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Представленные новейшие серверные процессоры Intel Xeon E5-2600 поддерживают набор команд Intel Advanced Vector Extensions (Intel AVX). Этот набор существенно увеличивает скорость работы ресурсоемких приложений. В некоторых случаях этот рост может быть двухкратным.

Технологии Intel Turbo Boost 2.0, Intel Hyper-Threading и Intel Virtualization предоставляют дополнительные возможности для увеличения производительности.

Оценивая средства повышения производительности, реализованные в новейших серверных процессорах, необходимо отметить, что благодаря интегрированным функциям и реализованным технологиям серверные процессоры Intel Xeon E5-2600 установили 15 новых мировых рекордов для двухпроцессорных систем с архитектурой x86.

Мировые рекорды для двухпроцессорных систем с архитектурой x86

Необходимо отметить, что с учетом постоянно растущего объема трафика современные серверы должны обеспечивать не только очень высокую скорость вычислений, но и быстрее передавать данные для поддержки работы ресурсоемких приложений и увеличения пропускной способности центров обработки данных (ЦОД).

Семейство процессоров Intel Xeon E5-2600 решает эту задачу с помощью технологий Intel Integrated I/O (Intel IIO) и Intel Data Direct I/O (Intel DDIO).

Intel IIO позволяет переместить контроллер подсистемы ввода-вывода с отдельной микросхемы на системной плате непосредственно в процессор с поддержкой стандарта PCI Express 3.0 и технологии Intel DDIO. 

Intel DDIO позволяет ethernet-контроллерам и адаптерам Intel направлять трафик подсистемы ввода-вывода непосредственно в кэш-память процессора, сокращая объем передачи данных в системную память и уменьшая объем энергопотребления и задержку подсистемы ввода-вывода.

Процессоры Intel Xeon E5-2600 — это первые серверные процессоры, которые имеют контроллер подсистемы ввода-вывода с поддержкой спецификаций PCI Express 3.0, интегрированный непосредственно в состав процессора. Это позволяет уменьшить уровень задержки до 30% по сравнению с решениями предыдущих поколений. А поддержка PCI Express 3.0 позволяет до трех раз увеличить скорость перемещения данных.

Современные ЦОД должны не только обеспечивать высокую производительность, но и сокращать энергопотребление и операционные расходы. Семейство процессоров Intel Xeon E5-2600 позволяет сократить стоимость владения за счет повышения энергоэффективной производительности более чем на 50% по результатам теста SPECpower_ssj*2008 при сравнении с предыдущим поколением процессоров Intel Xeon 5600.

Кроме того, они поддерживают инструменты для контроля энергопотребления, включая приложения Intel Node Manager и Intel Data Center Manager, которые в режиме реального времени и с высокой точностью передают на консоли управления информацию об энергопотреблении систем.

Таким образом, ЦОД могут увеличить производительность и сократить капитальные затраты и расходы на программные лицензии.

А еще выпуск процессоров Intel Xeon E5-2600 подтверждает стремление Intel создать более защищенную аппаратную платформу для современных ЦОД.

Набор инструкций Intel Advanced Encryption Standard New Instructions (Intel AES-NI) позволяет оперативно зашифровывать и расшифровывать данные различных приложений и транзакций, а технология Intel Trusted Execution Technology (Intel TXT) помогает более надежно бороться с вредоносными атаками.

Все эти новейшие разработки совместно с ведущими приложениями позволяют защитить ЦОД от атак и масштабировать производительность в соответствии с текущими потребностями.

В следующей части  данной статьи — заключение.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Подтверждением реальности данных планов стала демонстрация работающих систем с 32 нм процессорами следующего после процессоров с кодовым наименованием Nehalem поколения, получивших кодовое наименование Westmere (рис. 2). Об этом объявили специалисты Intel на прошедшем Форуме.

Рис. 2. Ключевые особенности Westmere

Уменьшение размеров транзисторов при переходе на меньшие технологические (литографические) нормы приводит к уменьшению размеров кремниевых кристаллов, на которых размещаются все процессорные схемы. Это позволяет с одной пластины получать большее число кристаллов, являющихся основой процессоров.

Таким образом, пререход на новый техпроцесс, обеспечивает снижение себестоимости процессоров.

Процессоры Westmere поддерживают:

• технологию Turbo Boost,
• технологию Hyper-Threading,
• шифрование и дешифрование по алгоритму AES.

Следствием внедрения 32 нм технологии в процессостроение стала возможность объединения в едином корпусе процессорных ядер и GPU.

Учитывая изменения, произведенные во внутреннем устройстве процессоров Westmere,  по сравнению с решениями на Penryn упрощается проектирование компьютеров со встроенной графикой и уменьшается размер печатной платы при переходе от решений с Penryn к Westmere (рис. 3).   

Рис. 3. Эволюция архитектуры компьютеров от систем с Penryn к системам с Westmere

Остается добавить, что уменьшение размера транзисторов увеличивает скорость их срабатывания. Это положительно отражается на функциональных возможностях процессора, а следовательно, и всей компьютерной системы.

По официальным данным, эта величина возросла на 22%, что обеспечивает пропорциональный рост числа операций, выполняемых за единицу времени процессорными цепями, а следовательно, увеличивает общую производительность.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые характеристики шестиядерного процессора, созданного по технологии 32 нм.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов
 

Сегодня уже довольно трудно сказать, где не используются компьютеры. Большие и маленькие, стационарные и мобильные вычислительные устройства практически полностью завоевали весь мир. Идеально приспособленные для обработки цифровых данных, сотни миллионов, а может уже и миллиарды компьютеров стали хранителями самой разнообразных программ и данных. Однако при всем многообразии накапливаемой информации у нее есть одно универсальное свойство: ее объем стремительно растет. А это означает, что эту информацию необходимо где-то хранить, да, так, чтобы и надежно, и чтобы она всегда была под рукой для оперативного использования.

С этой ролью как нельзя лучше уже несколько десятилетий справляются накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Встроенные в состав настольных и мобильных компьютеров они хранят многочисленные цифровые данные, системные и пользовательные программы, доступ к которым осуществляется за ничтожные доли секунды.
     

Проблема хранения информации

Отвечая на потребности рынка, производители HDD в жесткой конкурентной борьбе быстро наращивают выпуск изделий, обеспечивающих надежное хранение информации. В результате новые компьютеры выгодно отличаются от своих собратов, выпущенных всего несколько лет назад.

И все было бы хорошо, да, вот проблема: информация растет «как на дрожжах». Казалось бы еще вчера был огромный емкостный потенциал, но спустя какой-нибудь годик (для некоторох пользователей — значительно раньше) полностью исчерпывается. И если для обладателей настольных систем еще есть какая-то призрачная надежда под названием апгрейд (upgrade — модернизация), то для многочисленных обладателей ноутбуков и субноутбуков она, как правило, остается только мечтой.

Здесь уместно  напомнить, что в большинстве случаев в настоящее время новые модели ноутбуков не часто могут похвастать емкостью HDD более сотни гигабайт. В свете этого об устройствах, выпущенных  пару-тройку лет назад, говорить уже не приходится: возможности их дисковых подситем памяти много скромнее.

Оставляя в стороне проблемы апгрейда, следует отметить, что для многих пользователей компьютеров, недовольных емкостью встроенных HDD, есть простое и элегантное решение: использование внешних накопителей. Особенно это касается обладателей ноутбуков, емкость НDD которых явно уступает старшим собратьям из десктопного мира .

Именно для таких случаев ряд компьютерных пользователей выпускает внешние накопители. Они позволяют расширить возможности подситемы дисковой памяти компьютеров за счет подключения таких накопителей посредством распространенных последовательных интерфейсов, например, USB.

Одним из таких производителей является известная компания Seagate, являющаяся одним из лидеров рынка HDD.
   

Два бренда одного производителя

Для расширения своего присутствия на рынке накопителей, созданных на основе жестких магнитных дисков, компания Seagate объявила в 2007 году о поддержке двух брендов. Соответственно первый из них — наименование самой компании Seagate, а второй — поглащенной фирмы Maxtor.

Реализация первого вылилась в ряд изделий Seagate с торговой маркой FreeAgent. Данные накопители предназначены для непрофессионального рынка и должны по замыслу создателей таких устройств символизировать свободу доступа к данным всегда и везде, и конечно, с любым компьютером.
       

Рис. 1. Внешний вид накопителей Seagate FreeAgent
      

Что же касается второго, то  продукция с торговой маркой Maxtor ориентирована в основном на корпоративный рынок. Изделия данной группы по замыслу руководства предназначены для профессионалов, в среде которых немало поклонников этого бренда. Накопители с этим брендом носят наименование Maxtor OneTouch и описываются формулой: Резервирование – Синхронизация – Шифрование. Резервирование информации осуществляется с помощью функции Maxtor Backup, реализованной во всех продуктах Maxtor OneTouch. Установленное программное обеспечение поддерживает синхронизацию файлов. Для  выполнения синхронизации возможны конфигурации с использованием специальной клавиши Maxtor OneTouch. Шифрование данных производится с помощью перемещения файлов в папку Maxtor Encryption. Обеспечивается 256-битное программное шифрование AES. Предусмотрена защита содержания паролем на случай утери или хищения. Встроенное программно-аппаратное обеспечение ограничивает доступ к данным даже при выемке жесткого диска из корпуса и его подключении к другому компьютеру.
      

Рис. 2. Внешний вид накопителей Maxtor OneTouch
      

Обе группы внешних накопителей представлены как стационарными устройствами, требующими внешнего блока питания, так и мобильными моделями, питание которых осуществляется от компьютера по интерфейсному кабелю (обычно USB).

Остается отметить, что для всех моделей предусмотрена гарантия 5 лет.

В следующих частях данной статьи рассмотрены особенности мобильных накопителей линеек Seagate FreeAgent Go и Maxtor OneTouch 4 Mini, а также результаты оценки их скоростных возможностей.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 

 >>   Часть 2 
  

Основой контроллера внешнего накопителя Maxtor One Touch 4 Mini емкостью 320 Гбайт служит микросхема INIC-1605L. Эта микросхема является USB to SATA Bridge. Она выполняет функции взаимного преобразования сигналов интерфейсов USB (соместимость USB 1.1 и USB 2.0) и SATA (SATA I, SATA II и eSATA). Поддерживается SATA NCQ. Содержит ряд сравнительно сложных встроенных компонентов, таких как ядро USB 2.0 PHY IP, вычислительное ядро 8051 (Turbo 8051 uP c 16 Кбайт встроенной памяти SRAM), а также регистры, шинные преобразователи, интерфейсные схемы и т. п. Чип INIC-1605L  характеризуется низким энергопотреблением и сравнительно высокой производительностью.

Обычно совместно с INIC-1605L используются микросхемы флэш-памяти. Такие двухчиповые варианты применяются в контроллерах HDD, CD/DVD и в составе некоторых портативных мультимедийных устройствах.

Такое же решение используется и в архитектуре контроллера накопителя Maxtor One Touch 4 Mini емкостью 320 Гбайт. Здесь компаньеном INIC-1605L выступает микросхема SST25VF512A, являющаяся 512 Kbit SPI Serial Flash, то есть микросхемой флэш-памяти. Она подключается посредством специального последовательного интерфейса (SPI, Serial Peripheral Interface) и обеспечивает энергонезависимое хранение информации, например, таких как BIOS илиFirmware компактных устройств. В контроллере используется микросхема варианта 33-4С-SAE. Данная микросхема характеризуется низким энергопотреблением: режим чтения — 7 mA, режим покоя — 8 мкA. Удовлетворяет коммерческому стандарту, предусматривающему эксплуатацию в температурном диапазоне от 0 С до +70 С. Максимальная тактовая частота работы — 33 МГц, напряжение питания — 2,7-3,6 В, информация сохраняется более 100 лет.

Упрощенные структурные схемы основных микросхем контроллера внешнего, мобильного накопителя Maxtor One Touch 4 Mini емкостью 320 Гбайт приведены на рис. 4 и рис. 5.
      

Рис. 4. Структурные схемы контроллера и чипа INIC-1605L

Рис. 5. Структурные схемы контроллера и чипа SST25VF512A
     

К слову сказать, как показало аналогичное исследование, подобные решения использованы в конструкции и ранее выпущенных моделей накопителей, чья информационная емкость составляет 160 и 250 Гбайт. Различия заключалются по сути только в используемых жестких магнитных дисках и микросхемах флэш-памяти.

Основные параметры старших моделей Maxtor OneTouch 4 Mini приведены в Таблице 3,
системные требования — в Таблице 1.
        

Таблица 3. Основные параметры старших моделей Maxtor OneTouch 4 Mini

    
При подключении накопитель становится виден в системе как обычный жесткий диск и не требует какого-либо дополнительного программного обеспечения при выполнении традиционных операций по копированию файлов. Однако использование фирменного ПО существенно расширяет функциональные возможности устройства.

Поставляемое в комплекте с накопителем Maxtor OneTouch 4 Mini 320 Гбайт  программное обеспечение такое же, как и в предыдущих моделях накопителей этой линейки. Как и ранее, ПО обеспечивает синхронизацию файлов в двух или более системах на одной операционной платформе. Возможна как автоматическая синхронизация, так и  синхронизация вручную. При этом предусмотрены конфигурации ПО с использованием клавиши Maxtor OneTouch, что существенно повышает удобство использования накопителя.

В дополнение к этому предоставляется возможность защиты программ и данных паролем, а также шифрование информации с помощью 256-битного программного шифрования AES.  

Что же касается производительности, то оценка скоростных параметров была выполнена в процессе тестирования. Результаты данного тестирования приведены в следующей части данной статьи.
    

>>   Часть 4