HD c частотой до 165 Гц, обладает расширенным функционалом 

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 2

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

Прежде, чем перейти к оценке скоростных возможностей монитора LF27F165L, необходимо сделать несколько замечаний. Дело в том, что результаты зависят не только от исследуемого девайса. Действительно, зависят они и от используемого в тестировании компьютера (системного блока), его архитектуры и установленных режимов работы, а также от выбранных интерфейсов и, конечно, от качества интерфейсных кабелей.

Исследование скоростных возможностей монитора LF27F165L осуществлялось с помощью высокопроизводительного игрового ноутбука Thunderobot 911 Plus G3. Выбор объясняется тем, что оба устройства относятся к одному бренду – Thunderobot. Таким образом они формируют единую компьютерную экосистему. 

Информационная связь между обоими устройствами осуществлялась с помощью кабелей DP 1.2 и HDMI 1.4. К сожалению, комплектным кабелем воспользоваться не удалось, т. к. обе его вилки являются полноразмерными. В конструкции же указанного ноутбука вместо полноразмерной розетки DP присутствует Mini DP. Поэтому в тестировании был использован сторонний кабель DP (конечно, можно использовать и комплектный кабель, добавив к нему соответствующий переходник). Управление частотой обновления изображения монитора (кадровой частотой монитора) осуществлялось из соответствующего раздела Windows 11 Pro (рис. 9). На рис. 10 приведен скриншот встроенного экранного меню, в котором осуществляется выбор и установка параметров, определяющих работу монитора LF27F165L.

Рис. 9.  Установка частоты LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис.10. Встроенное экранное меню LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Конечно, успешно работала указанная компьютерная система и с кабелем HDMI. При этом, как и указано в документации LF27F165L, максимальное значение частоты обновления изображения было несколько меньше, чем в случае использования DP, хотя и высоким.

В процессе тестирования данного монитора с настольными компьютерами, в качестве которых использовались Intel NUC8i7INHJA и Intel NUC10i5FNKPA, были получены также очень высокие результаты. Действительно, обе указанные модели показали с кабелем DP — 165 Гц, с HDMI — 144 Гц, то есть предельные значения, заявленные производителем с учетом используемых интерфейсов. Очевидно, что современные модели NUC, созданные на основе новейших процессоров тех же классов, будут показывать результаты не слабее результатов, продемонстрированных их предшественниками в лице указанных устройств.

В заключение необходимо отметить, что в целом игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L оставил положительное впечатление. Это устройство действительно является монитором очень высокого класса, способным удовлетворить потребности широкого круга любителей игр. Что касается выбора и использования видеопортов данного монитора, то геймерами и пользователям, нуждающимся в максимальных значениях частоты обновления изображения на экране монитора, очевидно, лучше воспользоваться DP. Именно с этим вариантом интерфейса они получат максимальные скоростные характеристики — до 165 Гц. Однако отдавая должное DP, следует еще раз напомнить, что и HDMI обеспечивает относительно высокую частоту обновления — до 144 Гц. Но все это достигается при выборе соответствующего компьютера, установки соответствующих режимов его работы и использовании качественных кабелей.

В дополнение к сказанному необходимо отметить, что этот монитор можно применять не только в качестве компонента мобильных или стационарных компьютерных систем. Действительно, его можно с успехом использовать в составе развлекательных комплексов, подключив к его входам, например, внешний TV-тюнер и/или медиаплеер (рис. 11).

Рис. 11. Подключение к монитору TV-тюнера и медиаплеер
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Достоинства:

• частота обновления до 165 Гц,
• матрица с быстрым откликом,
• высокая яркость изображения,
• поддержка технологий улучшения изображения,
• режим с низкой интенсивностью синей компоненты,
• возможность портретного режима,
• наличие игровых настроек,
• два интерфейса видео (DP, HDMI).

Недостатки:

• неудобное расположение кнопок управления,
• отсутствие динамиков,
• краткая инструкция.

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

>>    Часть 1 
      

Адрес этой статьи:

•  3.  Thunderobot LF27F165L: монитор для игр. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/thunderobot-lf27f165l-monitor-dlya-igr-1/ 

Сокращенные версии данной статьи: 

• 1.  Экспресс-тест монитора Thunderobot LF27F165L. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/ekspress-test-monitora-thunderobot-lf27f165l/
• 2.  Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L. / “Вы и Ваш компьютер”. 2024, №2, с.24-27
• 4.  Thunderobot Silver Wing LF27F165L: идем на рекорд. / It-World.ru 
  https://www.it-world.ru/tech/reviews/215406.html?lang=ru
• 5.  Thunderobot Silver Wing LF27F165L: идем на рекорд. / DZEN.ru
  https://dzen.ru/a/Zh6GPzZT7FHAM3o 
• 6.  Thunderobot Silver Wing LF27F165L: идем на рекорд. / “IT-Expert”. 2024, №5, с.44-45
  https://www.it-world.ru/itexpert/341/
  В журнале  “IT-Expert” статья имеет наименование «Идем на рекорд».

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot

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

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 1

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

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L оснащен 27-дюймовым экраном разрешением 1920 х 1080 пикселей. В изделии используется жидкокристаллическая (ЖК) матрица с быстрым откликом. Она гарантирует естественную цветопередачу без появления искажений и полный охват цветов. Светодиодная (LED) подсветка обеспечивает высокую яркость. Яркость дисплея — до 330 кд/м², контрастность изображения — до 1000:1 (динамическая контрастность — до 1 000 000 : 1). Широкие углы обзора матрицы гарантируют качественную картинку практически под любым углом, что обеспечивает хорошую видимость из любого угла комнаты. Матовая поверхность экрана исключает возникновение бликов. Глубина цвета — 8 бит.

Время отклика достигает 1 мс, частота обновления кадров в случае необходимости может быть увеличена до 165 Гц. Это обеспечивает четкость изображения в динамических  сценах без разрывов и смазывания (рис.4). Используемая высокоскоростная матрица позволяет эффективно использовать монитор в различных игровых сценариях. Ускоренное обновление картинки позволяет не только быстрее целиться, но и видеть соперника раньше, что может стать преимуществом в играх. Данный монитор подходит для игроков высокого уровня.

Рис. 4.  Картинки на экране LF27F165L при 60 и 165 Гц
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Реализованная в мониторе LF27F165L технология Adaptive Sync точно координирует частоту FPS и частоту обновления экрана для того, чтобы уменьшить время отклика без сдвигов и разрывов изображения.

Отсутствие ШИМ (ШИМ — широтно-импульсная модуляция), обеспечиваемое за счет использования DC dimming подсветки, обеспечивает высокое качество картинки без мерцания. Это снижает утомляемость и позволяет пользоваться монитором на протяжении длительного времени.

Технология Low Blue Light эффективно уменьшает количество синего света в излучаемом цветовом диапазоне. Это обеспечивает защиту глаз и снижает утомляемость, особенно при длительной работе за монитором. Кроме того, это актуально в условиях низкой освещенности, что характерно для вечернего времени.

Из других особенностей следует упомянуть поддержку технологий AMD FreeSync и Nvidia G-Sync Compatible, увеличение яркости в тенях, экранный прицел, счетчик кадровой частоты, таймер, повышение четкости в движении (вставка черного кадра) и др.

Управление монитором осуществляется пятью клавишами. Они расположены на задней панели монитора вблизи правой грани корпуса монитора (на рис 5 они обозначены красно-желтым контуром). При этом нижняя клавиша — это клавиша включения/выключения устройства. На передней панели монитора, справа внизу, находится индикатор питания. Он синий в режиме работы, красный в режиме ожидания и не горит, когда монитор выключен. С помощью остальных четырех клавиш осуществляется вызов на экран монитора меню выбора активного видеопорта, а также экранное меню установки параметров, определяющих работу монитора.

Что же касается расположения данных клавиш, то выбранное конструкторами монитора решение нельзя назвать удачным, так как настройку режимов монитора приходится осуществлять, по сути, на ощупь. Пожалуй, размещение этих пяти элементов управления на передней панели было бы более комфортным вариантом для пользователей. Еще лучше — настройка средствами компьютера или с помощью пульта дистанционного управления. Однако эти возможности в конструкции данного монитора, увы, не предусмотрены.

Подключение внешних устройств к монитору производится посредством видеопортов. Они расположены в нижнем торце корпуса монитора (рис. 6). Здесь же расположены разъемы аудио и электропитания. Доступ к портам и разъемам облегчается, если убрать съемную, по сути, декоративную пластиковую пластину (она на рис. 5 обозначена желтым контуром). Снимается и устанавливается она легко.

Рис. 5.  Задняя панель монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 6.  Порты и разъемы монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что любой монитор нуждается в достаточном и качественном энергопитании. Необходимое энергопитание монитора LF27F165L осуществляется от сети переменного тока через комплектный адаптер (рис. 1, рис. 7). Этот адаптер рассчитан на работу при входном напряжении 100—240 В, 50/60 Гц. Он обеспечивает на выходе до 48 Вт постоянного тока: напряжение — 12 В, ток — до 4 А. Согласно спецификациям LF27F165L максимальная потребляемая мощность данного монитора в рабочем режиме составляет 45 Вт, а в режиме сна — менее 0,5 Вт, в выключенном состоянии — менее 0,3 Вт.

Рис. 7.  Адаптер питания LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рассматривая особенности архитектуры монитора LF27F165L, необходимо отметить, что встроенных динамиков у монитора нет. Это обстоятельство, конечно, нельзя назвать достоинством указанной модели. Но у данного монитора есть аудиоразъем 3,5 мм (рис. 6). К данному разъему можно подключить аудиогарнитуру, например, Thunderobot H31. Подключение этой или аналогичной модели гарнитуры обеспечивает качественное индивидуальное прослушивание аудиокомпоненты поступающего в монитор сигнала. А любители громкого звука к этому разъему могут подключить активную звуковую колонку или даже внешний усилитель низких частот с соответствующей мощной акустической системой.

Что же касается видеосигнала, то он в монитор LF27F165L подается через соответствующие порты (рис. 6): либо через DisplayPort версии 1.2 (DP 1.2), либо через HDMI версии 1.4. Кстати, для подключения монитора к компьютеру в составе комплекта поставляется 1,5 м кабель DP 1.2. Необходимо отметить, что кабели DP этого стандарта имеют максимальную пропускную способность 17,28 Гбит/с, то есть больше, чем требуется для реализации заявленных характеристик монитора LF27F165L. Такой кабель благодаря значительному запасу по пропускной способности, как показало тестирование, позволяет устойчиво передавать поток 1080р (Full HD) с частотой обновления изображения до 165 Гц.

Рис. 8.  Подключение LF27F165L к компьютеру
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В следующей части  данной статьи — результаты тестирования монитора LF27F165L

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 
 

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

Со времени разработки первой компьютерной мыши (мышки), созданной и продемонстрированной еще в первой половине шестидесятых годов Дугласом Энгельбартом (Douglas Engelbart), ее многочисленные потомки подверглись многократным модернизациям.

Первая компьютерная мышь
(кликнуть мышью для увеличения картинки) 

В результате эволюции чисто механические и нередко весьма громоздкие и сравнительно массивные варианты мышей были постепенно вытеснены компактными оптическими моделями. Благодаря использованию более совершенных материалов и электронных элементов уменьшился вес данных устройств, конструкторы и дизайнеры сделали их удобнее для выполнения различных компьютерных задач. Но главное — оптические мыши отличаются от своих многочисленных предшественников более высокими показателями надежности, разрешения, точности позиционирования.

Конечно, в процессе эволюции мышей менялись и их интерфейсы. Освоив сначала мегагерцевые, а спустя короткое время и гигагерцевые радиодиапазоны, оптические мыши постепенно стали приобретать автономность, что значительно повысило удобство их использования.

Все это в совокупности с новейшими эргономическими разработками и перспективными технологиями сделали эти компактные устройства управления компьютерами очень удобными и надежными. И это, конечно, способствовало росту их популярности среди многочисленных обладателей мобильных и стационарных компьютерных систем.   

Как пример интересной модели, можно привести игровую мышь Thunderobot ML702. Эта модель представлена рынку игровых аксессуаров компанией Haier, которая уже хорошо известна российским геймерам. Формально эту игровую модель данная компания позиционирует как беспроводную. Однако, как следует из описания этой мыши и подтверждается ее тестированием, по факту она является моделью с двумя интерфейсами. Это, кстати, только расширяет ее функциональность и повышает ее потребительскую ценность в глазах потенциальных пользователей.

Итак, мышь Thunderobot ML702 (далее — мышь ML702) поставляется в небольшой картонной коробке. На ее поверхности традиционно для аксессуаров Thunderobot размещены: изображение логотипа, наименования бренда и модели, а также некоторые характеристики изделия. Внутри этой коробки — пластиковый контейнер с тщательно упакованными компонентами комплекта.

Рис. 1. Коробка с комплектом мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В состав этого комплекта входят (рис. 2):

• мышь ML702,
• USB приемник,
• кабель с вилками USB,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 2. Комплект мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Мышь ML702 поддерживается операционными системами Windows XP/Vista/7/8/10/11. С этими операционными системами (ОС) поиск и установка специального драйвера силами пользователя не требуется, так как все необходимые действия выполняются самой ОС.

Внешний вид мыши ML702 представлен на рис. 3, основные параметры приведены в таблице 1.

Рис. 2. Мышь ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры мыши ML702 

В следующей части  данной статьи — о конструктивных особенностях и некоторых технологиях, реализованных в конструкции мыши ML702

 

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

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

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L относится к моделям серии Silver Wing (далее — монитор LF27F165L). Снабжен 27-дюймовой матрицей с разрешением Full HD и частотой до 165 Гц, обладает расширенным функционалом. Поставляется в коробке из плотного картона светло-коричневого цвета (рис. 1). В комплект поставки указанного устройства входят (рис. 1):

• монитор LF27F165L
• подставка,
• основание
• адаптер питания 50 Вт,
• электрический кабель для адаптера с вилкой европейского стандарта,
• кабель Display Port,
• шпильки для крепления VESA,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 1. Комплект монитора LF27F165L

Сборка и подключение игрового монитора LF27F165L осуществляется без использования каких-либо инструментов. Предусмотрена регулировка по высоте в диапазоне 90 мм, поворот влево-вправо возможен на 45 градусов, угол наклона меняется от -5 до +15 градусов.

Внешний вид монитора представлен на рис. 2, основные параметры — в таблице 1. 

Рис. 2. Внешний вид монитора LF27F165L
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные технические характеристики
монитора LF27F165L

Видеосигнал в монитор подается через соответствующие порты: либо через DisplayPort версии 1.2 (DP 1.2), либо через HDMI версии 1.4.

Управление монитором осуществляется пятью клавишами. Они расположены на задней панели монитора вблизи правой грани корпуса монитора. С их помощью включается устройство и может быть вызвано экранные меню выбора активного видеопорта и/или экранного меню установки параметров, определяющих работу монитора.

Исследование монитора LF27F165L осуществлялось с помощью компактной настольной системы Intel NUC8i7INHJA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i7-8565U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 8 Мбайт, тактовая частота — до 4,6 ГГц, TDP — 15 Вт). Видеографика в этой настольной системе предствалена решением на дискретных элементах, представленных Radeon 540X с 2GB GDDR5.

Учитывая распространенность в настольных и мобильных системах HDMI, в экспресс-тестировании монитора LF27F165L был использован сторонний кабель HDMI. 

Как было установлено, начальная частота составляет 60 Гц. Но в соответствующем разделе Windows 10 можно выбрать желаемую частоту.

На рис. 3 приведен скриншот встроенного экранного меню Windows 10, в котором осуществляется выбор и установка значений разрешения и кадровой частоты. Эти параметры определяют работу видеоподсистемы Intel NUC8i7INHJA и, соответственно, монитора LF27F165L.

На рис. 4 — экранное меню монитора LF27F165L с параметрами, определяющих работу монитора LF27F165L. Здесь видно, что в варианте подключения монитора через HDMI кадровая частота составляет 144 Гц, то есть довольно высокая.

Рис. 3. Выбор частотного режима видеоподсистемы
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4. Экранное меню монитора LF27F165L
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таким образом, игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L действительно поддерживает высокие частоты. Что касается частоты 165 Гц, то соответствующие эксперименты будут проведены в последующих исследованиях данного монитора.

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

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

Заключение

В заключение следует еще раз отметить, что ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro является очень мощной моделью, построенной на основе современных высокопроизводительных компонентов. Эта модель снабжена качественным 17,3-дюймовым FHD дисплеем с частотой обновления 144 Гц, полноразмерной клавиатурой с многоцветной подсветкой и большим тачпадом, а также скоростными проводными и беспроводными интерфейсами. Указанный ноутбук способен составить конкуренцию и ноутбукам, и даже многим моделям настольных компьютеров. Благодаря использованию высокопроизводительных современных компонентов ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro способен решать широкий круг задач, включая ресурсозатратные. А, как известно, пользователи, профессионалы и любители, нередко нуждаются в мощных мобильных системах для выполнения сложных вычислений и работы с разнообразным мультимедийным контентом. К последнему относятся, например, 2D- и 3D-видео форматов Full HD и 4K, а также VR, AR и, конечно, современные игры, требующие часто значительных компьютерных ресурсов.

Из выявленных недостатков необходимо отметить отсутствие в конструкции ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro карт-ридера и слишком краткое руководство пользователя. Последнее затрудняет знакомство с данным компьютером и последующую работу с ним. Особенно это критично на начальном этапе изучения аппаратно-программных средств.

Следует также добавить, что, несмотря на широкие функциональные возможности ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro, они могут быть улучшены. Это можно сделать, например, путем увеличения информационного объема оперативной памяти установкой второго SO-DIMM (Intel Core i5-13500H позволяет увеличить ОЗУ до 64 Гбайт), а также дисковой подсистемы установкой дополнительного 2,5-дюймового SATA-накопителя. Но об этом в одной из следующих статей.

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

Достоинства

• Высокая производительность,
• интересный дизайн и качественная сборка,
• скоростные проводные и беспроводные порты,
• матовый 17,3” AHVA IPS дисплей с узкими рамками,
• FullHD и высокая частота обновления экрана,
• полноразмерная клавиатура с многоцветной подсветкой,
• гибридная видеоподсистема с Nvidia GeForce RTX 4060,
• ОЗУ с SO-DIMM DDR5-4800 16 Гбайт,
• скоростной M.2 SSD с PCIe 4.0 x4,
• возможность установки 2-го SO-DIMM и дополнительного 2,5” накопителя,
• фирменное ПО настройки и управления системой.

Недостатки

• Высокое энергопотребление,
• отсутствие карт-ридера,
• краткое руководство пользователя.   

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

>>    Часть 1 

Сокращенные версии данной статьи: 

• 1.  Мощный игровой ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro. / “Вы и Ваш компьютер”. 2023, №11, с.22-26 
• 2.  Экспресс-тест ноутбука Thunderobot JT009R00BRU. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/ekspress-test-noutbuka-thunderobot-jt009r00bru/
• 3.  Thunderobot 911 Plus G3 Pro: альтернатива ноутбуку. / It-World.ru 
  https://www.it-world.ru/tech/reviews/198646.html
• 4.  Thunderobot 911 Plus G3 Pro: альтернатива ноутбуку. / DZEN.ru
  https://dzen.ru/a/ZYW327MiklGf0sLj?experiment=948519
• 5.  Thunderobot 911 Plus G3 Pro: альтернатива ноутбуку. / “IT-Expert”. 2023, №12
  https://www.it-world.ru/itexpert/337/
• 6.  Игровой 17,3” ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro. / PCnews.ru
  https://pcnews.ru/top/news/week/Thunderobot_911_Plus_G3_Pro-1366904.html#gsc.tab=0
• 7.  Thunderobot 911 Plus G3 Pro: высокопроизводительный игровой ноутбук. / PCnews.ru
  https://pcnews.ru/top/articles/week/Thunderobot_911_Plus_G3_Pro-1366903.html#gsc.tab=0 

 Адрес этой статьи: 

• 8. Thunderobot 911 Plus G3 Pro. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/thunderobot-911-plus-g3-pro-1/ 

В статье были использованы материалы: 

• https://thunderobot.ru

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

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

Производительность

Оценки производительности подсистем ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro были выполнены с помощью популярных тестовых программ: AIDA64 v.6.92.6632, CrystalDiskMark 8.0.1 x64, CPU-Z Ver.2.08.0.x64, PerformanceTest 11.0 (PassMark).

Результаты приведены на рис. 21 – рис. 23:

• рис. 21 — оценки производительности встроенных в процессор видеосредств Intel Iris Xe Graphics (в одноканальном варианте ОЗУ — Intel UHD Graphics) и видеосредств GPU Nvidia GeForce RTX 4060 с GDDR6 8 Гбайт,
• рис. 22 — оценки подсистемы оперативной памяти (один SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт),
• рис. 23 — оценки скоростных параметров накопителя M.2 SSD (SSST CL5-8D512).

Рис. 21. Оценки встроенных и дискретных видеосредств
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 22. Оценки подсистемы ОЗУ

Рис. 23. Оценки скоростных параметров SSD
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 24 представлены оценки производительности мобильного процессора Intel Core i5-13500H, на основе которого создана архитектура рассматриваемого ноутбука, и сравнение его с процессором Intel Core i9-11900K для настольных систем. Как следует из приведенных оценок, полученных в процессе выполнения данного теста, мобильный процессор в однопоточном режиме показал свое 8% преимущество, а в многопоточном — практически равен своему сопернику, уступая ему менее 0,4%.

Рис. 24. Оценки производительности CPU Intel Core i5-13500H

Рис. 25. Оценки производительности подсистем тестируемых компьютеров
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 25 представлены оценки производительности подсистем ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro, выполненные с помощью тестовой программы PerformanceTest 11.0. Эти данные вместе с результатами тестирования трех других компьютеров были сведены в таблицу 2 для сравнения и анализа.

Итак, первый компьютер — это рассматриваемый в данной статье ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro. Создан, как подробно описывалось выше, на основе процессора Intel Core i5-13500H (ядер/потоков — 12/16, кэш — 18 Мбайт, тактовая частота — до 4,7 ГГц, TDP — 45 Вт) с гибридной видеоподсистемой, состоящей из Intel Iris Xe Graphics (в 1-канальном варианте ОЗУ — Intel UHD Graphics) и Nvidia GeForce RTX 4060 с GDDR6 8 Гбайт. В данной модели ноутбука (JT009R00BRU) используются один SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт (второй слот оставлен свободным для выполнения апгрейда силами пользователя) и один твердотельный накопитель SSSTC SSD 512 Гбайт (M.2 2280, PCIe 4.0 x4).

Второй компьютер — компактная настольная система Intel NUC10i5FNKPA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i5-10210U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 6 Мбайт, тактовая частота — до 4,2 ГГц, TDP — 15 Вт) с Intel UHD Graphics. В этом компьютере используются два SO-DIMM Kingston DDR4-2666 по 4 Гбайт (общий информационный объем — 8 Гбайт) и один M.2 2280 SSD с интерфейсом PCIe 3.0 x4 (после очередной модернизации — Intel SSD 720p 2048 Гбайт).

Третий компьютер — компактная настольная система Intel NUC8i7INHJA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i7-8565U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 8 Мбайт, тактовая частота — до 4,6 ГГц, TDP — 15 Вт) с Intel UHD Graphics 620. Но несмотря на присутствие встроенных средств, за видео в этой настольной системе отвечает решение на дискретных элементах, представленных Radeon 540X с 2GB GDDR5. В дополнение к этому в компьютере используются оперативная память, выполненная на основе встроенных чипов LPDDR3-2133 1.2V с общим информационным объемом 8 Гбайт, и один M.2 2280 SSD с интерфейсом PCIe 3.0 x4 (после очередной модернизации — Intel SSD 720p 1024 Гбайт).

Четвертый компьютер — ноутбук HP ENVY 17. Создан на основе мобильного процессора Intel Core i7-2630QM (ядер/потоков — 4/8, частота — 2 ГГц, кэш L3 —6 Мбайт). В этом компьютере после его очередной модернизации используются два SO-DIMM DDR3 по 8 Гбайт и два 2,5” SSD SATA, представленных моделями SSD 200 Гбайт (диск C) и SSD 1 Тбайт (диск D).

Таблица 2.  Оценки производительности подсистем компьютеров 

А еще необходимо добавить, что кроме указанных тестов, ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro без каких-либо проблем воспроизводил файлы аудио и видео разных форматов, включая 2D и 3D разрешения Full HD и 4К.

Высокие результаты данный ноутбук показал и в играх. Известно, что они нередко требуют очень больших ресурсов, среди которых главными являются производительность процессора и производительность видеоподсистемы. Так, например, при установке высоких настроек в популярных играх удалось достичь следующих высоких показателей:

• Control — до 125 fps,
• God of War — до 75 fps,
• Atomic Heart — до 68 fps,
• Cyberpunk 2077 — до 85 fps и т. п.

В следующей части  данной статьи — заключение

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

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

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

Архитектура и основные компоненты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 6. Параметры ОЗУ

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

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

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

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

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

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

Рис. 9. Порты задней панели ноутбука

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

Рис. 10. Порты левой панели ноутбука

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

Рис. 11. Порты левой панели ноутбука

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

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

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

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

Рис. 12. Веб-камера, микрофоны, светодиод

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

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

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

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

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

В следующей части  данной статьи — оценки производительности

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 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 6
 

Осторожно, радиация

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

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

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

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

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

Заключение

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

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

В статье были использованы материалы книг:

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

Евгений Рудометов
Виктор Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Термоэлектрические полупроводниковые модули Пельтье (далее — модули Пельтье) широко используются и в технике, и в научных приборах, и как компоненты сверхкомпактных холодильников, в частности, в составе подсистем охлаждения процессоров в персональных компьютерах. Некоторые теоретические детали, лежащие в основе модулей Пельтье, примеры образцов, их внутреннее устройство и основные параметры, рекомендации по выбору оптимальных моделей модулей, а также серийные варианты кулеров с модулями Пельтье были рассмотрены в предыдущих статьях.

Первая из этих статей была посвящена основам термоэлектрического охлаждения, вторая — выбору модулей Пельтье, выполняемого на основе несложных расчетов, и особенностям последующей их эксплуатации, третья — серийным кулерам с модулями Пельтье в их составе.

Как было отмечено в этих статьях, указанные модули и созданные на их основе кулеры обладают не только бесспорными достоинствами, но и рядом недостатков. Однако конструкции термоэлектрических кулеров, используемых в самых разных областях науки и техники, постоянно совершенствуются. В результате проводимых исследований, выполняемых в многочисленных научных лабораториях, появляются новые идеи и открытия, патенты, изобретения. Все это способствует рождению новейших технологий охлаждения и появлению соответствующих изделий.         

В качестве возможной альтернативы системам с полупроводниковыми модулями Пельтье ряд исследовательских коллективов рассматривают возможность использования калорического эффекта. Они исследуют этот эффект в самых разных вариантах его проявления, а также оценивают возможности его реализации в различных перспективных компактных изделиях. 

Необходимо отметить, что частным случаем калорического эффекта является магнитокалорический эффект — изменение температуры магнитных веществ в условиях изменения внешнего магнитного поля. В частности, удается заметно снижать температуру некоторых материалов при помещении их в сильные магнитные поля. Одним из таких материалов является, например, хорошо известное и популярное среди исследователей соединение Mn₃SnC. Это соединение, кстати, относится к классу перовскитов — чрезвычайно перспективных материалов для многих направлений науки и техники.

К сожалению, необходимость использования полей с напряженностью 2 Тл и выше сильно ограничивает области использования подобных решений. В первую очередь это связано с тем, что магнитные поля высокой напряженности, как например, 2 Тл, требуют очень дорогих и весьма громоздких магнитов. Реализовать их в компактных изделиях в настоящее время технически трудно и пока экономически нецелесообразно. Действительно, генерация сильных магнитных полей требует значительных затрат энергии. Кроме того, такие мощные поля часто плохо совместимы со многими электронными компонентами, нарушая их корректную работу.

Еще одним вариантом калорического эффекта является электрокалорический эффект — заметное изменение температуры веществ под действием сильных электрических полей. Эффект наблюдается в целом ряде сегнетоэлектрических материалов, в том числе в полимерных. Из наиболее популярных среди исследователей подходящих веществ и в этом случае, как и в предыдущем варианте, являются материалы со структурой типа перовскитов.

А недавно ученые из Китая показали, что приложение соответствующего напряжения к специально сконструированному композитному материалу с помощью электрического поля вызывает большой и обратимый калорический эффект. Это достигнуто за счет объединения слоя Mn₃SnC с пьезоэлектрическим слоем титаната цирконата свинца (PZT). Необходимо отметить, что до конца данное явление еще не изучено и поэтому не объяснено должным образом. Однако исследователи считают, что изменение температуры вызвано искажением структуры основного материала пьезоэлектрическим слоем.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Перспективным направлением для исследования считается изучение термоэлектрических материалов, которые преобразуют избыточное или «мусорное» тепло в электрический ток. Ученые из Колумбийского Университета, Университета Бургундии с привлечением специалистов Ок-Риджской национальной лаборатории и Аргоннской национальной лаборатории смогли обнаружить нарушение атомных симметрий в теллуриде германия — бинарном неорганическом соединении германия и теллура с формулой GeTe. Это соединение является одним из важных материалов для термоэлектричества. Этот материал, как утвердают исследователи, способен преобразовать отработанное тепло в электричество, а под воздействием электричества он способен охлаждаться.

Остается добавить, что новые способы усиления тепловых эффектов без использования сильных полей могут открыть новые возможности твердотельного охлаждения. В итоге они могут привести к созданию для разных сфер применения более энергоэффективных и легких, а в перспективе и недорогих охлаждающих компактных систем и мобильных устройств. Но все это уже темы совсем других статей. Запасемся терпением и будем пристально следить за результатами исследований. Без сомнения, будет очень интересно!

Сокращенные версии статьи: 

• Альтернативные термоэлектрические технологии.
• Альтернативные термоэлектрические технологии. / IT-Expert. 2023, №2
• Примеры кулеров с модулями Пельтье. / Вы и ваш компьютер. 2023, №1, с.19-22 

В статьях о термоэлектрических технологиях охлаждения, модулях и созданных на их основе кулерах 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 2
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Современные кулеры с модулями Пельтье

Используя опыт своих многочисленных предшественников, накопленный в течение десятков лет, американская компания Phononic в 2015 году анонсировала выпуск оригинального кулера. Изделие получило наименование Phononic HEX 1.0. По утверждению разработчиков оно сопоставимо по эффективности с системами водяного охлаждения при существенно меньших габаритах и более простой конструкции. Конструкция включает теплоотводящее основание, двухсекционный радиатор, а также 80-миллиметровый вентилятор, расположенный между секциями. Данная система охлаждения совместима с процессорами Intel в исполнении LGA2011, 1366, 1156, 1155 и 1150. Вскоре, примерно через год, на основании опыта эксплуатации изделия Phononic HEX 1.0 компания разработала и выпустила на рынок модель Phononic HEX 2.0 (рис. 4). В состав этого кулера входит элемент Пельтье, а также теплоотводящее основание с тепловыми трубками, связанное с двумя секциями радиатора. Между ними, как и в случае предыдущей модели, находится вентилятор, но, правда, диаметром уже не 80 мм, а 92 мм. Скорость вращения этого вентилятора регулируется. Кулер совместим с процессорами Intel в исполнении LGA2011 и LGA115x, а также процессорами AMD в исполнении AM2, AM2+ и AM3+. Габариты Phononic HEX 2.0 — 125 × 112 × 95 мм, масса — 810 г. В кулере использована светодиодная подсветка. Настройки подсветки и другие параметры работы охладителя доступны в комплектной утилите. Данное устройство предлагается по цене $150.

Рис. 4. Кулер Phononic HEX 2
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

А сравнительно недавно компания EKWB в рамках совместного с Intel проекта представила термоэлектрическую систему охлаждения EK-QuantumX Delta TEC. Изделие специально разработано для отвода тепла от процессоров Intel Core 10-го поколения, известных по кодовому имени Comet Lake. В составе EK-QuantumX Delta TEC используется полупроводниковый модуль Пельтье. Его холодная сторона контактирует с крышкой процессора, а вот образующееся тепло процессора и, конечно, самого модуля отводится средствами водоблока. Данная система, использующая технологию Intel CryoCooling, позволяет достичь уровня охлаждения ниже температуры окружающей среды. Для исключения появления конденсата на холодных поверхностях при значениях температуры ниже точки росы в устройстве используется изолирующий кожух и специальные аппаратно-программные средства, разработанные компанией Intel. Эти средства непрерывно контролируют и корректируют параметры работы системы. Устройство совместимо с разъемом LGA 1200. Для своей работы оно требует отдельного мощного источника электропитания.

Указанная разработка открыла целую серию аналогичных устройств. Так, например, на основе накопленного опыта было создано в сотрудничестве с Intel изделие EK-QuantumX Delta TEC EVO E2 (рис. 5). Как утверждает производитель, это эволюция 2-го поколения криоохлаждающих водоблоков. Данное устройство по сравнению со своим предшественником имеет более мощную пластину TEC, обеспечивающую более чем на 50 Вт большую мощность охлаждения, а также улучшенную электронику второго поколения Delta TEC. На сайте производителя изделие EK-QuantumX Delta TEC EVO E2 предлагается по цене 355,38 евро.

Рис. 5. Кулер EK-QuantumX Delta TEC EVO E2
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

От сектора термоэлектрических устройств охлаждения не осталась в стороне и хорошо известная компания Cooler Master. Она предложила пользователям компьютеров необслуживаемую систему жидкостного охлаждения, температура жидкости в которой ниже комнатной. Конечно, без модуля Пельтье не обошлось и в этом случае. Система охлаждения, предлагаемая для процессоров Intel с разъемом LGA 1200, получила обозначение MasterLiquid ML360 Sub-Zero (рис. 6).

Рис. 6. Кулер MasterLiquid ML360 Sub-Zero
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В корпусе главного блока, устанавливаемого на центральный процессор, предусмотрен восьмиконтактный разъем питания. Разработчики Cooler Master для изделия MasterLiquid ML360 Sub-Zero рекомендуют использовать блок питания мощностью не менее 750 Вт. Это обеспечит работу и центрального процессора, и термоэлектрической системы его охлаждения. Система рассчитана на работу с процессорами, имеющими в разгоне TDP не более 250 Вт. Помпа, рассчитанная на номинальный ток 1 A и потребляющая до 13,8 Вт, конструктивно вынесена в отдельный корпус 57,3 × 57,3 × 92,2 мм. В главном блоке (рис. 7), размеры которого составляют 89 × 79 × 86,7 мм, расположены:

• плата управления с датчиками и водоблоком (A),
• модуль Пельтье (B),
• переходная медная пластина (C),
• резиновый уплотнитель (D).

Герметичное ограждение с резиновым уплотнением по краям предназначено для точной установки с процессором и поддержания стабильной среды. В состав системы охлаждения входит также резервуар с охлаждающей жидкостью, конструктивно объединенный с радиатором теплообменника и блоком из трех вентиляторов типоразмера 120 × 120 × 25 мм. На сайте Амазона данную модель предлагают за 258 евро.

Рис. 7. Главный блок MasterLiquid ML360 Sub-Zero
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая приведенные примеры кулеров с модулями Пельтье, необходимо отметить, что число производителей и вариантов систем термоэлектрического охлаждения много больше перечисленного. Следует еще добавить, что область применения подобных средств в действительности много шире указанного компьютерного сектора. Действительно они используются и в технике, и в научных приборах, и как компоненты сверхкомпактных холодильников.

Однако конструкции термоэлектрических кулеров, используемых в самых разных областях науки и техники, постоянно совершенствуются. В результате проводимых исследований, выполняемых в многочисленных научных лабораториях, появляются новые идеи и открытия, патенты, изобретения. Все это способствует рождению новейших технологий охлаждения.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

• Выбираем кулер Пельтье для процессоров ПК.
• Выбираем кулер Пельтье для процессоров ПК. / IT-Expert. 2023, №2
• Примеры кулеров с модулями Пельтье. / Вы и ваш компьютер. 2023, №1, с.19-22 

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 2 
  

Особенности эксплуатации

Выбирая оптимальный модуль, следует помнить, что правильно выбранные и правильно эксплуатируемые модули Пельтье являются эффективными средствами. Они способны обеспечить температуры корпусов охлаждаемых элементов ниже температуры окружающей среды. Но это обстоятельство может породить и ряд проблем, часть из которых рассмотрена ниже.

Используемые средства, представленные, как правило, соответствующими радиатором и вентилятором, должны не только рассеивать довольно мощный тепловой поток, но и обеспечивать низкий уровень температуры горячей стороны модуля Пельтье. Связано это с тем, что, вообще говоря, термоэлектрический модуль обеспечивает именно разность температур горячей и холодной своих сторон. Поэтому, чем ниже удается обеспечить с помощью радиаторов/вентиляторов температуру горячей (Th) стороны модуля Пельтье, тем ниже будет температура холодной его стороны (Tc). И в тех случаях, когда традиционные устройства поддержания тепловых режимов не обладают необходимыми параметрами, решением может стать использование мощных средств водяного охлаждения. Здесь уместно еще раз напомнить, что температура холодной стороны модуля, а, следовательно, и прилегающей поверхности охлаждаемого объекта, зависит как от разности температур, так и от величины температуры на горячей стороне этого модуля.

Кстати, следует обратить внимание, что, выбирая подходящий по мощности хладообразования модуль Пельтье, необходимо обеспечить использование всей поверхности горячей и холодной сторон. В противном случае части модуля, не соприкасающиеся с поверхностью защищаемого объекта, например, кристалла процессора, будут только расходовать электроэнергию и выделять тепло, снижая общую эффективность охлаждения (рис. 2, где FAN — вентилятор, M.P. — модуль Пельтье, CPU — процессор, Socket — процессорный разъем).

Рис. 2. Некорректное использование модулей Пельтье большой площади
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Если же площадь, холодной стороны модуля, сделанной из керамики, превышает площадь контакта с охлаждаемым объектом, то необходимо применять промежуточные теплопроводящие пластины достаточных размеров и толщины. Кстати, пластина большой площади позволяет использовать для охлаждения объекта несколько модулей Пельтье, размещенных в одной плоскости, правда, при условии одинаковой их толщины (высоты). Очевидно, что для улучшения взаимного термоконтакта между указанными элементами следует применять качественную термопасту. И, конечно, промежуточная пластина должна быть сделана из материала, обладающего хорошей теплопроводностью. Это может быть алюминий, но предпочтительнее использовать все-таки медь (Cu).

К сожалению, этим не исчерпываются все проблемы использования модулей Пельтье, применяемых, например, в составе кулеров. Дело в том, что архитектура современных сверхсложных чипов (CPU, GPU и т. п.) и работа поддерживающих их системных программ предусматривают изменение энергопотребления в зависимости от загрузки. Это позволяет оптимизировать энергопотребление, что, кстати, предусмотрено также и стандартами энергосбережения, встроенными в аппаратно-программное обеспечение современных компьютеров. В обычных условиях оптимизация работы процессора благотворно сказывается как на тепловом режиме самого процессора, так и общем тепловом балансе. Однако следует отметить, что режимы с периодическим изменением энергопотребления могут плохо сочетаться со средствами охлаждения процессоров, использующих модули Пельтье. Это связано с тем, что простейшие кулеры Пельтье, получившие наибольшее распространение, как правило, рассчитаны на непрерывную работу. Поэтому в случае перехода процессора в режим пониженного энергопотребления и соответственно тепловыделения возможно значительное снижение температуры корпуса процессора, а также и его полупроводникового кристалла. Переохлаждение ядра процессора может вызвать в некоторых случаях временное прекращение его работоспособности, и как результат, стойкое зависание компьютера. Необходимо напомнить, что в соответствии с документацией фирмы Intel минимальная температура, при которой гарантируется корректная работа  процессоров, обычно составляет +5°С, хотя, как показывает практика, они прекрасно работают и при более низких температурах.

А еще, как это уже отмечалось ранее, низкие температуры могут привести к конденсации влаги из воздуха. Вода образуется на холодных частях системы охлаждения. Такими частями являются холодная сторона модуля Пельтье, а, следовательно, и охлаждаемая поверхность защищаемого объекта, например, корпуса процессора. Кроме того, в случае использования теплопроводящей пластины вода конденсируется еще и на ней. Бороться с данным физическим эффектом можно изоляцией холодных участков системы охлаждения от окружающего воздуха. Сделать это можно, например, с помощью губчатой резины, пластика или специальной пены (рис. 3).

Рис. 3. Изоляция холодных участков системы охлаждения
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Некоторые проблемы могут возникнуть и в результате работы ряда встроенных функций, например, тех, которые осуществляют управление вентиляторами кулеров. В частности, режимы управления энергопотреблением процессора в некоторых компьютерных системах предусматривают изменение скорости вращения охлаждающих вентиляторов через встроенные аппаратные средства материнской платы. В обычных условиях это значительно улучшает тепловой режим процессора компьютера, оптимизируя условия его работы. Однако в случае использования простейших кулеров Пельтье, в конструкции которых не предусмотрены температурные датчики и средства контроля, уменьшение скорости вращения может привести к ухудшению теплового режима с фатальным результатом для процессора уже вследствие его перегрева работающим модулем Пельтье. Это связано с тем, что он, как это показано ранее, кроме выполнения функций теплового насоса, сам является еще и мощным источником дополнительного тепла.

Для того чтобы исключить проблемы с режимами изменяемого энергопотребления, вызывающих конденсацию влаги из воздуха и возможное переохлаждение, а в некоторых случаях даже перегрев защищаемых элементов, таких как процессоры компьютеров, следует отказаться от использования подобных режимов и ряда встроенных функций. Однако как альтернативу можно использовать системы охлаждения, предусматривающие интеллектуальные средства управления кулерами Пельтье. Такие средства могут контролировать не только работу вентиляторов, но и изменять режимы работы самих термоэлектрических модулей, используемых в составе активных кулеров. В простейшем случае это может быть миниатюрное термореле на основе биметаллической пластины, укрепленное на модуле Пельтье и управляющее работой его охлаждающего вентилятора.

Остается добавить, что периодически появляются сообщения об экспериментах по встраиванию миниатюрных модулей Пельтье непосредственно в микросхемы процессоров для охлаждения их наиболее критичных структур. Такое решение способствует лучшему охлаждению за счет снижения теплового сопротивления и позволяет значительно повысить рабочую частоту и производительность процессоров.

Конечно, работы по совершенствованию систем обеспечения оптимальных температурных режимов электронных элементов ведутся многими исследовательскими лабораториями. И системы охлаждения, предусматривающие использование термоэлектрических модулей Пельтье, некоторые специалисты считают чрезвычайно перспективными. Что касается реализации подобных систем, то эта тема будет продолжена в следующей статье, в которой будут рассмотрены примеры серийных компьютерных кулеров.

           (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Выбор и особености эксплуатации модулей Пельтье.
• Выбор и особенности эксплуатации модулей Пельтье. / IT-Expert. 2023, №1  
• Элементы Пельтье для систем охлаждения чипов. / Вы и ваш компьютер. 2022, №12, с.19-22 

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Вступление

Для охлаждения сверхсложных чипов, примером которых могут служить современные центральные и графические процессоры, используются различные охлаждающие средства. Обычно они представлены объемными радиаторами разного дизайна, термически контактирующими с корпусами указанных микросхем, и соответствующими вентиляторами, призванными отводить тепло от этих радиаторов. Повысить эффективность подсистемы охлаждения подобных чипов можно добавлением в традиционные конструкции кулеров специальных термоэлектрических модулей, представленных полупроводниковыми модулями Пельтье.

Полупроводниковые модули Пельтье (далее — модули Пельтье), применяемые в составе средств охлаждения электронных элементов, обладают сравнительно высокой надежностью. Они в отличие от холодильников, созданных по традиционной компрессионной технологии, обычно, за редким исключением, не имеют сложных движущихся частей.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

А благодаря возможности каскадного включения указанные модули позволяют довести температуру корпусов защищаемых электронных элементов до очень низких, даже отрицательных значений. Это, кстати, возможно даже при значительной электрической и тепловой мощности охлаждаемых чипов.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Для обеспечения высокой эффективности подсистем охлаждения и достижения низких значений температуры корпусов защищаемых чипов достаточно грамотно подобрать соответствующие модули и обеспечить их корректное использование.

Некоторые детали теории термоэлектрического охлаждения, лежащие в основе полупроводниковых модулей Пельтье, были рассмотрены в предыдущей статье. Там же были приведены и некоторые примеры образцов модулей, внутреннее устройство и дизайн некоторых моделей, а также приведен ряд основных электрических и эксплуатационных характеристик, которые следует учитывать при конструировании оптимальных вариантов охлаждающих подсистем.

Однако, как и можно было бы ожидать, кроме очевидных преимуществ, модули Пельтье, конечно же, обладают и рядом специфических свойств и характеристик. Их необходимо учитывать при выборе и использовании модулей Пельтье в составе охлаждающих средств. Часть из них были уже отмечены в упомянутой предыдущей статье. Но для корректного применения модулей Пельтье они требуют более детального рассмотрения. Так, например, следует принимать в расчет не только тепловую мощность защищаемых объектов и мощность хладообразования термоэлектрических модулей, но и теплообразование самих модулей, что требует также отвода. Остается добавить, что есть еще проблема конденсации влаги из окружающей среды. Все это и станет объектами рассмотрения в этой статье.

Итак, начнем разбираться в тонкостях выбора и использования полупроводниковых модулей Пельтье, используемых для охлаждения мощных чипов в лице центральных и графических процессоров настольных компьютеров.

Особенности выбора модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(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 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, установив накопители и подключив блок питания к сети переменного тока, можно переходить к настройке устройства и последующего его использования. После включения загорятся индикаторы и можно заходить в web-интерфейс Synology. Видеовыходов у Synology DS920+ нет, поэтому вся работа с NAS сервером осуществляется через web-интерфейс и специализированные приложения.

Настройка Synology DS920+ достаточно проста, а при необходимости можно обратиться к руководству пользователя. Также на сайте производителя представлено множество статей и руководств по настройке и работе, есть даже соответствующие видеоролики.

В процессе настройки будет предложено установить операционную систему на жесткие диски. Следует учитывать, что все данные при этом будут стерты. Если же диски ранее использовались в другой модели Synology NAS, то система автоматически распознает это и предложит вариант миграции данных и настроек. Весь процесс первоначальной конфигурации максимально понятен и автоматизирован, по факту необходимо лишь несколько раз нажать кнопку «Далее», придумать имя пользователя и пароль для входа в систему.

Одна из интересных возможностей аппаратно-программной инфраструктуры Synology — это система QuickConnect. Она позволяет устанавливать непрямое подключение к DSM по Интернету через серверы Synology. Таким образом, у пользователей появляется доступ к своим файлам с разных устройств и из любой точки мира. Прямой доступ будет быстрее, но в ряде сетевых конфигураций QuickConnect является, по сути, единственным способом доступа к своему Synology NAS вне локальной сети. С помощью QuickConnect можно, например, обмениваться ссылками на файлы и папки с коллегами и друзьями. Можно также сделать “Запрос Файла”, чтобы они смогли загрузить свои фотографии или другие файлы напрямую на Synology NAS. Файлы и папки, сохраненные на Synology NAS, можно быстро и легко сделать общедоступными.

Стоит отметить, что Synology DS920+ поддерживает технологию Link Aggregation, увеличивая пропускную способность с помощью объединения нескольких сетевых интерфейсов и обеспечивая аварийное переключение трафика для сохранения сетевого соединения в случае его потери. Таким образом, существует возможность не только повысить отказоустойчивость, но и производительность нескольких пользователей. К сожалению, нет возможности настроить сеть так, чтобы один пользователь смог использовать оба гигабитных канала. Также для многих режимов Link Aggregation требуется соответствующая поддержка роутера.

Конфигурация хранилища, в частности режим RAID, осуществляется в приложении “Диспетчер хранения”. Там же можно посмотреть информацию о дисках, провести S.M.A.R.T. тесты, чтобы убедиться в их работоспособности и надежности.

Логический раздел создается в меню Раздел. Для начинающих пользователей есть вариант “Быстро”, при котором создается оптимальная конфигурация с томом SHR. “Настраиваемый” режим позволит выбрать тип пула хранения, размер тома и режим RAID.

Следует отдельно отметить фирменную технологию RAID компании Synology, воплощенную в Synology Hybrid RAID (SHR). Эта фирменная разработка является автоматизированной системой управления RAID от компании Synology. На нее целесообразно обратить внимание даже опытным пользователям.

Система SHR допускает использование одного или двух отказоустойчивых дисков (по аналогии с RAID 5 и 6), так что даже при отказе одного или двух дисков данные на SHR не будут утрачены. SHR позволяет использовать диски разного объема, при этом есть варианты конфигураций с минимальными потерями в итоговом объемы раздела.

Классический массив RAID создает том хранилища на основе наименьшего диска в массиве. В отличие от классических массивов RAID система SHR способна разделить каждый диск на маленькие блоки и создать дополнительные возможности для хранения избыточных данных. С помощью SHR недоступный том объемом 4,5 Тбайт можно использовать в виде маленьких блоков, чтобы максимально увеличить емкость каждого диска.

Другой особенностью SHR является упрощенный процесс перехода на диски большего размера.

Классический RAID (рис. 7) не позволит использовать дополнительное пространство пока все диски не будут заменены на диски большего размера. Так, например, имея начальную конфигурацию из 4-х дисков по 500 Гбайт (с одним избыточным, RAID 5), пользователь постепенно покупает и устанавливает диски размером 2 Тбайт. Даже заменив 3 диска на модели по 2 Тбайт, пользователю будет доступно все те же начальные 1,5 Тбайт. И только после замены последнего четвертого диска, станет доступно 6 Тбайт дискового пространства.

Рис. 7. Классический RAID

При расширении хранилища вариант с SHR (рис. 8) работает гораздо эффективнее классического массива RAID. Уже после замены двух дисков общий объем доступного пространства составит 3 Тбайт, а после замены третьего — 4,5 Тбайт:

Рис. 8. Synology Hybrid RAID 

После тестирования различных конфигураций и комбинаций дисков, а также осуществляя замену (апгрейд) можно сделать вывод, что Synology Hybrid RAID является оптимальным выбором не только для начинающих, но и для опытных пользователей. Рассчитать результирующую емкость массива и сравнить различные типы RAID можно с помощью RAID калькулятора на сайте Synology.

Кстати, помимо RAID данные можно защитить с помощью создания резервной копии на внешний носитель через Hyper Backup или с помощью бэкапа в Synology C2 Cloud.

После создания раздела необходимо выбрать для него файловую систему. Так как Synology DS920+ поддерживает BTRFS, имеет смысл выбрать именно ее.

Итак, BTRFS — это современная файловая система хранения данных. Ее основные особенности:

• усовершенствованная технология Snapshot обеспечивает практически мгновенную управляемую защиту данных общих папок и LUN,
• восстановление данных на уровне файла или папки предоставляет пользователям гибкие возможности восстановления определенных файлов или папок,
• гибкая система общих папок и квот пользователей обеспечивает комплексное управление квотами во всех учетных записях пользователей и во всех общих папках,
• самовосстановление файлов позволяет файловым системам BTRFS автоматически обнаруживать поврежденные файлы с помощью зеркальных метаданных и восстанавливать поврежденные данные, используя конфигурации RAID,
• сжатие «на лету» позволяет сжимать данные перед их записью на диск, чтобы оптимизировать использование ресурсов системы хранения и сократить количество команд записи на диски.

Как упоминалось ранее, SSD-кэш в Synology DS920+ позволяет существенно повысить производительность дисковой системы. В первую очередь это относится к таким внутренним операциям, как, например, обработка, индексация и распознавание фотографий, индексация мультимедиа, поиск файлов, работа базы данных. В большинстве случаев достаточно SSD M.2 небольшого объема, в пределах 64 – 128 Гбайт.

Скоростные возможности Synology DS920+ были оценены в процессе тестирования системы следующей конфигурации:

• жесткие диски — 2 HDD 14 Тбайт, 2 HDD 10 Тбайт,
• SSD-кэш — M.2 NVME Crucial P2 500 Гбайт с PCIe Gen3×4.
• тип RAID — 4 HDD в конфигурации SHR с использованием избыточности одного диска,
• файловая система — BTRFS,
• тесты — CrystalDiskMark 7, ATTO Disk Benchmark

Результаты тестирования приведены ниже (рис. 9, рис. 10).

Рис. 9. Результаты CrystalDiskMark 7
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Результаты ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных результатов тестирования Synology DS920+, все упирается в возможности сетевого интерфейса, чья пропускная способность ограничена значением 1 Гбит/с. Однако при организации одновременного доступа к NAS нескольких пользователей можно в режиме Link Aggregation использовать канал передачи данных шириной в два гигабита (2×1 Гбит/с).

Стоит отметить, что полученные цифры производительности довольно высоки. Этого достаточно для повседневных задач, к которым относятся, например, просмотр видео и фото, чтение документов или создание резервных копий систем, программ и данных.

Для реализации всех возможностей устройства компания Synology создала специализированную операционную систему DSM и Центр Пакетов, где можно устанавливать дополнительные приложения на Synology NAS. Доступно более 100 приложений как от фирмы Synology, так и от сторонних разработчиков. Домашние пользователи, несомненно, оценят мультимедиа приложения для организации хранения и просмотра фото и видео файлов. Для офисов актуальны системы резервного копирования, почтовый сервер, календарь, чат, работа с документами. Есть много возможностей и для разработчиков, от хостинга сайтов и репозиториев до систем виртуализации.

В заключение остается добавить, что Synology DS920+ является высокоэффективным решением для домашнего и офисного использования. Данное устройство обеспечивает надежное централизованное хранение информации. Его аппаратное обеспечение очень хорошо справляется с самыми разными задачами, а программное обеспечение позволяет раскрыть весь потенциал сетевого сервера. Основным же достоинством рассмотренной модели, несомненно, является высокоэффективная и удобная операционная система DSM, управляющая работой сервера, а также очень большой набор программных пакетов.

>>    Часть 1 
    

Дополнительные материалы:

• Обзор сетевого хранилища Synology DS920+ 
• Сетевой накопитель Synology DS920+ 
• Возможности программного обеспечения Synology NAS DS920+ 
• Программное обеспечение Synology DS920+  
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит: Настраиваем Link Aggregation между роутером Asus RT-AX89X и Synology NAS DS920+ 
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит 
• Synology DS920+ – высокопроизводительный NAS для работы и досуга. / Вы и Ваш компьютер. 2021, №9, с.16-20 
• Обзор сетевого хранилища Synology DS420+ 
• Возможности программного обеспечения Synology NAS DS420+ 
• Synology DiskStation DS420+ 
• Synology DS420+ - NAS для дома и офисов. / Вы и Ваш компьютер. 2020, №8, с.24-27
  

      

     
          

Виктор   Рудометов
Евгений Рудометов
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Объемы служебной и личной информации стремительно растут. При этом основную долю составляют служебные и личные документы, резервные копии программ и данных, а также фотографии, видео, аудио. Данный рост постоянно повышает нагрузку на системы обработки и хранения информации. Облачные системы нередко дороги, а также часто не предоставляют необходимого уровня безопасности, надежности, оперативности и удобства пользования. Оптимальное решение — использование систем на основе серверов сетевых хранилищ, например, Synology DiskStation DS920+ (далее Synology DS920+).

Synology DS920+ — это высокопроизводительное и надежное решение для хранения данных с функциональностью личного и коллективного облака, а также мультимедиа центра. Устройство ориентировано на домашних пользователей и офисов (SOHO/SMB). Является идеальной сетевой системой хранения (NAS, от англ. Network Attached Storage) для оптимизации управления данными и повышения продуктивности. Рассчитан этот NAS на установку 4 жестких дисков. Наличие двух встроенных слотов для твердотельных накопителей M.2 для SSD-кэша позволяет значительно повысить производительность системных операций ввода-вывода и приложений.

Благодаря возможностям масштабирования пользователи Synology DS920+ могут начать с минимальной конфигурации и в дальнейшем расширить емкость системы хранения с помощью модуля расширения (Synology DX517) по мере роста объемов данных. А с помощью специального программного обеспечения Synology DS920+ может также выступать еще и в качестве полнофункциональной системы видеонаблюдения. Остается добавить, что возможности системы определяются не только аппаратными средствами, но и фирменным программным обеспечением (ПО). Библиотека приложений весьма обширна, значительная часть их доступна на сайте производителя.

Комплект этого высокопроизводительного NAS поставляется в небольшой картонной коробке (рис. 1). Она надежно защищает тщательно упакованные компоненты (рис. 2):

• Synology DS920+,
• адаптер питания переменного тока (100 Вт, 12 В / 8.33 А) со съемным кабелем,
• два сетевых кабеля LAN RJ-45,
• два ключа для блокировки дисковых салазок,
• набор винтов для крепления жестких дисков форм-фактора 2.5 дюйма,
• печатное руководство пользователя по быстрой установке на русском языке.

Рис. 1. Коробка Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2. Комплект Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

К Synology DS920+ могут быть приобретены дополнительные компоненты:

• SO-DIMM non-ECC DDR4 емкостью 4 Гбайт  (D4NESO-2666–4G),
• модуль расширения  Synology DX517  (к Synology DS920+ можно подключить один модуль расширения),
• 3.5″ SATA HDD  (HAT5300),
• 2.5″ SATA SSD  (SAT5200),
• M.2 2280 NVMe SSD  (SNV3400),
• VisualStation VS960HD/VS360HD,
• лицензионный пакет для устройств Surveillance,
• пакет лицензий Synology MailPlus,
• пакет лицензий Virtual DSM.

Корпус Synology DS920+ строгого дизайна выглядит очень стильно. Он окрашен в матовый черный цвет. Благодаря матовой поверхности на корпусе практически не будут видны неизбежные в процессе эксплуатации отпечатки пальцев и мелкие царапины. Внешний вид Synology DS920+ приведен на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Спереди Synology DS920+ (рис. 4) расположены 4 лотка для жестких дисков с возможностью блокировки доступа специальным ключом, индикатор состояния системы в целом и каждого диска в отдельности, кнопка и индикатор питания, а также порт USB 3.0 для подключения внешних устройств. Здесь следует напомнить, что стандарт USB 3.0 был переименован в USB 3.2 Gen 1 организацией USB Implementers Forum (USB-IF) в 2019 году, тем не менее, далее в тексте для этого стандарта будет использоваться более привычное наименование USB 3.0.

Рис. 4. Фронтальная сторона корпуса Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Сзади данного NAS (рис. 5) находятся два вентилятора, два порта 1GbE RJ-45 с поддержкой системы Link Aggregation, порт USB 3.0, порт eSATA (используется для подключения внешних дисков SATA или модуля расширения Synology), гнездо для замка безопасности Kensington, разъем подключения питания и кнопка сброса Reset. По бокам корпуса присутствуют вентиляционные прорези, выполненные в виде надписей «Synology».

Рис. 5. Обратная сторона корпуса Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Основные технические характеристики Synology DS920+ представлены в таблице 1.

Таблица 1.  Технические характеристики Synology DS920+

Внутри корпуса Synology DS920+ находится жесткий металлический каркас и направляющие салазки для лотков жестких дисков.

Материнская плата с процессором и оперативной памятью спрятана внутри корпуса. Однако для расширения объема оперативной памяти нет необходимости полной разборки устройства, так как конструкторами обеспечен сравнительно легкий доступ к соответствующему слоту.

Установка жестких дисков проста и удобна. Действительно, для накопителей форм фактора 3.5″, как и в предыдущих моделях NAS этого производителя, отвертка не потребуется (рис. 6).

Рис. 6. Установка жесткого диска и SSD-кэша в Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Synology DS920+ имеет систему SSD-кэша, которая позволяет существенно повысить производительность системных операций ввода-вывода и некоторых приложений. Для этого в нижней части корпуса есть два отсека (рис. 6) для установки твердотельных накопителей SSD NVME M.2 2280. Их использование обеспечивает ускорение ряда операций в 20 раз. При подключении одного модуля M.2 будет работать кэш на чтение, а при использовании двух модулей есть возможность включить режим и на чтение, и на запись.

Пример установки в Synology DS920+ жесткого диска (HDD 14 Тбайт) и SSD-кэша (SSD 500 Гбайт) приведен на рис. 6.

Установив накопители и подключив блок питания к сети переменного тока, можно переходить к настройке устройства и последующего его использования.

О настройке, ОС, файловой системе, RAID, тестировании и т.п — 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 
      

Виктор   Рудометов
Евгений Рудометов

         (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Каждый пользователь сталкивается с ежедневным ростом объемов личной и служебной информации. Это могут быть документы, фотографии, видео, резервные копии и многое другое. Возникает два важных вопроса: где хранить и как получить к своей информации удобный и быстрый доступ. Системы хранения в интернете дороги, а также часто не предоставляют необходимого уровня безопасности и удобства пользования. Оптимальное решение – это домашняя система на основе сервера сетевого хранилища, например, Synology DiskStation DS420+ (далее Synology DS420+). Это высокопроизводительное и надежное решение для хранения данных с функциональностью домашнего облака и мультимедиа центра. В первую очередь модель ориентирована на домашних пользователей, а также на использование в малых офисах.

Изделие поставляется в небольшой картонной коробке, надежно защищающей небольшой по размеру сервер и аксессуары:

• устройство Synology DS420+,
• адаптер питания от сети переменного тока со съемным кабелем,
• сетевой кабель LAN RJ-45,
• два ключа для блокировки дисковых салазок,
• набор винтов для крепления жестких дисков форм-фактора 2,5”,
• печатное руководство пользователя по быстрой установке на русском языке.

Рис. 1.  Комплект Synology DS420+
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Корпус Synology DS420+ выглядит стильно. Он окрашен в черный цвет, матовый. Благодаря матовой поверхности практически не будут видны неизбежные в процессе эксплуатации отпечатки пальцев и мелкие царапины. Внешний вид Synology DS420+ приведен на рис. 2, основные технические характеристики — в таблице 1.

Рис. 2.  Synology DS420+
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Технические характеристики Synology DS420+

На фронтальной и обратной сторонах (рис. 3) расположены:

1. Индикатор состояния системы,
2. Индикаторы состояния дисков,
3. Блокиратор лотка дисков,
4. Порт USB 3.0 для подключения внешних устройств,
5. Кнопка и индикатор питания,
6. Лотки для дисков,
7. Порты 1GbE RJ-45,
8. Кнопка сброса,
9. Разъем энергопитания,
10. Систеный вентилятор,
11. Гнездо замка безопасности Kensington.

Остается добавить, что по бокам присутствуют вентиляционные прорези, выполненные в виде надписей «Synology». Внутри Synology DS420+ находится жесткий металлический каркас и направляющие салазки для лотков жестких дисков.

Рис. 3.  Фронтальная и обратная стороны Synology DS420+
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Материнская плата с процессором находится внутри корпуса. Однако пользователю Synology DS420+ не потребуется разбирать устройство для установки дополнительных 4 Гбайт памяти.

Процедура установки жестких дисков довольно проста: для 3,5″ моделей даже не потребуется отвертка. Диски крепятся в салазках с помощью специальных пластинок.

Для увеличения скоростных возможностей Synology DS420+ в архитектуре данного устройства предусмотрена система SSD-кэширования. Она позволяет существенно повысить производительность системных операций ввода/вывода и некоторых приложений. Для реализации данной возможности в нижней части корпуса есть два отсека для установки твердотельных накопителей SSD NVME M.2 2280. Как результат, некоторые операции будут ускорены в 20 раз. При установке одного модуля M.2 будет работать кэш на чтение, однако при установке двух модулей есть возможность включить ускоренный режим и на чтение, и на запись.

Установив диски и подключив блок питания к сети переменного тока, можно переходить к настройке устройства и последующего его использования. После включения загорятся индикаторы и можно заходить в web-интерфейс Synology. Видеовыходов у Synology DS420+ нет, поэтому вся работа с NAS сервером осуществляется через web-интерфейс и специализированные приложения.

Настройка Synology DS420+ достаточно проста, а при необходимости можно обратиться к руководству пользователя. Также на сайте производителя представлено множество статей и руководств по настройке и работе, есть и соответствующие видеоролики.

В процессе настройки будет предложено установить операционную систему на жесткие диски. Следует учитывать, что все данные при этом будут стерты. Если же диски ранее использовались в другой модели Synology NAS, то система автоматически распознает это и предложит вариант миграции данных и настроек. Весь процесс первоначальной конфигурации максимально понятен и автоматизирован, по факту необходимо лишь несколько раз нажать кнопку «Далее», придумать имя пользователя и пароль для входа в систему.

Одна из интересных возможностей инфраструктуры Synology — это система QuickConnect. Она позволяет устанавливать непрямое подключение к DSM по Интернет через серверы Synology. Таким образом, у пользователей появляется доступ к своим файлам с разных устройств и из любой точки мира. Прямой доступ будет быстрее, но в ряде сетевых конфигураций QuickConnect является, по сути, единственным способом доступа к своему Synology NAS вне локальной сети. С помощью QuickConnect можно, например, обмениваться ссылками на файлы и папки с друзьями или сделать “Запрос Файла”, чтобы они смогли загрузить свои фотографии или другие файлы напрямую на Synology NAS. Файлы и папки, сохраненные на Synology NAS, можно быстро и легко сделать общедоступными.

Стоит отметить, что Synology DS420+ поддерживает технологию Link Aggregation, увеличивая пропускную способность с помощью объединения нескольких сетевых интерфейсов и обеспечивая аварийное переключение трафика для сохранения сетевого соединения в случае его потери. Таким образом, существует возможность не только повысить отказоустойчивость, но и производительность нескольких пользователей. К сожалению, нет возможности настроить сеть так, чтобы один пользователь смог использовать оба гигабитных канала. Также для многих режимов Link Aggregation требуется соответствующая поддержка роутера.

Конфигурация хранилища, в частности режим RAID, осуществляется в приложении “Диспетчер хранения”. Там же можно посмотреть информацию о дисках, провести S.M.A.R.T. тесты, чтобы убедиться в их работоспособности и надежности.

Логический раздел создается в меню Раздел. Для начинающих пользователей есть вариант “Быстро”, при котором создается оптимальная конфигурация с томом SHR.

“Настраиваемый” режим позволит выбрать тип пула хранения, размер тома и режим RAID.

Следует отдельно отметить фирменную технологию RAID компании Synology.

Synology Hybrid RAID (SHR) является автоматизированной системой управления RAID от компании Synology. Мы рекомендуем даже опытным пользователям обратить внимание именно на SHR. Система SHR допускает использование одного или двух отказоустойчивых дисков (по аналогии с RAID 5 и 6), так что даже при отказе одного или двух дисков данные на SHR не будут утрачены. SHR позволяет использовать диски разного объема, при этом есть варианты конфигураций с минимальными потерями в итоговом объемы раздела.

Классический массив RAID создает том хранилища на основе наименьшего диска в массиве. В отличие от классических массивов RAID система SHR способна разделить каждый диск на маленькие блоки и создать дополнительные возможности для хранения избыточных данных. С помощью SHR недоступный том объемом 4,5 Тбайт можно использовать в виде маленьких блоков, чтобы максимально увеличить емкость каждого диска.

Другой особенностью SHR является упрощенный процесс перехода на диски большего размера. Классический RAID не позволит использовать дополнительное пространство пока все диски не будут заменены на диски большего размера. Представим, что в начальной конфигурации 4 диска по 500 Гбайт (с одним избыточным, RAID 5) пользователь постепенно покупает и устанавливает диски размером 2 Тбайт. Даже заменив 3 диска на модели по 2 Тбайт, пользователю будет доступно все те же начальные 1,5 Тбайт. И только после замены последнего четвертого диска, станет доступно 6 Тбайт дискового пространства.

Рис. 4.  Классический RAID

При расширении хранилища SHR работает гораздо эффективнее классического массива RAID. Уже после замены двух дисков общий объем доступного пространства составит 3 Тб, а после замены третьего – 4,5 Тбайт:

Рис. 5.  Synology Hybrid RAID

После тестирования различных конфигураций и комбинаций дисков, а также осуществляя замену (апгрейд) можно сделать вывод, что Synology Hybrid RAID является оптимальным выбором не только для начинающих, но и для опытных пользователей.

Кстати, помимо RAID данные можно защитить с помощью создания резервной копии на внешний носитель через Hyper Backup или с помощью бэкапа в Synology C2 Cloud.

После создания раздела, необходимо выбрать для него файловую систему. Так как DS420+ поддерживает BTRFS, имеет смысл выбрать именно ее. BTRFS — это современная файловая система хранения данных. Ее основные особенности:

• усовершенствованная технология Snapshot обеспечивает практически мгновенную управляемую защиту данных общих папок и LUN,
• восстановление данных на уровне файла или папки предоставляет пользователям гибкие возможности восстановления определенных файлов или папок,
• гибкая система общих папок и квот пользователей обеспечивает комплексное управление квотами во всех учетных записях пользователей и во всех общих папках,
• самовосстановление файлов позволяет файловым системам BTRFS автоматически обнаруживать поврежденные файлы с помощью зеркальных метаданных и восстанавливать поврежденные данные, используя конфигурации RAID,
• сжатие «на лету» позволяет сжимать данные перед их записью на диск, чтобы оптимизировать использование ресурсов системы хранения и сократить количество команд записи на диски.

После аппаратно-программного конфигурирования система будет проверять установленные накопители. Для SHR с 4-я дисками по 4 Тбайт каждый весь процесс занял примерно сутки. Несмотря на то, что можно уже использовать NAS по его прямому назначению, рекомендуется дождаться окончания проверки.

Как упоминалось ранее, SSD-кэш в Synology DS420+ позволяет существенно повысить производительность дисковой системы. В первую очередь это относится к таким внутренним операциям, как, например, обработка, индексация и распознавание фотографий, индексация мультимедиа, поиск файлов, работа базы данных. В большинстве случаев достаточно SSD M.2 сравнительно небольшого объема, например, 64 или 128 Гбайт. Можно, конечно, использовать и более емкие модели SSD, однако их потенциал в ряде задач не будет использован полностью.

Скоростные возможности Synology DS420+ были оценены в процессе тестирования системы следующей конфигурации:

• HDD — два HDD 4 Тбайт Seagate ST4000DM (64 Мбайт кэша, 5900 об/мин), два HDD 4 Тбайт Western Digital Red NAS WD40EFRX (64 Мбайт кэша, 5400 об/мин),
• SSD кэш — 500 Гбайт M.2 NVME Crucial PCIe Gen3 x4,
• RAID — 4 диска в конфигурации SHR с использованием избыточности одного диска,
• Файловая система — BTRFS

В качестве тестовых инструментов оценки скоростных возможностей использовались программы CrystalDiskMark 7 и ATTO Disk Benchmark. Результаты тестирования приведены на рис. 6 и рис. 7.

Рис. 6.  Результаты CrystalDiskMark 7

Рис. 7.  Результаты ATTO Disk Benchmark

Как следует из полученных результатов, фактически все упирается в возможности сетевого интерфейса, чья пропускная способность ограничена значением 1 Гбит/с. Однако при одновременном доступе к устройству нескольких пользователей в настроенном режиме Link Aggregation существует возможность использовать возможности канала передачи данных шириной в два гигабита (2×1 Гбит/с). Это фактически удваивает скорость данного NAS.

Стоит отметить, что полученные цифры производительности довольно высоки. Этого достаточно для повседневных задач, к которым относятся, например, просмотр видео и фото, чтение документов или создание резервных копий систем, программ и данных.

Для реализации всех возможностей устройства компания Synology создала специализированную операционную систему DSM и Центр Пакетов, где можно устанавливать дополнительные приложения на Synology NAS. Доступно более 100 приложений как от фирмы Synology, так и от сторонних разработчиков. Домашние пользователи несомненно оценят мультимедиа приложения для организации хранения и просмотра фото и файлов видео. Для офисов актуальны системы резервного копирования, почтовый сервер, календарь, чаты, работа с документами. Есть много возможностей и для разработчиков, от хостинга сайтов и репозиториев до систем виртуализации. Описание  популярных приложений и их возможностей достойны отдельной статьи.

В заключение остается добавить, что Synology DiskStation DS420+ является высокоэффективным решением для домашнего и офисного использования. Данное устройство обеспечивает надежное централизованное хранение информации. Его аппаратное обеспечение превосходно справляется с самыми разными задачами, а программное обеспечение позволяет раскрыть весь потенциал сетевого сервера. Основным же достоинством рассмотренной модели, несомненно, является операционная система DSM, управляющая работой сервера, а также огромный набор программных пакетов.

https://pcnews.ru/articles/synology_ds420plus-1006686.html         
https://pcnews.ru/news/setevoj_nakopitel_synology_ds420-1006687.html     
https://pcnews.ru/articles/synology_nas_ds420plus_software-1006948.html    
https://pcnews.ru/news/programmnoe_obespecenie_synology_ds420-1006949.html     
    

Евгений Рудометов 
 

Рынок сетевых хранилищ информации (NAS — Network Attached Storage), основанных на использовании накопителей на жестких магнитных дисках (HDD, жесткие диски), продолжает свой стремительный рост. В отличие от традиционных внешних накопителей, в NAS часто используются несколько HDD. При этом основными характеристиками накопителей для NAS являются высокие показатели надежности и, конечно, информационной емкости и скоростных характеристик.

Отвечая на запросы рынка сетевых хранилищ информации, компания Toshiba разработала и выпустила специализированные HDD высокой емкости и высокой надежности, объединив их в семейство накопителей N300. Накопители этой линейки созданы и оптимизированы для круглосуточной работы. Поддерживают непрерывную работу в многодисковых средах. Ориентированы на NAS с числом дисков до 8 штук при высоких нагрузках: до 180 Тбайт записываемой информации в год на каждый накопитель N300.

Рекомендуемые области применения накопителей N300:

• Сетевые устройства хранения информации (NAS), имеющие до 8 отсеков,
• RAID-массивы десктопов и серверов,
• Хранилища информации серверов мультимедийных данных,
• Частное облачное хранилище,
• Сервер и хранение данных для малого бизнеса.

Семейство 3,5-дюймовых накопителей N300 имеет в своем составе в настоящее время SATA-модели (Bulk и Retail) следующих значений информационной емкости: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Тбайт.

Кроме рекомендованных областей применения, накопители семейства N300 могут успешно применяться и в рабочих станциях, и в настольных компьютерных системах, например, в качестве высокоемких системных дисков, а также в качестве второго диска для хранения архивных данных. Указанные накопители обеспечивают и высокую скорость операций чтения/записи данных, и очень высокую информационную емкость дисковых подсистем, особенно при использовании нескольких накопителей в дисковых подсистемах. Рассчитаны на круглосуточную работу в режиме 24/7.

Емкостные и скоростные достоинства одного из изделий семейства N300 были оценены в процессе тестирования. В качестве объекта исследования, результаты которого приведены ниже, была использована модель, имеющая информационный объем 14 Тбайт (модель HDWG21EUZSVA). Внешний вид этого накопителя (далее — HDD 14TB) представлен на рис. 1.

Рис. 1.  HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD 14TB, на рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, представлены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Фрагмент маркировки HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные параметры HDD 14TB

В накопителях семейства N300 компании Toshiba реализован ряд перспективных технологических разработок. К их числу относится использование встроенных датчиков угловых колебаний. Применение высокопрочных компонентов — одна из причин, по которым диски серии N300 отличаются более высокой прочностью, чем обычные жесткие диски. Автоматическая корректировка скорости подвода головки для сокращения нагрева при высокотемпературных условиях работы еще больше повышает надежность функционирования накопителей даже в самых сложных условиях эксплуатации. Буфер данных размером 256 Мбайт и скорость вращения магнитных дисков 7200 об/мин обеспечивают высокие скоростные характеристики в условиях высоких нагрузок, связанных с доступом множества пользователей. А еще накопители N300, отличающиеся высокой надежностью и масштабируемостью, позволяют добиваться коэффициента рабочей нагрузки до 180 Тбайт, что, как утверждает производитель, до 3 раз выше, чем у обычных жестких дисков. Все это делает устройства пригодными для малого бизнеса, а также для пользователей, которым необходимы технические решения для обработки больших объемов данных с применением сетевых устройств хранения с несколькими массивами RAID.

Рассматривая особенности накопителей N300, необходимо отметить, что высокая информационная емкость достигнута не только за счет применения специальных магнитных дисков, но и использования в старших моделях большого числа таких дисков. Для бесперебойной их работы конструкторы поместили магнитные диски в гермозону, заполненную гелием. Применение гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков. Данное решение позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения.

Из других важнейших характеристик модели 14 Тбайт следует отметить: максимальная постоянная скорость передачи данных — 260 Мбайт/с, уровень шума на холостом ходу — не более 20 дБ. Накопитель предназначен для длительной непрерывной работы в режиме 24/7, то есть 24 часа в сутки все семь дней недели. Время наработки на отказ (MTBF) — 1 000 000 часов. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +65 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Результаты проведенного исследования Toshiba N300 NAS HDD 14TB (модель HDWG21EUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

  

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 
 

Для сетевых систем хранения информации NAS (англ. Network Attached Storage) компания Toshiba предлагает жесткие диски N300. В настоящее время линейка состоит из моделей с информационным объемом 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Тбайт. Модели обладают относительно высокими скоростями чтения и записи. В их архитектуре реализованы аппаратно-программные средства, повышающие надежность работы в условиях повышенных температур и вибраций, характерных для NAS с большим количеством дисков.

Возможности одной из старших моделей HDD, имеющей наименование HDWG21EUZSVA (рис. 1) и информационный объем 14 Тбайт, были оценены в процессе тестирования (рис. 2, рис. 3, рис. 4).

Рис. 1.  HDD HDWG21EUZSVA
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Емкостные параметры HDD HDWG21EUZSVA
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Результаты тестов CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, четырнадцатитерабайтная модель HDWG21EUZSVA, относящаяся к семейству Toshiba N300, обладает не только высокой информационной емкостью (14 000 383 324 160 байт), но и 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)

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешний вид накопителя Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA) представлен на рис. 4, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 4.  Лицевая и обратная стороны Intel Optane Memory 16GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры Intel Optane Memory 16GB

Модуль ускорителя Intel Optane Memory 16GB выполнен в форм-факторе M.2 с размерами 80,0 × 22,0 мм и односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита синего цвета. Данное устройство входит в состав комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Но его можно приобрести и отдельно для использования с совместимыми материнскими платами, снабженными процессорами Intel Core 7-го или более нового поколения, установленными ОС Windows 10 64-bit, драйверами аппаратных средств ПК и пакетом SetupOptaneMemory с компонентами Intel Optane memory application и Intel RST driver.

Для демонстрации возможностей указанного ускорителя был специально выбран неновый 2,5-дюймовый жесткий диск (HDD) с весьма низкими скоростными характеристиками (рис. 5).

Рис. 5.  2,5” HDD и Intel Optane Memory 16GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В качестве тестовой системы был использован комплект мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Результаты исследования приведены ниже.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA) рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — HDD или жесткие диски). Данные устройства обладают высокой емкостью и потрясающе низкой стоимостью хранения единицы информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно значительно ниже, а стоимость хранения единицы информации в несколько раз выше. Конечно, у SSD  меньше габариты и энергопотребление, но, например, для настольных компьютеров это, как правило, несущественно, в отличие от скоростных параметров. Действительно, принцип записи/чтения файлов с использованием механических элементов ограничивает скоростные возможности HDD. Это не позволяет по критерию производительности жестким дискам соперничать с твердотельными накопителями. В результате особо требовательные пользователи стремятся выбирать для системных целей SSD, а традиционные HDD использовать в качестве вспомогательных хранилищ информации. Таким образом, жесткие диски постепенно отодвигаются на второй план. Однако так ли все пессимистично для HDD, и нет ли возможности ускорить работу традиционных жестких дисков, используя простые и доступные аппаратно-программные средства? Оказывается, в некоторых случаях такая возможность имеется, что и будет показано  ниже. Но сначала немного о ряде перспективных технологий и изделий, имеющих самое непосредственное отношение к теме ускорения работы жестких дисков.

Как известно, современные твердотельные накопители до недавнего времени создавались исключительно на базе микросхем флэш-памяти, выполненной либо по технологии планарной NAND, либо по более совершенной многослойной 3D NAND. Работа данных микросхем основана на хранении зарядов в миниатюрных ловушках-конденсаторах и анализе уровней напряжения: два уровня напряжения для кодирования одного бита — в ячейках типа SLC, четыре уровня — два бита — в ячейках MLC, восемь уровней — три бита — в ячейках TLC. Этапы эволюция технологий от SLC к QLC представлены на рис. 1.

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

Однако пару лет назад доминирующее положение этих полупроводниковых разработок в области скоростных накопителей стала теснить 3D XPoint (рис. 2). Эта новейшая технология компании Intel основана на использовании специальных химических соединений. Они изменяют под воздействием электрических полей свое фазовое состояние и, как следствие, свою проводимость. При этом результат сохраняется и после снятия воздействия.

Рис. 2.  Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Созданные изделия с новым типом энергонезависимой памяти получили фирменное наименование Intel Optane. Они предлагают существенно более низкие, чем традиционные устройства с NAND и 3D NAND, задержки и значительно более высокие скорости работы с небольшими блоками данных, а также существенно больший ресурс для операций стирания/записи, обычно называемый износоустойчивостью.

На основе энергонезависимой памяти 3D XPoint компания Intel выпустила несколько  изделий, среди которых модули Intel Optane Memory. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем системы для компьютеров с современными процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Технология, лежащая в основе работы Intel Optane Memory, повышает быстродействие компьютера. Она запоминает часто используемые файлы и ускоряет доступ к ним даже при включении компьютера после отключения питания. Это означает, что можно работать, не теряя времени на ожидание. Использование в компьютерах такого модуля обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Младшим и самым дешевым представителем ускорителей Intel Optane Memory Series является модель с информационным объемом 16GB, получившая наименование MEMPEK1W016GA (далее — Intel Optane Memory 16GB, рис. 3).

Рис. 3.  Модуль Intel Optane Memory 16GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Некоторые особенности архитектуры Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

На мероприятии, прошедшем в нижегородском центре исследований и разработок Intel, с краткими сообщениями выступили ведущие специалисты центра: Марина Алексеева, вице-президент, генеральный директор по исследованиям и разработкам Intel в России; Иван Кузьмин, руководитель отдела высокопроизводительных библиотек; Алексей Мяков, руководитель подразделения компьютерного зрения; Алексей Давыдов, главный инженер и разработчик беспроводных систем связи. Они рассказали об истории развития и направлениях работы, поделились некоторыми результатами, ответили на вопросы.

История компании Intel началась в далеком 1968 году. Образованная талантливыми инженерами она быстро превратилась в огромную корпорацию с передовыми производствами и исследовательскими центрами. Один из центров исследований и разработок находится в Нижнем Новгороде.

Центр Intel в Нижнем Новгороде сегодня является одним из крупнейших центров исследований и разработок Intel в Европе. Организован и открыт в 2000 г. В настоящее время в нем работает более 680 человек.

Ключевые направления деятельности: 

• Искусственный интеллект,
• Компьютерное зрение,
• Большие данные.

Результаты работы нижегородского центра воплощены в аппаратные и программные средства корпорации. В качестве примера были приведены: PARALLEL STUDIO XE, SYSTEM STUDIO, MEDIA SERVER STUDIO, Intel Open VINO.

Intel в России продолжает развивать свою Академическую Программу, которой уже более 15 лет. Этой программой охвачены более 10 ВУЗов, подготовку прошли 1300+ студентов из 20 городов. В рамках программы предлагаются R&D проекты, летние школы, курсы, долгосрочная интернатура.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Перспективным направлением являются решение проблем создания автономных автомобилей (Autonomous Driving) и искусственного интеллекта (AI). По оценке специалистов Intel первые автономные автомобили, чей искусственный интеллект будет основан на аппаратно-программных решениях Intel, появятся уже в 2021 г. Кстати, некоторые элементы уже сегодня находят применение также в других изделиях и системах. В дальнейшем сфера использования решений AI будет быстро расширяться.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Важным направлением, тесно связанным с проблемами искусственного интеллекта, являются работы по созданию систем компьютерного зрения. Эта проблема включает датчики, алгоритмы и средства сбора, обработки и анализа изображений, необходимых для последующего формирования соответствующих решений и действий. Подобные технологии лежат в основе не только автономных транспортных средств, но и, например, систем безопасности. Кроме того, они могут быть востребованы в некоторых промышленных производствах, в медицине, образовании, досуге и в др. сферах. Уже разработанные решения Intel в ряде случаев показывают результаты, почти не уступающие возможностям человека. Соответствующие варианты существуют и для анализа изображений, и звука. В основе этих систем служат специально разработанные модели. Для их оптимизации и ускоренного выполнения нижегородский центр предлагает ряд аппаратно-программных средств, в частности, программный пакет Open VINO и ускоритель Neural Conpute Stick 2.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

N

Традиционно Intel большое внимание уделяет перспективным средствам связи, обеспечивающим высокую скорость передачи данных. К таким средствам относится связь стандартов 4G / 5G. Технология 4G / 5G мобильной связи разрабатывается консорциумом 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Это международная организация, разрабатывающая технические спецификации систем мобильной радиосвязи. В состав входят более 500 организаций из 45+ стран, более 1000 представителей разных компаний. Консорциум 3GPP состоит из нескольких рабочих групп (Working Group), которые проводят регулярные конференции/встречи (~6-8 раз в год) для принятия решений. Технические спецификации, разработанные 3GPP, принимаются как стандарт связи региональными организациями по стандартизации (Standards Setting Organizations). Участие в данном консорциуме для Intel обеспечивает: взаимодействие с экосистемой, представленной операторами мобильной связи, разработчиками мобильных устройств и базовых станций, производителями оборудования и т. д; разработку и защиту интеллектуальной собственности (IPR) для последующего лицензирования продуктов 5G; продвижение и развитие технологии мобильной радиосвязи; защиту технических интересов продуктовых команд Intel.

(кликнуть для увеличения)

А еще нижегородский центр Intel выполняет тестирование выпускаемых корпорацией изделий, к которым, в частности, относятся: компоненты, настольные и мобильные компьютеры, серверы и серверное оборудование.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Евгений Рудометов 
 

Полвека назад два энергичных инженера, к которым вскоре присоединился третий, оставив предыдущее место работы, создали компанию, которая практически сразу заявила о себе, разработав и выпустив ряд перспективных изделий. Спустя короткое время эта компания получила наименование Intel. Основанная Робертом Нойсом и Гордоном Муром и присоединившимся к ним Энди Гроувом, заняла место среди лидеров рынка полупроводниковых компонентов.

Компания Intel встретила свой полувековой юбилей с амбициозными планами стать катализатором эры цифрового преобразования современной цивилизации.

Некоторые этапы становления и развития компании представлены в Музее Intel (Intel Museum), расположенном в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе (штат Калифорния, США).

Штаб-квартира и Музей Intel

За этой дверью – Музей Intel
(кликнуть для увеличения)

Энди Гроув, Роберт Нойс, Гордон Мур в 1978г.

Первоначальная цель создателей компании Intel была создать чипы для практичной и доступной полупроводниковой памяти, способной заменить доминирующую тогда память на ферритовых элементах, представленных ферритовыми кольцами, ферритовыми сердечниками, ферритовыми пленками и т. п. Это им удалось благодаря разработке ряда перспективных элементов.

Первой разработкой и продуктом компании Intel стал чип SRAM (Static Random Access Memory). Данный пролукт, созданный по технологии биполярных элементов Шоттки, получил наименование Intel 3101 (емкость 64 бит). Однако вскоре был разработан и выпущен чип SRAM, созданный по технологии MOS (МОП) и получивший наименование Intel 1101 (емкость 256 бит).

Позже были созданы и элементы динамической памяти. Первой разработкой стал Intel 1103 — первая в мире микросхема памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory — динамическая память с произвольным доступом, разработка Intel). На основе микросхем Intel 1103 (емкость 1024 бит) компания выпустила и соответствующие платы памяти, например, Intel IN-10 Memory Board. Эти работы, наконец-то, ”поставили крест” на доминирующем положении ферритовой памяти, постепенно вытеснив ее из архитектуры электронных устройств. 

В дальнейшем компания Intel разработала и  выпустила также и соответствующие элементы энергонезависимой памяти, начав с EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory — стираемая программируемая память только для чтения, разработка Intel). В EPROM запись информации выполняется электрическим способом с помощью программатора, ее стирание осуществляется внешним источником ультрафиолетового света. В течение последующих десятков лет сектору энергонезависимой памяти компания Intel неизменно уделяла и продолжает уделять повышенное внимание, разрабатывая технологии и чипы. В качестве примера современных разработок следует упомянуть флэш-память NAND, 3D NAND, а также перспективную 3D XPoint.

Необходимо отметить, что компания Intel не ограничивается выпуском только отдельных чипов. Она предлагает рынку самую разнообразную продукцию. Сегодня это, например, высокопроизводительные процессоры, выполненные по технологиям 14 нм, и соответствующие элементы поддержки, накопители 3D NAND и 3D XPoint, компактные настольные компьютеры, серверное оборудование и другие современные изделия IT.

Чипы Intel 3101 и Intel 1101
(кликнуть для увеличения)

Intel IN-10 Memory Board
(кликнуть для увеличения)

Первые чипы энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

Примеры чипов энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

Однако, как уже всем известно, мировая известность и успех к компании пришел в 1971 году после выполнения заказа японской компании Busicom. В результате работы вместо двенадцати специализированных микросхем по предложению инженера Тэда Хоффа был разработан один универсальный чип — микропроцессор (процессор), получивший наименование Intel 4004. Данный чип был выпущен в нескольких модификациях, отличающихся внешним дизайном и некоторыми деталями внутренней микроархитектуры. Благодаря своей универсальности и возможности программирования они стали основой большого количества самых разных устройств.

Калькулятор Busicom
(кликнуть для увеличения)

Плата калькулятора Busicom с Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Процессор Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Топология кристалла процессора Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

После Intel 4004 последовали Intel 8008 (1972 г.) и, наконец, Intel 8080 (1974 г.), ставший основой первого, по сути, персонального компьютера, разработанного Генри Робертсом и получившего наименование Altair 8800.

Процессор Intel 8080
(кликнуть для увеличения)

Компьютер Altair 8800
(кликнуть для увеличения)

Этот компьютер, созданный на базе процессора Intel 8080, получил удачную системную шину (позже она стала стандартом де-факто в виде шины S-100), открытость архитектуры, низкую стоимость и очень высокий уровень популярности. За короткое время для данного устройства энтузиастами-радиолюбителями были созданы платы расширения, превратившие его в полноценный компьютер с разнообразной периферией, а также был написан софт, среди которого был, например, интерпретатор языка Бейсик, разработанный Биллом Гейтсом, основателем вместе с Полом Алленом компании Microsoft.

После Intel 8080 последовали еще более совершенные, но и более сложные по внутренней микроархитектуре и производству модели процессоров. Среди них отдельного упоминания заслуживают Intel 8085 (1976 г.), 8086 (1978 г.) и особенно модель 8088 (1979 г.), ставшая “сердцем” персонального компьютера, разработанного специалистами компании IBM и получившего наименование IBM PC (фирменный номер модели — IBM 5150). Этот компьютер, выпущенный в 1981 г., стал образцом для подражания для многих фирм, а его открытая архитектура стала фактически отраслевым стандартом.

Компьютер IBM PC
(кликнуть для увеличения)

А примерно через год были выпущены совместимые c IBM PC компьютеры на процессоре Intel 8086.

Процессоры Intel 8086 и Intel Core i7-8086K
(кликнуть для увеличения)

Сравнение характеристик процессоров Intel 8086 и Intel Core i7-8086K
(кликнуть для увеличения)

Среди последующих процессоров широкую известность получили Intel 80286 (1982 г.), 80386DX (1985 г.), 80386SX (1988 г.), 80386SL (1990 г.), 80486DX (1989 г.), 80486SX (1991 г.), 80486DX2 и 80486SL (1992 г.), 80486DX4 (1994 г.), Intel Pentium и их все более совершенные потомки. С начала 90-х компания Intel является крупнейшим производителем процессоров для персональных компьютеров. Она внесла большой вклад в развитие компьютерной техники и  полупроводниковых технологий, которые развиваются в соответствии с Законом Мура. Согласно этому эмпирический закону каждые два года происходит переход на новую технология с уменьшением масштаба литографии. Это позволяет с той же периодичностью удваивать плотность полупроводниковых элементов на кристаллах микросхем (первые версии данного закона утверждали, что увеличение числа элементов на полупроводниковых чипах будет происходить каждый год, в дальнейшем — каждые 18 месяцев).

Стенд, посященный Закону Мура
(кликнуть для увеличения)

Макет предприятия
(кликнуть для увеличения)

Макет чистой комнаты
(кликнуть для увеличения)

Куски кремния высокой очистки

Выращивание будущей основы полупроводниковых чипов

Из этого блока будут нарезаны пластины

Стандартные пластины (вафли) разных лет и разного диаметра
(кликнуть для увеличения)

Остается добавить, что среди изделий Intel есть компоненты для встраиваемых систем, серверов, рабочих станций и, конечно, компактных настольных компьютеров, ноутбуков и ультрамобильных устройств.

Некоторые модели процессоров и микросхем их поддержки (чисетов), а также примеры созданных на их основе разнообразных компьютерных изделий представлены в Музее Intel.

Примеры процессоров Intel
(кликнуть для увеличения)

Вино, выпущенное в честь первых достижений Intel
(кликнуть для увеличения)

Этикетки вин
(кликнуть для увеличения)

Сувениры Intel
(кликнуть для увеличения)

Этикетки продуктов и технологий Intel
(кликнуть для увеличения)

Основные этапы Intel
(кликнуть для увеличения)

Будущее будет еще лучше и интереснее

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Более детально об архитектуре высокопроизводительных моделей Intel NUC на отдельной встрече специалистов Intel с представителями СМИ рассказал Дмитрий Летичевский.

Главной особенностью высокопроизводительных моделей Intel NUC являются процессоры со сравнительно мощными графическими средствами, специально разработанными компаниями Intel и AMD и получившими наименование Radeon RX Vega M. Конструктивно данные процессоры выполнены в виде небольшой платы.

На этой плате размещены три полупроводниковых кристалла. Это центральный процессор (CPU, Intel Core 8-поколения, 4 ядра и 8 потоков с частотой обработки до 4,2 ГГц, до 8 Мбайт кэш-памяти, встроенная графика Intel HD Graphics 630), графический процессор (GPU, Radeon RX Vega M, до 1190 МГц, до 24 вычислительных блоков) и видеопамять (HBM2, 4 Гбайт). Кристаллы CPU и GPU соединены шиной PCI 3.0 x8, а GPU и HBM2 соединены специальной высокоскоростной 1024-разрядной шиной, выполненной в виде отдельного миниатюрного кристалла и обеспечивающей скорость передачи данных до 204 Гбайт/с.

Семейство процессоров Intel Core 8-поколения с GPU состоит в настоящее время из пяти моделей: i7-8809G, i7-8709G, i7-8706G, i7-8705G, i5-8305G. Все они содержат в своей архитектуре и GPU, и традиционные встроенные графические средства. Отличаются указанные модели только тактовыми частотами CPU, размерами кэш-памяти (6 Мбайт у i5-8305G, у остальных — 8 Мбайт) и вариантами GPU. Модели i7-8809G и i7-8709G снабжены более мощным GPU Radeon RX Vega M GH (24 вычислительных блоков, 64 пикселей за такт), остальные — GPU Radeon RX Vega M GL (20 вычислительных блоков, 32 пикселей за такт).

Указанные решения могут найти применение в разных компьютерных системах, но уже сейчас в номенклатуре изделий Intel присутствуют созданные на базе процессоров Intel Core i7-8809G и Intel Core i7-8705G комплекты Intel NUC8i7HVK и Intel NUC8i7HNK.

Снабженные высокоскоростными модулями памяти (до 32 Гбайт DDR4-2400) и твердотельными накопителями (M2 SSD) указанные комплекты благодаря своим процессорам и многообразию проводных и беспроводных интерфейсов способны стать основой компактных и сравнительно мощных компьютерных систем. Эти системы  могут успешно решать и широкий спектр геймерских проблем, и задачи мультимедиа, и открыть многочисленным пользователям дверь в мир VR и MR.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

Intel Innovation Day — это новый расширенный формат Intel Channel Day, ориентированный на партнеров, коллег и дистрибьюторов корпорации Intel в лице руководителей предприятий, менеджеров по маркетингу, технических специалистов, продавцов. Основная цель — ознакомление присутствовавших с новейшими технологиями и тенденциями, планами выпуска продуктов Intel. В Дне Инноваций в СПб, приняли участие десятки копаний, среди которых OCS, ELKO, Merlion, 3Logic, MUST, Asus, Acer, Gigabyte, Kingston и др. Сессии были сконфигурированы по трем направлениям: Серверы и ЦОД, Настольные и мобильные ПК, Интернет вещей.

Выступающие специалисты подчеркнули, что стратегическими направлениями развития IT являются: искусственный интеллект (Artificial Intelligence — AI), пятое поколение мобильных сетей (5G), автономное вождение, системы виртуальной и смешанной реальности (Virtual reality — VR, Mixed Reality — MR). Кроме того, большое внимание уделяется развитию и поддержке направлению ЦОД и Интернета вещей.

Рассматривая перспективность AI, специалисты отметили, что этот сегмент может возрасти от $643,7 млн в 2016 г. до $36,8 млрд в 2025 г, и в ближайшие два года использовать AI будут 41% компаний. Практическое применение AI найдет, например, в распознавании речи, синхронном переводе, в локализации и позиционировании объектов, сегментации и классификации изображений.

Важным направлением является и автономное вождение. Так, в 2017 г. в Швеции — 100 автономных автомобилей, 40 машин с 4 уровнем автономности от Intel, BMW, Fiat Chrysler уже испытывается на дорогах разных стран. К 2030 г. такие автомобили проедут около 1,5 трлн км.

Развитие современных технологий и широкое их внедрение порождают огромные потоки цифровых данных, требующих оперативной их обработки. Помощь в обработке окажут не только технологии AI, но и перспективные системы, основанные на использовании новых процессоров и новых компонентов хранения информации.

Это могут быть, в частности, высокопроизводительные серверные процессоры Intel Xeon Scalable, в которых, вместо традиционной Ring Architecture с кольцевым доступом к компонентам процессора реализована Mesh Architecturе (mesh — решетка), которая обеспечивает низкие задержки сигналов и значительное увеличение скоростей передачи данных между ядрами, оперативной памятью и контроллерами ввода/вывода.

Для компьютерных систем широкого применения компания Intel предлагает  новые продукты и технологии, связанные с Intel Core i+, Kaby Lake G, Purley, Xeon Scalable, FPGA, а также настольные и мобильные решения на базе процессоров Intel Core 8-го поколения, предназначенные заменить своих предшественников. При этом были выпущены 4-ядерные модели не только для настольных ПК, но и для сегмента мобильных компьютеров. Снабженные такими процессорами, способными обрабатывать до 8 потоков с частотой работы ядер до 4,5 ГГц, мобильные системы демонстрируют уровни производительности, доступные ранее только настольным ПК.

Революционным является и новый тип энергонезависимой памяти, получившей наименование 3D XPoint, разработанной Intel в содружестве с Micron и обладающей высокими скоростями доступа и низкими задержками, с ресурсом, значительно превышающим возможности NAND и 3D NAND.

Память 3D XPoint нашла воплощение в моделях изделий Intel Optane. Это и мощные варианты накопителей Intel Optane SSD DC P4800X, предлагаемые для серверного рынка, и накопители Intel Optane SSD 900P/905P для энтузиастов, и специальные кэширующие ускорители Intel Optane Memory, обеспечивающие увеличение скоростных характеристик дисковых подсистем в ряде задач более чем в два раза. Несмотря на высокий потенциал памяти 3D XPoint, продолжается выпуск и улучшение накопителей SSD со ставшей уже традиционной флэш-памятью 3D NAND. На основе этой памяти компания Intel предлагают емкие и производительные модели: профессиональный уровень представлен изделиями Pro 7600p, Pro 7000p, Pro 6000p, Pro 545s,  потребительский уровень — 760p, 700p, 660p, 600p, 545s.

В добавление к этому компания Intel предлагает рынку новые компьютерные системы, представленные в разнообразных форм-факторах и ориентированные на разные сферы применения. Такими изделиями компания Intel и ряд ее крупных партнеров считают Compute Card, решения 2-в-1, моноблоки, Intel NUC и др. Несмотря на компактные размеры, ряд моделей могут составить конкуренцию традиционным настольным компьютерам.

Необходимо отметить, что перспективные высокопроизводительные компьютерные архитектуры, эффективные технологии обработки данных и новейшие компоненты способствуют дальнейшему развитию перспективных IT-направлений, к которым относятся системы виртуальной реальности. По прогнозу экспертов уже к 2020 году рынок систем и изделий VR может превысить $143 млрд. При этом соответствующие  технологии и устройства будут использоваться не только для целей досуга, но и в промышленности, симуляторах, медицине, образовании и других областях. Один из примеров разработки системы VR привели специалисты компании КРОК.

Специалисты компаний КРОК и Intel рассказали о реализации совместного проекта «Виртуальная копии зала Юпитера Государственного Эрмитажа».

В процессе работы разработчики столкнулись со многими проблемами, связанными как с вопросами качественной фото- и видеосъемки объектов, так и с проблемами оптимальной обработки больших объемов информации с целью уменьшения файлов VR при сохранении необходимого качества 3D-изображений, обеспечивающего высокий уровень реалистичности объектов в пространстве VR. Обработка исходной информации осуществлялась с помощью мощных  компьютерных систем (многоядерные Intel Xeon Platinum, ОЗУ 160 Гбайт, HDD 4 Тбайт).

Благодаря использованию специальных алгоритмов оптимизации в процессе обработки удавалось уменьшать количество исходных 160 млн полигонов каждого объекта съемки до примерно 120 тыс. Это позволило существенно уменьшить объем файлов VR и снизить требования к аппаратно-программным средствам компьютеров пользователей: процессор — Intel Core i5+; GPU — NVIDIA GeForce GTX 970, AMD Radeon R9 290 или лучше; ОЗУ — 8+ Гбайт; видео выход — HDMI 1.4, DisplayPort 1.2 или более поздняя версия; USB-порт — 3 USB 3.0; ОС — Windows 7 SP1, Windows 8.1, Windows 10. Данные характеристики соответствуют сравнительно мощным настольным компьютерам.

Однако, как оказалось, в номенклатуре сверхкомпактных Intel NUC с процессорами Intel Core 8-поколения уже присутствуют модели, удовлетворяющие указанным требованиям. Часть информации была озвучена в секционных докладах.

В следующей части  данной статьи – об архитектуре высокопроизводительных моделей Intel NUC.
    

>>    Часть 2