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) 

Для сектора игровых мобильных и стационарных компьютерных систем соответствующие варианты мониторов выпускают многие производители. Свои варианты предлагает и такая известная на российском рынке компания, как Haier. В качестве примера можно привести игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L. Данная модель снабжена 27-дюймовой матрицей с разрешением Full HD и частотой обновления изображения до 165 Гц. В дополнение к этому данное изделие обладает расширенным функционалом, существенно увеличивающим возможности геймеров в современных играх.

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L (далее — монитор LF27F165L) поставляется в коробке из плотного картона светло-коричневого цвета (рис. 1). На ее поверхности размещены логотип, наименования бренда и серии, а также традиционные эмблемы условий транспортировки, хранения и утилизации. Данная коробка снабжена небольшой пластиковой ручкой. Это повышает удобство переноски комплекта монитора, особенно учитывая его солидный вес, составляющий почти 10 кг, а также значительные габариты упаковки.

В комплект поставки указанного устройства входят (рис. 1 - рис. 3):

• монитор LF27F165L,
• подставка,
• основание,
• адаптер питания 48 Вт, обеспечивающий на выходе 12 В и ток до 4 А,
• электрический кабель для адаптера с вилкой европейского стандарта,
• кабель Display Port 1,5 м с полноразмерными вилками,
• шпильки для крепления VESA,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 1.  Комплект монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Список компонентов комплекта 

Сборка и подключение игрового монитора LF27F165L осуществляется без использования каких-либо инструментов. Изделие выполнено в безрамочном дизайне (трехсторонний). Подставка и основание, входящие в комплект, обеспечивают устойчивое положение монитора на столе и предусматривают возможность регулировки высоты и изменение угла наклона и поворота. Действительно, конструкция предусматривает регулировку по высоте в диапазоне 90 мм, поворот влево-вправо на 45 градусов, изменение угла наклона от -5 до +15 градусов. Регулируемый стенд монитора позволяет удобно настроить рабочее место под различные сценарии использования. Возможен также поворот экрана на 90 градусов, что позволяет показвать картинки на экране в «портретном режиме». А еще конструкция монитора допускает возможность его фиксации на стене при помощи кронштейна VESA 75 х 75 мм.

Внешний вид монитора приведен на рис. 3, основные параметры представлены в таблице 1.

Рис. 3.  Внешний вид монитора LF27F165L

Таблица 1. Основные технические характеристики
монитора LF27F165L

В следующей части  данной статьи — о технологиях и конструкции монитора

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 
 

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

Проводная игровая аудиогарнитура H31 (далее — гарнитура H31) поставляется в относительно небольшой картонной коробке (рис. 1). На ее поверхности традиционно размещены логотип, наименования бренда и модели, а также некоторые ее характеристики.

Рис. 1.  Коробка с комплектом гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В состав комплекта входят (рис. 2, рис. 3):

• тщательно упакованная аудиогарнитура H31 (рис. 2),
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 2.  Упакованная гарнитура H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Комплект гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Гарнитура H31 подходит к ноутбукам и десктопам с портами USB 1.1 / USB2.0 / USB 3.0. Подключается к компьютеру через его порт USB. 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 гарнитуры H31 представлен на рис. 4, основные параметры приведены в таблице 1.

Рис. 4.  Гарнитура H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры гарнитуры H31 

В аппаратно-программных средствах гарнитуры H31 специалисты реализовали технологию виртуального объемного звука 7.1. Эта технология обеспечивает в наушниках «объемный звук, который автоматически отсекает шум и отвлекающие факторы». Это помогает геймеру определить местонахождение противника и повысить шансы на успех в игре.

Для усиления внешнего эффекта они добавили многоцветную динамическую подсветку «Breathing». Эта подсветка, действительно, симпатична и создает особую игровую обстановку.

Адаптивная конструкция гарнитуры H31 имеет плавающее оголовье для комфортной посадки без лишнего давления. При этом звуковые драйверы диаметром 50 мм обеспечивают хороший звук. Дополненные мягкими амбушюрами они обеспечивают комфорт пользователю даже при длительном использовании данного устройства. 

Гарнитура H31 дополнена чувствительным микрофоном с шумоподавлением. Этот микрофон снабжен гибким креплением, благодаря чему можно быстро и удобно настроить его под себя. Остается добавить, что микрофон снабжен внутренним светодиодом, что не только красиво, но и удобно. Особенно удобен подсвеченный микрофон в условиях низкой освещенности.

С элементами гарнитуры H31 можно ознакомиться на рис. 5.

Рис. 5.  Комплект гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В заключение необходимо добавить, что пользоваться аудиогарнитурой Thunderobot H31 удобно не только в играх, но и в программных приложениях, работа которых требует голосового общения. В качестве примеров можно привести Skype, Telegram, WhatsApp. С подобными приложениями аудиогарнитуры являются полезными и востребованными инструментами.

Адрес этой статьи:

•  2.  Thunderobot H31: гарнитура для игр. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/thunderobot-h31-garnitura-dlya-igr/ 

Сокращенная версия данной статьи: 

• 1.  Игровая гарнитура Thunderobot H31. / “Компьютер Mouse”. 2024, №2, с.9-10

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot.ru

 

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

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 1

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

Дизайн корпуса мыши ML702 — симметричный. Это позволяет успешно пользоваться устройством как правой, так и левой рукой. Материал корпуса мыши — Soft-touch пластик. Цвет подсветки — RGB. Данная модель имеет семь программируемых элементов управления (кнопок). Это позволяет настраивать/перестраивать устройство под конкретные задачи для эффективного их решения.

Передача данных между мышью ML702 и управляемым с ее помощью компьютером осуществляется двумя способами. Первый — беспроводной способ по радиоканалу 2,4 ГГц через комплектный миниатюрный USB-приемник. Второй — проводной способ через комплектный съемный 1,6-метровый кабель USB. При этом к мыши — USB-C, к компьютеру — USB-A с поддержкой USB 2 / USB 3. Максимальная частота опроса USB-шины составляет 1000 Гц.

Производитель сообщает, что мышь ML702 создана на основе чипа Pixart PAW 3104. Этот высокопроизводительный чип, используемый в схемотехнике ряда современных моделей мышей, поддерживает семь уровней настройки оптического разрешения. При этом максимальное значение этого параметра достигает 8000 dpi. Очевидно, что возможность выбора оптимального оптического разрешения повышает возможности и комфорт использования мыши. Очевидно, что использование высоких значений dpi позволяет повысить точность позиционирования курсора. Это важно, например, во многих играх, а также в большинстве графических приложений.

Остается добавить, что переключение уровней разрешения осуществляется с помощью специальной кнопки. Она расположена на верхней поверхности мыши (рис. 2 – рис. 4, рис. 6). Для удобства пользователей эта операция сопровождается соответствующим изменением цвета подсветки. Связь значений DPI и цветов подсветки показана в таблице 2.

Таблица 2. Значения DPI и цвета подсветки 

Конечно, внутренние компоненты мыши требуют адекватного энергопитания, а оно в автономном режиме работы осуществляется от встроенного аккумулятора емкостью 1000 мА*ч. При этом за текущим уровнем заряда можно следить с помощью специального индикатора. Этот индикатор, расположенный на верхней поверхности мыши, представлен четырьмя светодиодами (рис. 4). Анализ показаний очень прост: больше горящих светодиодов — выше уровень текущего заряда.

Рис. 4. Индикаторные светодиоды мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Восполнение энергии аккумулятора осуществляется от порта USB 3 или USB 2 с помощью комплектного кабеля (рис. 1). Этот кабель подключается вилкой USB-A к порту USB 3 / USB 2 компьютера или подходящего зарядного устройства, другим — к мыши, имеющей в переднем торце соответствующий разъем типа USB-C (рис. 5). При этом во время выполнения зарядки встроенного аккумулятора мышью можно пользоваться по ее прямому назначению. Но это производится уже в проводном режиме.

Конечно, для пользователей важно, что возможность использования проводного режима позволяет продолжить игру/работу даже при полном разряде внутреннего аккумулятора.

Рис. 5. Разъем мыши ML702

В следующей части  данной статьи — об управлении энергопотреблением мыши и краткое заключение

 
(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 
 

 >>    Часть 2 
  

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

Рассматриваемый ноутбук Thunderobot 911 Plus G2 Max укомплектован предварительно установленными программами, облегчающими настройку и эксплуатацию данной высокопроизводительной системы. Среди них, например, операционная система Windows 11 Pro и версия Microsoft Office (по-видимому триал-версия). Кроме того, установлены демонстрационные игровые программы, средства настройки видеоподсистемы и ряд других программ. А еще в комплекте программного обеспечения присутствует интересная и весьма полезная фирменная утилита Control Center 3.0. С помощью этой утилиты пользователь может задавать режимы работы ноутбука и его системы охлаждения электронных компонентов.

Рис. 14. Главная страница утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На главной странице утилиты Control Center 3.0 (рис. 14) находятся иконки шести функциональных блоков. Они позволяют выбрать следующие режимы:

• “Power Modes” — уровень производительности компьютерной системы,
• “FlexiKey” — переназначение клавиш,
• “LED Keyboard” — режимы подсветки клавиатуры,
• “GPU Overclocking” — режимы разгона (overclocking) GPU,
• “Fan Speed Control” — установка скоростей вращения вентиляторов,
• “Preference” — дополнительные опции.

Рис. 15. Страница “Power Modes” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Выбор блока “Power Modes” (стр. 14) обеспечивает доступ к выбору одного из четырех режимов мощности компьютерной системы (рис. 15):

• «Производительность»,
• «Энергосбережение»
• «Развлечения»,
• «Тихо».

Рис. 16. Страница “FlexiKey” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В блоке “FlexiKey” (стр. 14) пользователю предоставляется возможность назначить клавишам клавиатуры и кнопкам мыши желаемые функции, отличные от стандартных (стр. 16).

Рис. 17. Страница “LED Keyboard” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

С помощью “LED Keyboard” (стр. 14) фирменной утилиты Control Center 3.0т можно выбрать любой из более десятка доступных цветов (стр. 17). Кроме того, можно установить необходимую яркость из четырех возможных уровней (стр. 17). Кстати, если не печатать на клавиатуре в течение примерно 30 секунд, то подсветка автоматически выключается. Имеется возможность установки времени ее отключения по таймеру (стр. 17).

Рис. 18. Страница ”GPU Overclocking” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Блок “GPU Overclocking” (стр. 14) ориентирован на любителей разгона (overclocking). В этом разделе пользователь ноутбука может менять режимы работы GPU в лице Nvidia GeForce RTX 4060 Laptop GDDR6 8 Гбайт. Можно осуществлять независимой разгон ядра и памяти при контроле температуры GPU (стр. 18).

Рис. 19. Страница ”Fan Speed Control” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В “Fan Speed Control” (стр. 14) задаются режимы работы средств поддержки оптималных температурных режимов в лице встроенных вентиляторов кулеров. Управление скоростью их вращения осуществляется в трех возможных вариантах (стр. 19):

• “Автоматический”,
• “МАКСИМУМ”,
• “Ручной”.

В режиме “Автоматический” работа кулерных вентиляторов задается встроенными датчиками. В режиме “МАКСИМУМ” значения скоростей вращения вентиляторов устанавливаются максимальными и не зависят от показаний датчиков. В режиме “Ручной” пользователь сам в ручном режиме задает значения скоростей вращения вентиляторов кулеров.

Рис. 20. Страница “Preference” утилиты Control Center 3.0
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В “Preference” (стр. 14) можно установить пределы зарядки аккумулятора (стр. 20). Кроме того, можно изменить функции некоторых клавиш клавиатуры (стр. 20), а также включить фильтр (стр. 20) синего света с целью снижения негативного воздействия экрана дисплея на глаза.

В следующей части  данной статьи — заключение

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

>>    Часть 4 
      

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 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ноутбуки

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

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

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

Мобильный компьютер Osborne 1
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Процессор

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

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

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

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

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

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

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

Оперативная память

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

Жесткий диск

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

Экран

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

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

Батарея

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

Клавиатура и указатель

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

Внешние интерфейсы и разъемы

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

В следующей части  данной статьи — примеры моделей ноутбуков начала девяностых
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Настольные компьютеры

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

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

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

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

Процессор

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

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

Оперативная память

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

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

Диски

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

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

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

Системная шина

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

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

Приводы и интерфейсы

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

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

Видеосистема

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

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

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

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

Блок питания

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

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

В следующей части  данной статьи — о ноутбуках начала девяностых.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 6
 

Осторожно, радиация

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

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

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

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

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

Заключение

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

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

В статье были использованы материалы книг:

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

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 5
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки) 

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

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

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

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

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

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

Внутреннее устройство РИТЭГа

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

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

>>    Часть 7 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 4
 

Области использования термоэлектрических модулей

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

Космические генераторы

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

Рециркуляция отходящего тепла в промышленности

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

Автомобильная промышленность

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

Портативная электроника

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

Генерация тепла радиоактивными изотопами

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

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

В следующей части  данной статьи о РИТЭГах.
    

>>    Часть 6 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 3
 

Преимущества термоэлектрических модулей в генерации электрического тока

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

Термоэлектрогенератор ТГК-3 (СССР, 1953г.)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Об областях использования термоэлектрических модулей  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 5 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 2
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

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

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

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

Термоэлектрогенератор с преобразователем напряжения

Вариант схемы преобразователя, обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения

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

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

>>    Часть 4 
      

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 1
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

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

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

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

Упрощенная схема термоэлектрогенератора с биметаллическим модулем

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

Упрощенная схема термоэлектрогенератора с полупроводниковым модулем

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Введение

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

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

Принцип работы термоэлектрических модулей

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

Жан Шарль Пельтье

Томас Иоганн Зеебек

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

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

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

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 1 
  

Эффект Пельтье

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

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

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

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

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

Q_п = П ×·q,

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

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

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

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

Q = R ´ I² ´ t

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

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

Таблица 1. Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов

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

П = a × T,

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

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

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

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

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

Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников.

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

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

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

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

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

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

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

Структура полупроводникового термоэлектрического модуля представлена на рис. 5.

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

Примеры модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 

Итак, революционным прорывом многие считали появление дешевых оптических дисков (Compact Disc, CD, 1980 г.). Эти оптические диски (рис. 10) были специально созданы для  обеспечения длительного хранение информации. Их емкость быстро превысила начальные 650 Мбайт, быстро достигнув 700 Мбайт для CD (1982 г.), нескольких гигабайт для DVD (1996 г.), а в случае BD (Blu-ray Disc, 2006 г.) — до 100 Гбайт. Пример дисковода CD/DVD для десктопа — на рис. 11.

Рис. 10. Компакт-диск (CD)
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Дисковод CD/DVD
             (кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Конечно, среди оптических дисков появились разнообразные улучшенные варианты. Были созданы модели, как для одноразовой записи, так и для многоразовой, как однослойные, так и многослойные. Как результат, многие специалисты до сих пор рассматривают оптические диски в качестве оптимальных средств длительного хранения оцифрованной информации. Но как оказалось, не все так безоблачно. Дело в том, что оптические диски, особенно семейств CD и DVD, обладая многими положительными свойствами, имеют и ряд значительных ограничений. Так, например, как оказалось, производители этих носителей в своем стремлении уменьшить свои расходы так модифицировали и оптимизировали технологии и материалы, что надежность хранения информации снизилась весьма существенно. Более того, сроки надежного хранения цифровых данных часто не дотягивают даже до года, особенно в условиях повышенных уровней влажности, температуры, света. Действительно, пористая структура дешевого пластика не препятствует проникновению влаги, которая разрушает металлическую пленку информационного слоя. Процесс коррозии ускоряется в присутствии яркого света, особенно при наличии в его спектре ультрафиолетовой составляющей.

Параллельно с указанными средствами хранения информации развивались накопители на жестких магнитных дисках (Hard Disk Drive, HDD, жесткие диски). Модели ПК архитектуры IBM PC, появившиеся в начале 80-х годов, комплектовались HDD, емкость которых составляла 5 Мбайт. Сравнительно быстро число мегабайт увеличилось до 10, 20, 30, 40 и т. д. Многим в то время казалось, что этот рост ничем не ограничен, и емкость будет увеличиваться, но вскоре появились очень серьезные научные работы, в которых предсказывалось и убедительно обосновывалось, что рост емкости 3,5” HDD ограничится значениями 120-150 Мбайт. Объяснялось это существованием парамагнитного предела. Дело в том, что с уменьшением размеров магнитных доменов в условиях увеличения на дисках плотности магнитных дорожек возрастает вероятность произвольного изменения их состояния, связанного с их произвольным размагничиванием, перемагничиванием и т. п.

Однако благодаря появлению новых открытий, материалов, элементов и технологий указанный предел все время успешно отодвигается. В результате появляются все более совершенные модели HDD, в которых доступ к записанным данным осуществляется за время менее 20 мс, а емкость указывается уже в терабайтах даже в изделиях потребительского сектора. Расстояние же между головками и быстро вращающимися магнитными дисками исчисляется уже в нанометрах. При этом в последние годы вся механическая часть высокоемких HDD помещается в герметичные боксы, заполненные гелием. Гелиевая среда позволяет улучшить многие параметры, в частности, снизить сопротивление вращению дисков, что позволяет увеличить их число. В результате удалось выпустить накопители очень высокой емкости (рис. 12). Более того емкость некоторых старших моделей даже «перевалила» за значение 20 Тбайт.

Рис. 12. Высокоемкий жесткий диск
             (кликнуть мышью для увеличения картинки) 

В дополнение к сказанному необходимо отметить, что управление процессом записи на магнитные диски и последующее корректное чтение данных осуществляется с помощью очень сложной, высокоточной механики, а также сложной электроники. Кстати, электронная часть в HDD уже давно является, по сути, встроенным миниатюрным компьютером с очень сложным чипом, выполняющим функции процессора. В архитектуре накопителя он дополнен чипами оперативной памяти, специальной программой (прошивкой) в чипе энергонезависимой памяти и т.п. Остается добавить, что, кроме 3,5-дюймовых HDD, на рынке представлен также широкий спектр 2,5-дюймовых моделей, емкость которых в настоящее время ограничена сверху значением 5 Тбайт. Были еще HDD форматов 1,8” и 1”, но они не снискали широкого признания и были постепенно сняты с производства.

К сожалению, эти совершенные, но очень сложные по своему внутреннему устройству накопители уязвимы для ударных нагрузок и вибраций. Выход из строя (вместе с потерей накопленной информации) менее 1% HDD за время гарантийного периода, обычно пять лет, считается весьма хорошим результатом. Однако, к сожалению, нередко бывают серии моделей с результатами в разы хуже: и 5%, и 10%, и даже больше. При этом, чем выше плотность записи на магнитных дисках и чем больше дисков на шпинделе, тем, по-видимому, труднее обеспечить бесперебойную работу накопителя. Увы, хотя этот тип накопителей является очень востребованным и распространенным, он явно не идеален. Именно поэтому конструкторы и пользователи с энтузиазмом восприняли разработку чипов (1988 г.) и устройств на основе технологии флеш (1984 г.).

В качестве примера можно привести USB-флеш-накопители (USB-флешки или просто флешки), флеш-карты (SD, SDHC, SDXC) и, конечно, твердотельные накопители (Solid-State Drive, SSD). Но о принципах работы, достоинствах и недостатках, а также об особенностях эксплуатации и надежности будет рассказано в следующей статье о накопителях. 

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Можно ли долго хранить данные на SSD? 
• Можно ли долго хранить данные на SSD? / IT-Expert. 2022, №6 
• Накопители: от кассет до HDD. / Вы и ваш компьютер. 2022, №7, с.12-15

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 

Как уже упоминалось в предыдущей части статьи, магнитные ленты до сих пор остаются востребованными в крупных центрах обработки и хранения информации. Однако традиционные громоздкие катушки с лентами (бобины, рис. 6), нашедшие широкок распространение со времен IBM 360/370 (мейнфреймами IBM), постепенно уступают свое место более комактным преемникам.

Кстати, с указанными майнфреймами спользовались устройства с плотностью записи 32, 63 и 243 бит/мм (800, 1600 и 6250 бит/дюйм), что соответствовало емкости одной стандартной катушки ленты, соответственно, 20, 40 и 140 Мбайт. Наряду со стандартными катушками диаметром 267 мм (10,5 дюймов), содержащими 730 метров ленты, в ходу были также катушки уменьшенного диаметра 178 мм (7 дюймов), содержащие 183 метра ленты, но более компактные, помещавшиеся в обычную сумку.

Рис. 6. Катушка с магнитной лентой
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Следует отметить, что современные устройства, использующие магнитные ленты, помещенные в компактные кассеты (картриджи), по эксплуатационным параметрам выгодно отличаются от своих предшественников эры огромных ЭВМ. Достоинствами таких решений являются следующие характеристики: очень большая емкость, достигающая уже десятков терабайт, сравнительно низкая стоимость носителя, а также низкое энергопотребление систем большого информационного объема.

Стандарт первого поколения был выпущен в рамках LTO Program в 2000 году. Он предусматривал возможность хранения на одном ленточном картридже до 200 Гбайт информации в сжатом виде.

Картриджи текущего стандарта LTO-9 имеют «чистую» емкость 18 Тбайт и могут хранить до 45 Тбайт данных в сжатом виде. Скорость передачи достигает 1000 Мбайт/с (с учетом компрессии). Себестоимость хранения информации, по данным консорциума LTO, составляет менее $0,01/Гбайт.

В картриджах Fujifilm используется лента на основе феррита бария (BaFe, рис. 7). Покрытие формируется с использованием фирменной технологии NANOCUBIC. Компания заявляет о 50 годах стабильного хранения данных с использованием новой ленты.

Рис. 7. Картридж Fujifilm LTO-9 18 Тбайт (45 Тбайт)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Планируется, что с появлением LTO-10 емкость картриджа вырастет до 36 Тбайт, а объем хранимых в сжатом виде данных может достичь значения 90 Тбайт.

Аналогичные изделий выпустили компании HPE (рис. 8) и Quantum. Однако на этом развитие не остановилось. Участники консорциума LTO — компании HPE, IBM и Quantum — обнародовали дальнейшим план развития стандарта ленточных накопителей LTO Ultrium.

Рис. 8. Картридж HPE LTO-9 18 Тбайт (45 Тбайт)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ожидается, что технология будет совершенствоваться ещё как минимум пять поколений, то есть как минимум до LTO-14.

Картриджи 14-го поколения обеспечат объём до 576 Тбайт и 1,44 Пбайт соответственно. Это означает, что развитие ленточных технологий и продуктов в лице картриджей LTO и соответствующих устройств чтения/записи не останавливается (рис. 9).

Рис. 9. Эволюция стандартов картриджей
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Однако существенным недостатком этого метода является низкая скорость произвольного доступа к данным. Происходит это из-за последовательного доступа, так как лента должна прокрутиться к нужному месту, что иногда требует десятков секунд. При этом производительность сильно падает при увеличении количества одновременных запросов, особенно к неактивным кассетам. Кроме того, к недостаткам относятся сравнительно высокая стоимость устройства записи/чтения, а также весьма жесткие требованиях к условиям эксплуатации системы и условиям хранения носителей. Но все это важно для крупных центров и практически не актуально для небольших компаний и частных пользователей, нуждающихся в относительно недорогих, компактных средствах, обеспечивающих запись, чтение и надежное хранение информации.

В этих условиях многие считали революционным прорывом появление дешевых оптических дисков (Compact Disc, CD, 1980 г.). Они были специально созданы для  обеспечения длительного хранение информации. Однако об этой разработке, а также результатах ее эволюции —  в следующей части данной статьи. Там же — и о накопителях на жестких магнитных дисках (HDD).

Оптические и жесткие магнитные диски рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
   
   

Первым массовым носителем информации стала бумага. Столетия она использовалась для печатания картин, книг, альбомов и т. п. Но нашла она свое место и после появления механических и электронных устройств в виде рулонов перфолент и пачек перфокарт, с помощью которых осуществлялось кодирование и ввод информации в системах ее обработки. Конечно, бумага, как носитель информации, обладает многими достоинствами, однако не лишена она и ряда всем известных недостатков. Среди них не последнюю роль играет уязвимость к внешним воздействиям, а также проблемы, связанные с хранением. Поэтому нет ничего удивительного в том, что с повсеместным внедрением компьютерных средств обработки информации потребовались более удобные и надежные носители цифровых данных.

Одной из важнейших целей этой замены является, например, стремление повысить информационную плотность записи информации. Действительно, объем и масса  цифрового носителя существенно меньше аналогичных параметров бумажного эквивалента. Замена позволяет упростить и улучшить хранение, копирование и передачу информации. И, как результат, сделать ее более доступной для пользователей. Оставляя в стороне организационные проблемы, необходимо отметить, что на роль оптимальных носителей претендовали различные изделия высоких технологий.

Так, например, некоторое время в качестве носителей энергонезависимого хранения цифровых данных в компактных настольных компьютерных системах использовались компакт-кассеты (англ. Compact Cassette). При этом в промышленных, научных, образовательных и т. п. системах операции записи и чтения осуществлялись с помощью соответствующих устройств. В домашних же системах запись/чтение выполнялись с помощью обычных бытовых стационарных и мобильных магнитофонов с компакт-кассетами (рис. 1). Такие варианты были дешевой альтернативой существенно более дорогим тогда решениям, например, дисководам с гибкими дисками.

Рис. 1. Компакт-кассета
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Принятый и опубликованный в 1976 г. Kansas City standard предусматривал частотное кодирование. Логическому нулю соответствовали 4 периода колебаний с частотой 1200 Гц, единице — восемь периодов с частотой 2400 Гц. Каждый байт обрамлялся ведущим нулем и двумя замыкающими единицами, то есть расширялся до 11 знаков; коррекция ошибок не предусматривалась. В результате скорость записи и чтения данных была ограничена 27 байт/c (300 бод). Впоследствии скорость была повышена до 600, 1200 бод и выше. В зависимости от скорости записи на компакт-кассету мог поместиться разный объем данных. Для скорости в 2000 бод на одну сторону 90-минутной кассеты могло поместиться до 660 Кбайт информации. Использование более продвинутых методик модуляции в сочетании с улучшенными полосой пропускания и отношением сигнал/шум позволили значительно увеличить полезный объем и скорость записи стандартной кассеты.

Важно, что доступ к записанным цифровым данным на компакт-кассетах осуществлялся исключительно последовательно. Это требовало значительного времени для перемотки ленты и поиска необходимых участков. При этом запись новых данных сопровождалась  стиранием ранее записанной информации, и полная автоматизация была, как правило, невозможна. Кроме того, магнитные ленты не обеспечивали высокой надежности хранения данных. Они были подвержены постепенному стиранию магнитного слоя, требовали для хранения обеспечения определенных температурных и влажностных условий.

С удешевлением производства дискет компакт-кассеты постепенно вытеснялись в качестве основного средства хранения информации. Практически сразу после появления персональных компьютеров (PC, ПК) в качестве носителей стали использоваться пятидюймовые (5¼″) гибкие магнитные диски (от англ. floppy disk — гибкий диск) с информационной емкостью 360 Кбайт (разработка 1978 г.). Действительно, если 1 символ требует 1 байта, то емкости 360 Кбайт вполне достаточно для хранения, например, текстовой части диссертации или небольшой книги, или части большой. Правда, вот для иллюстраций и фотографий места уже недостаточно. Не решили этой проблемы и пятидюймовые диски двойной емкости — 720 Кбайт (1982 г, рис. 1). В дальнейшем прогресс сравнительно быстро привел к появлению трехдюймовых (3½″) гибких дисков емкостью 720 Кбайт (1984 г.), 1,44 Мбайт (1987 г., рис. 1), а также более дорогих и поэтому менее распространенных 2,88 Мбайт (1991 г.). Примеры дискет 3½″ и 5¼″ представлены на рис. 2, дисковода гибкого диска 3½″ для десктопа —  на рис. 3.

Рис. 2. Гибкие диски 3½″ и 5¼″
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3. Дисковод для диска 3½″
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Кстати, чтобы инсталлировать простейшую операционную систему MS-DOS, управляемую вводом посредством клавиатуры соответствующих команд в режиме диалога, требовалось порядка десятка дисков 1,44 Мбайт. Хранить такие диски рекомендовалось в сухом и прохладном месте, иначе возникала проблема с чтением записанной информации. Не шло им на пользу и интенсивное их использование, так как рабочий слой дисков постепенно стирался головкой, осуществляющей запись/считывание. А еще данные диски были подвержены попаданию пыли, которая при вставке носителя в дисковод могла попасть под магнитную головку и вызвать необратимое повреждение магнитного покрытия, что нередко и происходило. Словом, жизненный срок гибких магнитных дисков был весьма короток, часто составляя всего несколько недель, а иногда даже несколько дней.

На смену претендовали несколько разработок, например, дискеты Iomega Zip (1994 г.). Они, по сути, являлись модернизацией 3,5” дискеты. Но стоимость дискет Iomega Zip и стоимость соответствующих дисководов были сравнительно высокими. Кроме того, емкостные и эксплуатационные характеристики оказались недостаточными для длительного доминирования на рынке, хотя были выпущены диски емкостью 100, 250, 750 Мбайт. Примеры дискеты и дисковода Iomega Zip представлены на рис. 4.

Рис. 4. Дискета и дисковод Iomega Zip
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

По тем же причинам не смогли на долгое время закрепиться на рынке и магнитные диски с лазерным позиционированием головок, например, LS-120 с емкостью до 120 Мбайт (рис. 5).

Рис. 5. Диск LS-120 120 Мбайт
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Конечно, есть еще и магнитные ленты, которые все еще остаются востребованными в крупных центрах обработки и хранения информации, но об этом в следующей части статьи.

Некоторые характеристики ленточных систем хранения данных рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

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 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 
 

 >>    Часть 1 
  

Возможности основных подсистем мини-ПК Intel NUC8i7INН были оценены в процессе тестирования. Его конфигурацию составляют следующие основные компоненты (рис. 3):

• Процессор — Intel Core i7-8565U (литография 14 нм, микроархитектура Whiskey Lake, 4 физических ядра, работающих c 8 потоками, базовая частота — 1,8 ГГц, частота в режиме Turbo Boost — 4,6 ГГц, кэш 8 Мбайт, TDP 15 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC8i7INB,
• Графическая подсистема — AMD Radeon 540X,
• Оперативная память — 8GB LPDDR3-2133 1.2V,
• Дисковая подсистема — 2.5″ HDD 1TB + M.2 Intel Optane Memory M10 16GB,
• Блок питания — внешний компактный блок PA-1900-32 (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 4,74А, 90W max),
• Операционная система — ОС Microsoft Windows 10 Home 64-bit.

Рис. 3. Конфигурация мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Основные характеристики процессора и видеоадаптера приведены на рис. 4 и рис. 5.

Рис. 4. Характеристики процессора мини-ПК NUC8i7INH

Рис. 5. Характеристики видеоадаптера мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 6 приведена оценка производительности процессора мини-ПК Intel NUC8i7INН, выполненная программой CPU-Z. А в таблице 3 приведены результаты тестирования процессоров Intel Core i7-8565U и Intel Core i7-7567U, а также видеосредств (по тестам PassMark Software, численные оценки зависят от версии тестового пакета, версий ОС, драйверов, BIOS).

Рис. 6. Оценка производительности процессора мини-ПК NUC8i7INH
            программой CPU-Z

Tаблица 3.    Оценки производительности
процессоров и видеосредств мини-ПК NUC

На рис. 7 приведена оценка производительности подсистемы оперативной памяти мини-ПК Intel NUC8i7INН, выполненная программой AIDA64.

Рис. 7. Оценка подсистемы оперативной памяти
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

За энергонезависимое хранение информации отвечает дисковая подсистема, представленная, как уже отмечалось выше, 2,5-дюймовым HDD 1TB. Его возможности улучшены использованием модуля M.2 Intel Optane Memory M10 16GB, обеспечивающим кэширование операций чтения и записи.

Память Intel Optane является интеллектуальным адаптивным ускорителем системы для компьютеров с современными процессорами, начиная с Intel Core 7-го поколения. Использование в компьютерах такой памяти обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Оценка емкостных параметров данной дисковой подсистемы (2,5″ HDD 1TB + M.2 Intel Optane Memory M10 16GB), выполненная стандартными средствами ОС Microsoft Windows 10 Home 64-bit, представлена на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры дисковой подсистемы

Для оценки производительности дисковой подсистемы использовались программы CrystalDiskMark, ATTO Disk Benchmark, AS SSD Benchmark. Результаты их работы приведены на рис. 9 – рис. 11.

Рис. 9. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 10. Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark

Рис. 11. Оценка скоростных параметров, выполненная AS SSD Benchmark

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory M10 16GB значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, как в последовательных, так и в случайных операциях. Особенно сильно это сказывается на часто используемых файлах, размещенных в конце дискового пространства HDD, где скорости последовательных операций падают практически всегда в два раза.

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанном модуле файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. При этом доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы. Их размеры много меньше информационного пространства даже младшей модели, используемой в мини-ПК Intel NUC8i7INН. Именно это обстоятельство и объясняет высокую эффективность связки HDD и Intel Optane Memory в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули обеспечат еще более впечатляющие результаты, особенно в случае замены дисков более скоростными моделями. Все сказанное выше означает, что подобные средства ускорения действительно способны улучшать скоростные возможности системных накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей.

В заключение необходимо отметить, что полученные результаты тестирования подтверждают сравнительно высокую производительность подсистем мини-ПК Intel NUC8i7INН. С учетом проводных и беспроводных интерфейсов это обеспечивает возможность решения широкого круга задач.
  

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1

Сокращенная версия статьи представлена по адресу:
https://pcnews.ru/top/articles/week/mini_pk_intel_nuc8i7inhja-936484.html

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — жесткие диски или HDD). Данные устройства обладают высокой емкостью и сравнительно низкой стоимостью хранения информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно меньше, а  стоимость хранения информации в несколько раз больше. Правда, следует отметить, что скоростные параметры у SSD все-таки выше, что делает их привлекательными для применения в качестве системных дисков. Однако использование специальных аппаратно-программных средств, основу которых составляют специальные адаптивные ускорители, позволяют HDD успешно соперничать c SSD не только по емкости и стоимости хранения информации, но во многих случаях даже по скоростным характеристикам.

В качестве таких ускорителей целесообразно использовать модули Intel Optane Memory, созданные на основе энергонезависимой памяти 3D XPoint. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем дисковых подсистем для компьютеров с 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. Однако 32-гигабайтная модель, получившая наименование MEMPEK1W032GA (далее — Intel Optane Memory 32GB, рис. 1), обладает лучшими скоростными параметрами. Основные характеристики Intel Optane Memory 32GB приведены в таблице 1.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 1.  Модуль Intel Optane Memory 32GB

Таблица 1. Основные параметры Intel Optane Memory 32GB

Модуль ускорителя Intel Optane Memory 32GB выполнен в стремительно набирающем популярность форм-факторе M.2 с размерами 80,0 × 22,0 мм и односторонним монтажом электронных элементов на плате из стеклотекстолита синего цвета.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данное устройство можно использовать (на сайте Intel имеется соответствующий pdf-файл с подробной инструкцией) в компьютерах с материнскими платами, снабженными процессорами Intel Core 7-го или более нового поколения, разъемом M2 с интерфейсом PCIe NVMe 3.0 x2, с установленными ОС Windows 10 64-bit, а также драйверами аппаратных средств ПК и пакетом SetupOptaneMemory, которые скачиваются с сайта Intel.

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

В качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

В качестве системного диска в операциях тестирования использовался низкоскоростной 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS (640 Гбайт, SATA-II, 5400 об/мин, кэш 8 Мбайт). На этот накопитель, кроме операционной системы Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit были установлены с сайта Intel все полагающиеся драйверы. Модуль Intel Optane Memory 32GB был включен в систему через штатный разъем M.2 материнской платы Intel NUC7i7BNB. Управление этим модулем в процессе тестирования, результаты которого приведены ниже, осуществлялось с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000, установленной запуском файла SetupOptaneMemory.exe.

Рассматривая возможности модуля Intel Optane Memory 32GB, необходимо отметить, что возможны два варианта его использования: в качестве твердотельного накопителя M.2 SSD 32GB или в качестве ускорителя системного накопителя. В данном случае роль системного накопителя исполнял кратко описанный ранее 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS.

На рис. 2 – рис. 5 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, состоящей из HDD ST9640320AS и модуля Intel Optane Memory 32GB, используемого как отдельный накопитель M.2 SSD 32GB.

Рис. 2.  Дисковая подсистема в режиме двух накопителей

Рис. 3.  Емкостные характеристики двух накопителей

Рис. 4. Оценка скоростных параметров HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 5. Оценка параметров HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для использования адаптивного ускорителя (модуля Intel Optane Memory 32GB) в качестве ускорителя системного накопителя (HDD ST9640320AS) требуется объединить эти устройства в единую систему, то есть создать из них единый накопитель. Как отмечалось выше, это осуществляется с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000. Для выполнения указанного объединения требуется одноразовый запуск данной утилиты, после чего о ее существовании можно забыть, по крайней мере, до того момента, когда потребуется разделить ускоритель (Intel Optane Memory 32GB) и ускоряемый накопитель (HDD ST9640320AS). Результат работы этой утилиты, обеспечившей объединение указанных ускорителя и жесткого диска, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Объединение Intel Optane Memory 32GB и HDD

На рис. 7 – рис. 9 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, в которой модуль Intel Optane Memory 32GB используется как ускоритель жесткого диска HDD ST9640320AS.

Рис. 7. Дисковая подсистема в режиме ускорения HDD

Рис. 8. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 9. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для удобства анализа некоторые результаты проведенного исследования скоростных возможностей HDD без ускорителя и HDD с ускорителем приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования HDD

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory 32GB, используемый в режиме ускорителя, значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, как в последовательных, так и в случайных операциях. Особенно это сказывается на часто используемых файлах, размещенных в конце дискового пространства HDD, где скорости последовательных операций падают практически всегда в два раза.

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанных модулях файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. При этом для модуля, выбранного для тестирования, можно дополнительно отобрать файлы и в ручном режиме с помощью упомянутой выше утилиты. По сути, для этих файлов модуль ускорителя превращается в SSD. Более того, в операциях чтения он демонстрирует характеристики высокоскоростного SSD.

Очевидно, что доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. К сожалению, этого пространства в ряде случаев недостаточно для кэширования некоторых файлов. Так, например, это касается объемных файлов, чей размер больше размеров отведенного пространства кэширования. При работе с такими файлами на времена выполнения операций чтения и операций записи будут оказывать существенное влияние скоростные характеристики ускоряемого диска.

Именно поэтому в случае необходимости частой работы с объемными файлами целесообразно использовать все-таки скоростные модели дисков … и/или высокоемкие ускорители, как например, модели с 32GB или даже 64GB, 128GB и т. д.

Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы, размеры которых много меньше информационного пространства даже младшей модели ускорителя. Именно это обстоятельство и объясняет высокую эффективность связки HDD и Intel Optane Memory 32GB в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули в связке со скоростными моделями дисков, как это уже отмечалось, обеспечивают еще более впечатляющие результаты.

Все сказанное выше означает, что подобные средства действительно способны улучшать скоростные возможности системных накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей. При этом программное подключение и отключение ускорителя, осуществляемых утилитой Intel Optane Memory 16.8.1000 (или более поздние варианты этой утилиты), не требует перестановки системного и прикладного ПО, инсталлированного на HDD. Для многих пользователей это обстоятельство может стать преобладающим фактором выбора подобного решения вместо традиционной замены системного HDD на SSD. Действительно, такая замена требует либо переустановки системного и прикладного ПО, либо проведения операций клонирования. Это не внушает оптимизма большинству пользователей компьютеров. Связано это с тем, что переустановка требует значительного времени и наличия установочных программных модулей с ключами и инструкциями; клонирование — соответствующих специализированных программ клонирования и опыта проведения подобных операций, а нередко еще и дополнительных аппаратных средств.

Однако, оценивая открывающиеся перспективы ускорения работы HDD, необходимо отметить одну особенность, которую следует учитывать при выборе и эксплуатации указанного решения. Дело в том, что извлечение модуля из разъема M.2 без предварительного программного его отключения с помощью упомянутой утилиты вызывает неустранимый сбой системы, сопровождающийся сообщением об отсутствии ОС. Возврат же этого (именно этого экземпляра!) модуля в разъем M.2 возвращает полную работоспособность. Увы, это свидетельствует об уязвимости связки HDD и ускорителя. Но, учитывая очень высокую надежность модулей Intel Optane Memory Series, вероятность сбоев весьма низкая. По крайней мере, эта вероятность принципиально ниже, чем в случае традиционных SSD, созданных по технологиям NAND и 3D NAND.

В заключение остается напомнить, что все указанное выше касается не только 2,5-дюймовых, но и 3,5-дюймовых жестких дисков настольных систем с аппаратно-программными средствами, совместимыми с модулями Intel Optane Memory. В качестве же приятного и полезного бонуса для настольных компьютеров с топовыми моделями жестких дисков можно получить системы очень большой емкости с очень высокими скоростными возможностями. Это жожет быть, например, HDD 14 Тбайт, работающий благодаря ускорителю с отобранными файлами (отобранными в автоматическом и ручном режимах) со скоростью SSD для широкого спектра задач. При этом, как это уже упоминалось, эффект ускорения будет тем выше, чем больше емкость используемого модуля Intel Optane Memory Series или аналогичного устройства.

Сокращенная версия статьи опубликована:
https://pcnews.ru/articles/32_gigabajtnyj_uskoritel_zestkih_diskov-898247.html

Дополнительные материалы:
https://www.rudometov.com/uskoritel-zhestkih-diskov-1/

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Для удобства анализа некоторые результаты тестирования HDD без ускорителя и HDD с ускорителем приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования HDD

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA), используемый в режиме ускорителя, значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, штатные параметры которого явно не отличаются высокими значениями. Что же касается использования более скоростных моделей HDD с магнитными дисками 7200 об/мин, то они в такой конфигурации демонстрируют еще лучшие результаты. Это касается и операций чтения, и операций записи, как в последовательных, так и в случайных операциях.

А еще, как показало дальнейшее исследование, более емкие (к сожалению, и более дорогие) модули Intel Optane Memory Series обеспечивают еще большее ускорение операций HDD. Так, например, величина ускорения последовательных операций HDD с модулем Intel Optane Memory 32GB (MEMPEK1W032GA), внешний вид которого представлен на рис. 16, примерно в полтора раза больше, чем при использовании модуля Intel Optane Memory 16GB. Связано это с тем, что скоростные параметры более емкого модуля существенно выше еще и при существенно более низких значениях задержек.

Рис. 16. Модуль Intel Optane Memory 32GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанных модулях файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. Очевидно, что доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. К сожалению, этого пространства в ряде случаев недостаточно для кэширования некоторых файлов. Так, например, это касается объемных файлов, чей размер больше размеров отведенного пространства кэширования. При работе с такими файлами на времена выполнения операций чтения и операций записи будут оказывать существенное влияние скоростные характеристики ускоряемого диска. Именно поэтому в случае необходимости частой работы с объемными файлами целесообразно использовать все-таки скоростные модели дисков … и/или высокоемкие ускорители.

Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы, размеры которых много меньше информационного пространства даже младшей модели линейки Intel Optane Memory Series. Именно это обстоятельство и обусловливает высокие скоростные показатели связки HDD и Intel Optane Memory 16GB, значительно, многократно, увеличивая производительность дисковой подсистемы в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули, как это уже отмечалось, обеспечивают еще более впечатляющие результаты.

Все сказанное выше означает, что подобные средства действительно способны улучшать скоростные возможности накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей.

И что особенно важно, программное подключение и отключение ускорителя, осуществляемых утилитой Intel Optane Memory 16.8.1000, не требует перестановки системного и прикладного ПО, инсталлированного на HDD. И это, пожалуй, важное, интересное и полезное обстоятельство в использовании ускорителей Intel Optane Memory Series. Для многих пользователей это обстоятельство может стать преобладающим фактором выбора подобного решения вместо традиционной замены системного HDD на SSD. Действительно, такая замена требует либо переустановки системного и прикладного ПО, либо проведения операций клонирования, что не внушает оптимизма большинству пользователей компьютеров.

Однако, оценивая открывающиеся перспективы ускорения работы HDD, необходимо отметить одну особенность, которую следует учитывать при выборе и эксплуатации указанного решения. Дело в том, что извлечение модуля из разъема M.2 без предварительного программного его отключения с помощью упомянутой утилиты вызывает неустранимый сбой системы, сопровождающийся сообщением об отсутствии ОС. Возврат же этого (именно этого!) модуля в разъем M.2 возвращает полную работоспособность. Увы, это свидетельствует об уязвимости связки HDD и ускорителя. Но, учитывая очень высокую надежность модулей Intel Optane Memory Series, вероятность сбоев весьма низкая. По крайней мере, эта вероятность принципиально ниже, чем в случае традиционных SSD, созданных по технологиям NAND и 3D NAND.

В заключение остается напомнить, что все указанное выше касается не только 2,5-дюймовых, но и 3,5-дюймовых жестких дисков настольных систем с аппаратно-программными средствами, совместимыми с модулями Intel Optane Memory. В качестве же приятного бонуса для настольных компьютеров с топовыми моделями жестких дисков можно получить системы очень большой емкости с очень высокими скоростными возможностями, например, HDD 14 Тбайт, работающий со скоростью SSD для широкого спектра задач. При этом эффект тем выше, чем больше емкость используемого модуля Intel Optane Memory Series.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценки скоростных возможностей SSD BX500 240GB, полученные с помощью ряда тестовых программ, представлены на рис. 7–9.

Рис. 7. Результаты теста AS SSD Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 8. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 9. Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как показало дополнительное исследование, реальный ресурс записи (износоустойчивость) накопителя SSD BX500 240GB в несколько раз больше объявленного значения. Однако при его эксплуатации следует учитывать условия гарантийных обязательств, приведенные выше. 

Итак, накопитель SSD BX500 240GB  (модель CT240BX500SSD1), выпущенный компанией Micron и установленный для тестирования в мощный настольный компьютер, продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. В ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. И что важно, скоростные параметры SSD BX500 240GB в разы превышают аналогичные параметры традиционных жестких дисков.

Таким образом, с учетом полученных оценок и особенно сравнительно невысокой цены, указанный накопитель SSD BX500 240GB является неплохим выбором для использования не только в ноутбуках, но и в настольных компьютерах.

>>    Часть 1