HD c частотой до 165 Гц, обладает расширенным функционалом 

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Достоинства:

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

Недостатки:

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

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

>>    Часть 1 
      

Адрес этой статьи:

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

Сокращенные версии данной статьи: 

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

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 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 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

    >>    Часть 2
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Современные кулеры с модулями Пельтье

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Особенности эксплуатации

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

           (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

   >>    Часть 1
  

Выбор модулей

Итак, как уже отмечалось ранее, модули Пельтье, выделяющие в процессе своей работы большое количество тепла, нуждаются в соответствующих радиаторах и вентиляторах, способных эффективно отводить избыточное тепло не только от защищаемых объектов, но и от самих охлаждающих модулей. Следует отметить, что термоэлектрические модули отличаются относительно невысоким холодильным коэффициентом. Выполняя функции теплового насоса, они сами являются мощными источниками тепла.

Использование данных модулей в составе средств охлаждения электронных комплектующих компьютеров вызывает значительный рост температуры внутри системного блока. Это нередко требует дополнительных мер и технических средств для снижения температуры внутри корпуса компьютера. В противном случае повышенная температура внутри корпуса создаст трудности для работы не только для защищаемых элементов и их систем охлаждения, но также и для остальных компонентов компьютера. А это может нарушить корректную работу всей системы.

Необходимо также подчеркнуть, что модули Пельтье являются сравнительно мощной дополнительной нагрузкой для блоков питания. Как результат, это приводит к целесообразности выбора полноразмерных материнских плат и весьма объемных корпусов с блоками питания достаточной мощности. Обычно все электрические параметры блоков питания приводятся на их корпусах.

Кстати, есть и еще одна важная особенность, которую следует учитывать конструкторам. Дело в том, что модуль Пельтье, в случае выхода его из строя, изолирует охлаждаемый элемент от радиатора кулера. Это приводит к очень быстрому нарушению теплового режима защищаемого элемента и скорому выходу его из строя от последующего перегрева. Поэтому целесообразно использовать только качественные модули, выпускаемые известными производителями. Такие модули, как правило, обладают высокой надежностью. Их ресурс работы нередко превышает 1 млн. часов.

Низкие температуры, возникающие в процессе работы кулеров Пельтье избыточной мощности, способствуют конденсации влаги из воздуха. Это представляет опасность для электронных компонентов, так как конденсат может вызвать короткие замыкания между элементами. Для исключения данной опасности целесообразно использовать кулеры Пельтье оптимальной мощности. Возникнет конденсация или нет, зависит от нескольких параметров. Важнейшими являются: температура окружающей среды, температура охлаждаемого объекта и влажность воздуха.

Ниже представлена таблица 1, иллюстрирующая зависимость температуры конденсации влаги на охлаждаемом объекте в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха. Используя эту таблицу можно легко установить, существует ли опасность конденсации влаги или нет. Например, если внешняя температура 25°С, а влажность 65%, то конденсация влаги на охлаждаемом объекте происходит при температуре его поверхности ниже 18°С.

Таблица 1. Температура конденсации влаги

В приложении к компьютерам указанные параметры — это  температура и влажность воздуха внутри системного блока, температура верхней поверхности корпуса процессора. Чем теплее воздух внутри корпуса и чем выше влажность, тем вероятнее произойдет конденсация влаги и последующий выход из строя электронных элементов компьютера.

Кроме указанных особенностей, необходимо учесть еще ряд важных электрических и эксплуатационных характеристик, связанных с использованием термоэлектрических модулей Пельтье в составе кулеров. Прежде всего, это касается изделий, созданных и применяемых для охлаждения высокопроизводительных центральных процессоров системных блоков мощных компьютеров.

Очевидно, что эффективность использования модулей Пельтье зависит от выбора подходящей модели и установки соответствующих режимов ее эксплуатации. Необходимо отметить, что неудачный выбор и случайно установленные режимы не только не обеспечивают необходимые условия работы охлаждаемых компонентов, но и могут привести к выходу их из строя. Однако оптимальный выбор модулей является сравнительно непростой задачей и возможно потребует проведения расчетов.

Одну из методик расчетов иллюстрируют графики, представленные на рис. 1. На этом рисунке приведены термоэлектрические характеристики одного из вариантов серийно выпускаемых модулей Пельтье.

Здесь:

• Th(K) — температура горячей стороны модуля Пельтье в градусах Кельвина,
• Imax(A) — максимальный ток в амперах,
• dTmax(K) — максимальная разность температур между горячей и холодной сторонами модуля Пельтье в градусах Кельвина, измеряется без нагрузки в вакууме,
• Umax(V) — максимально допустимое напряжение в вольтах,
• Qcmax(W) — максимальная мощность хладообразования в ваттах,
• RdTm(OHM) — сопротивление модуля по переменному току в омах.

Необходимо отметить, что значения указанных параметров модуля Пельтье зависят от его температуры горячей стороны. Они несколько отличаются от тех значений, которые указываются в каталогах, где характеристики модулей приводятся для температуры 300 K (27°С).

Рис. 1. Термоэлектрические характеристики модуля Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Методика расчетов по представленным графикам характеристик сводится к следующим основным действиям:

1. По графику U(I) для выбранного напряжения U определяют ток I, протекающий через модуль Пельтье, при этом величина тока I должна быть в диапазоне восходящей кривой dT(I).
2. Для значения тока I по линиям, определяющим зависимость dT от Qc, (в левом нижнем углу рисунка графиков) выбирается соответствующая характеристика.
3. По известным значениям температур Th и dT определяется температура холодной стороны модуля Пельтье Tc, вычисляемая из формулы dT = Th – Tc, где Tc — температура холодной стороны модуля, Th — температура горячей стороны модуля, dT — разность температур.

Из графиков dT от Qc видно, что с увеличением тепловой мощности (Qc) охлаждаемого элемента снижается разница температур (dT) между горячей (Th) и холодной сторонами (Tc) используемого модуля Пельтье. При этом, чем выше ток, протекающий через модуль и определяемый приложенным напряжением U, тем выше разность dT при фиксированной тепловой мощности Qc.

Ниже приведен пример расчета, исходя из следующих начальных условий: подаваемое напряжение — 12 B, мощность охлаждаемого элемента — 20, 40 и 60 Вт, температура горячей стороны модуля Пельтье (температура основания охлаждающего модуль Пельтье радиатора) — 50°С.

Итак, результаты расчета:

1. Для напряжения 12 В сила ток составляет 5 А.
2. Для электрического тока в 5 А и тепловой мощности охлаждаемого элемента 20 Вт разница температур dT составит примерно 45 К (45°С), для 40 Вт — 25 К (25°С), для 60 Вт — 4 К (4°С).
3. По определенным значениям dT и температуре горячей стороны модуля Пельтье, которая в данном примере составляет 323 К (50°С), можно вычислить температуру Tc для каждого значения Qc. Для случая тепловой мощности охлаждаемого элемента, равной 20 Вт, температура холодной стороны модуля Пельтье составит 278 К (5°С), для 40 Вт — 298 К (25°С), для 60 Вт — 319 К (46°С).

Очевидно, что при использовании более мощного модуля Пельтье можно достичь большей разности температур горячей и холодной сторон. Так, например, модуль с Qc=131 Вт (Imax=8,5 А, Umax=28,8 В), обеспечивает разность температур в 35–40°С для объектов с мощностью теплообразования 60 Вт.

Однако, выбирая подходящий по мощности хладообразования модуль, нельзя забывать и о проблеме его собственной теплотворной способности. Действительно, для рассмотренного модуля, эксплуатируемого в указанных режимах (U = 12 В, I = 5 А), эта мощность составляет 60 Вт. Но существует еще и тепловая мощность охлаждаемого элемента, например, процессора. Тепловой поток, порождаемый данными источниками тепла, ложится тяжелым бременем на охлаждающие средства в лице традиционных радиаторов и вентиляторов.

Особенности эксплуатации  модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 3 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Вступление

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

Особенности выбора модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 

Часть 2

Как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флеш-память нового типа. Эта память получила наименование 3D XPoint (рис. 7).

Рис. 7. Технология 3D XPoint
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данная разработка, как и ранее описанная, позволяет выпускать твердотельные накопители, обеспечивающие энергонезависимое хранение программ и данных. Но достигается это уже на другом, более высоком уровне возможностей устройств и подсистем хранения информации. Проанализировав доступные документы, независимые эксперты сделали вывод, что работа флеш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов в применяемых полупроводниковых материалах. Результатом этих фазовых переходов является устойчивое изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.

Созданные на основе флеш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями. При этом данные накопители значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее SSD, созданных на основе традиционных технологий. А еще SSD с флеш-памятью 3D XPoint обладают более высокими скоростными возможностями и обеспечивают побайтную адресацию. В качестве примера можно привести высокопроизводительные накопители семейства Intel Optane SSD DC P4800X, выпущенные в вариантах карт расширения PCI Express (рис. 8), а также в 2,5-дюймовом исполнении с интерфейсом U.2.

Рис. 8. Intel Optane SSD DC P4800X
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Выпущенные серверные накопители демонстрируют очень высокую производительность: на операциях чтения/записи блоками 4 Кбайт производительность достигает 550 000 IOPS. Выносливость — 30 DWPD (перезаписей всего информационного объема накопителя в день), что примерно в три раза больше лучших альтернативных моделей твердотельных накопителей. Так, например, по сравнению с традиционными SSD задержки доступа существенно меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства, предназначенные для центров обработки данных и высокопроизводительных облачных платформ, в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз.

Несмотря на высочайшие параметры накопителей семейства Intel Optane SSD DC P4800X, им на смену уже пришли еще более совершенные модели в лице изделий семейства Intel Optane SSD DC P5800X.

Остается добавить, что такие накопители оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки. А еще они обладают очень высокими ресурсами перезаписи, хранят информацию практически неограниченное время и не теряют ее при обесточивании накопителей. Все это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных и расширить их функциональные возможности.

Главным же недостатком твердотельных накопителей Intel Optane SSD является высокая цена. Однако, как ожидается, цена будет снижаться по мере совершенствования 3D XPoint или будущих подобных технологий, а также соответствующих архитектур созданных на их основе накопителей.

Вряд ли и эти твердотельные накопители являются идеальными средствами записи, чтения и хранения информации, но, как говорится, процесс идет. Ждем новых открытий, новых материалов и технологий, новых архитектур и изделий. И кое-что действительно уже появляется, например, многослойные оптические кварцевые диски с емкостью более 100 Тбайт и лазерной записью/чтением, а также, как утверждают их создатели, временем хранения более 1000 лет. А еще ведутся интенсивные исследования в области хранения информации в цепочках ДНК и т. п. Но это в будущем, а пока жесткие магнитные диски и накопители, созданные на основе флеш-памяти, стемительно совершенствуются, что обеспечивает стремительный рост их информационной емкости. В любом случае можно не сомневаться, что будущее будет очень интересным!

>>    Часть 1 

Сокращенные версии статьи: 

• Можно ли долго хранить данные на SSD? 
• Можно ли долго хранить данные на SSD? / IT-Expert. 2022, №6 
• Накопители: SSD – оптимальный? / Вы и ваш компьютер. 2022, №8, с.19-22

Евгений Рудометов 

Часть 1

 
Для потребительского и корпоративного секторов выпускаются SSD в разных дизайнах. Наибольшее распространение получили форм-факторы: 2,5”, M.2, карты PCI Express. Кроме того, на рынке есть накопители, предлагаемые в вариантах наборов и даже однокристальных чипов. Примеры моделей SSD в форм-факторах 2,5” и M.2 приведены на рис. 4.

Рис. 4. 2,5” SSD и M.2 SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данный тип накопителей заметно ускоряет работу дисковых подсистем настольных и мобильных компьютеров. Так, например, время доступа у SSD составляет менее 1 мс. Конечно, скорости считывания и записи цифровой информации зависят от особенностей интерфейса, но практически всегда превышают аналогичные параметры HDD. Более того, в случае лучших моделей SSD они в десятки раз выше аналогичных параметров HDD.

Высокие параметры обеспечили популярность твердотельных накопителей, хотя по такому параметру, как «стоимость за 1 Гбайт» они все еще заметно уступают классическим жестким дискам. Однако SSD практически «не боятся» вибраций и ударных нагрузок, потребляют меньше энергии, как правило, более надежны и лучше переносят повышенные температуры, и они более технологичны в производстве, чем HDD. Правда, как выясняется, SSD (и USB-флэш-накопители, и карты, и чипы) имеют ограниченный ресурс записи/перезаписи/стирания (далее — ресурс записи) информации из-за постепенной деградации полупроводников. При этом чем больше битов «упаковывается» в каждой ячейке за счет многоуровневого способа, тем больше общая информационная емкость изделия и ниже его цена. Но с ростом плотности битов в ячейках уменьшается ресурс записи данных, а, следовательно, и всего накопителя, что ориентирует отрасль на выпуск накопителей с многоуровневыми ячейками TLC и QLC, а в перспективе — на еще более плотные варианты.

Справедливости ради следует отметить, что во второй половине 2022 года производители стали постепенно отказываться от выпуска моделей, основанных на QLC-памяти. Снижение цен на TLC 3D NAND привело к тому, что экономия, достигаемая при выборе четырехбитовой памяти в ущерб производительности и надежности, стала в абсолютном выражении совсем незначительной. Однако многие эксперты считают, что не следует думать, что QLC SSD покидают рынок навсегда, и данный тренд может вскоре измениться.

Основные характеристики многоуровневых ячеек представлены на рис. 5 (P/E Cycles — Program/Erase Cycles — циклы программирования/стирания — циклы записей/стирания и последующей записи — является количественной характеристикой выносливости).

Рис. 5. Параметры многоуровневых ячеек
            (кликнуть мышью для увеличения

С целью повышения этого ресурса конструкторы используют различные методы, среди которых, например,  выравнивание износа ячеек, их страничная и блоковая организация, кэширование, использование эффективных кодов контроля и восстановления, максимальное сокращение операций перезаписи и т.п. Как результат, ресурс записи для SSD потребительского сектора оценивается в десятках, а для высокоемких моделей — нередко в сотнях терабайт. Для корпоративных (серверных) SSD этот показатель оценивается уже в тысячах терабайт. Конечно, ресурс записи потребительских и корпоративных накопителей SSD увеличивается вместе с увеличением емкости дисков. Чем больше емкость, тем больше ресурс записи. При этом в спецификациях накопителей речь идет о значениях этого ресурса, гарантированных производителями, реальные же показатели износостойкости SSD значительно выше, иногда в несколько раз.

А теперь о времени хранения информации в чипах флеш-памяти. Так как электрические заряды, кодирующие биты, хранятся в конденсаторах (накопителях заряда, ловушках заряда и т.п.) ячеек, очевидно, что для длительного сохранения записанной информации требуется периодическая проверка ячеек и последующее восстановление уровней. Это все выполняет встроенный контроллер. Нахождение флеш-накопителей в течение долгого времени в выключенном состоянии может привести к безвозвратной потере данных. В некоторых случаях это могут быть месяцы, а возможно даже и недели. При этом новые накопители могут хранить информацию в обесточенном состоянии в течение нескольких лет, но по мере их использования это время постепенно и значительно сокращается из-за постепенной деградации полупроводников. Особенно остро данная проблема стоит в случае накопителей, созданных на основе многоуровневых ячеек типа QLC и тем более будущих PLC. Организация JEDEC, занимающаяся стандартизацией и сертификацией, не рекомендует на долгий срок оставлять SSD без электропитания. Для потребительских моделей SSD, эксплуатируемых в нормальных условиях, время гарантированного сохранения информации составляет около года. Для корпоративных же моделей согласно требованиям JEDEC время сохранения информации, обеспечиваемое и гарантированное производителями, должно составлять не менее трех месяцев в течение всего рекомендуемого времени эксплуатации. Кстати, это не означает, что корпоративные SSD менее надежны, дело в том, что требования к ним существенно выше и допустимая вероятность возможных ошибок ниже. Следует добавить, что время сохранения информации сильно зависит от температуры окружающей среды. Как показывают исследования, повышение температуры всего на 5 градусов может сократить время хранения информации вдвое. Дальнейший подъем по температурной шкале ухудшает ситуацию еще сильнее.

Это иллюстрируют, например, следующие данные (рис. 6), полученные одной из исследовательских команд. Например, если SSD работал  при 40 градусах Цельсия, а после его оставили на хранение при 30 градусах, то информация сохранится на протяжении 52 недель (около 1 года).

Рис. 6. Время сохранения информации в зависимости от температурных режимов
            (кликнуть мышью для увеличения

И какие же выводы и рекомендации следуют из всего этого? Увы, накопители SSD (и USB-флешки, и флеш-карточки) не предназначены для долгого хранения данных носителей информации «на полке». Чтобы не потерять ценную информацию, эти устройства целесообразно периодически подключать к компьютерным системам. Выполнять эту операцию следует регулярно каждые насколько месяцев в нормальных температурных условиях, а в экстремальных условиях — чаще, возможно речь может идти о неделях. Это позволит встроенным в SSD контроллерам выполнить проверку и восстановление содержимого ячеек памяти накопителя. Это убережет, может быть, очень ценную информацию, стоимость которой в ряде случаев многократно превышает стоимость самого SSD.

К сказанному следует добавить, что, выбирая SSD, следует отдавать предпочтение продукция от именитых производителей. Их продукция обычно собирается из качественных, хорошо проверенных компонентов, изделия проходят многократный контроль в процессе производства. А еще такие компании более ответственно относятся к предоставляемым спецификациям, их документация обычно детальная и полная. Кроме того, они обеспечивают качественную, часто оперативную поддержку и длительную гарантию на свои изделия.

По возможности из моделей MLC, TLC, QLC лучше выбирать первые два типа, а при эксплуатации заполнять накопители информацией не на 100%, оставляя часть в запасе, например, 20%. Конечно, это совсем необязательно, но незаполненная часть информационного пространства накопителя повысит эффективность кэширования. Это положительно скажется на производительности SSD и в конечном итоге всей системы.

Продолжая тему выбора, необходимо отметить, что модели Enterprise, ориентированные на корпоративный сектор, выгодно отличаются от изделий потребительского уровня. Эти модели оптимальны для серверов и систем хранения, которым требуется высокий уровень производительности и надежности. Однако они отлично работают, конечно, в случае совместимых интерфейсов и дизайнов, в мощных рабочих станциях, десктопах, а также в корпоративных и потребительских ноутбуках. Накопители этого типа обеспечивают быстрый отклик и стабильные уровни производительности для широкого круга задач. Корпоративные модели обладают функциями защиты от сбоев и от повреждения данных, им доступны инструменты SMART корпоративного уровня. Как правило, в конструкции Enterprise SSD предусмотрены встроенные аппаратно-программные средства защиты от последствий неожиданного прекращения электропитания. Эти средства, обычно отсутствующие у накопителей потребительского уровня, эффективно препятствуют необратимому превращению накопителя с ценными данными в так называемый «кирпич».

В дополнение ко всему сказанному следует напомнить, о целесообразности выполнения периодического контроля состояние накопителей с помощью специальных фирменных утилит. Это позволит не только максимально проверять работоспособность SSD, включая оставшийся ресурс записи, но и может быть обновлять прошивку, что обычно исключает выявленные производителем ошибки работы, а может быть и улучшает параметры SSD, и расширяет его возможности. Правда, при этом следует принимать во внимание, что обновление — это потенциально опасная для устройств операция, поэтому к подобным операциям следует относиться с определенной осторожностью.

Остается добавить, что следование всем этим рекомендациям обеспечит высокую производительность при надежной работе флеш-накопителей.

Итак, что же и указанные накопители SSD не являются идеальным выбором? Пожалуй, что так. Однако технологии твердотельных накопителей продолжают быстро развиваться. В результате функциональные возможности накопителей растут. Появляются новые технологии, архитектуры и, конечно, изделия.

Об альтернативных технологиях и соответствующих моделях —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Средства хранения цифровой информации прошли славный путь эволюции. Каждое из этих средств пережило свой этап открытий, многочисленных усовершенствований и, наконец,  заката, постепенно уступая пальму первенства своим более совершенным наследникам. Все они были востребованы и выпускались десятками и сотнями миллионов экземпляров. Тем не менее, ни один из вариантов не был идеален, включая даже жесткие диски (HDD — hard disk drive — накопитель на жестких магнитных дисках, жесткий диск, разг. винчестер), чья история с выпуска первого жеского диска в 1956 г. (IBM 350 в составе компьютера IBM 305) насчитывает уже более полувека. Именно из-за ограниченных технических и эксплуатационных возможностей гибких и магнитооптических дисков, магнитных лент в компакт-кассетах, бобинах и картриджах, оптических дисков CD/DVD/BD и жестких дисков 2.5″ и 3.5″ HDD конструкторы и пользователи с энтузиазмом восприняли разработку чипов (1988 г.) и устройств (1984 г.) на основе технологии флеш.

В качестве примера можно привести карты памяти: PC Card, CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SD (Secure Digital Memory Card, до 4 Гбайт), SDHC (Secure Digital High Capacity, до 32 Гбайт), SDXC (Secure Digital eXtended Capacity, до 2 Тбайт) , SDUC (Secure Digital Ultra Capacity, до 128 Тбайт). К данному набору следует еще добавить популярные карты уменьшенных форм-факторов, к которым относятся Memory Stick, miniSD, MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXD и т.п. При этом совместимость устройств, рассчитанных на использование полноформатных карт SD, SDHC, SDXC, с картами MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС осуществляется с помощью специальных переходников. Внешние дизайн и контакты таких переходников полностью совпадают с картами SD, SDHC, SDXC, а внутренние дизайн и контакты — с микрокартами.

Совместимость устройств и флеш-карт MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС

Среди других устройств следует отметить USB-флеш-накопители (USB-флешки или просто флешки) и, конечно, твердотельные накопители (Solid-State Drive, SSD). Они способны во многих случаях заменить жесткие диски и в ноутбуках, и настольных компьютерах, и рабочих станциях, и серверах, и других устройствах и системах, то есть практически везде.

Указанные средства хранения информации не нуждаются в сложных механических узлах, они состоят из печатной платы с набором напаянных на ней микросхем, дополненных интерфейсным разъемом. Такая конструкция обещает для накопителей высокие показатели быстродействия, энергоэкономичности, надежности при компактных размерах.

Однако, давайте разбираться, насколько оправданы эти надежды. Но сначала немного о технологии флеш, которая является разновидностью полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти. Звучит это несколько страшно, но, по сути, все очень просто.

Не вдаваясь в тонкости реализации разных вариантов технологии флеш, можно сказать, конечно, сильно упрощая, что биты цифровых данных в форме зарядов хранятся в миниатюрных конденсаторах с очень низким саморазрядом. Считывание же значений осуществляют схемы на основе транзисторов с изолированными затворами или их аналоги. Это иллюстрирует соответствующая эквивалентная электронная схема (рис.1).

Рис. 1. Хранение одного бита в ячейке накопителя флеш
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В такой схеме установка «нуля» осуществляется подключением конденсатора к «земле», а «единицы» — к шине питания. А как собственно реализовано хранение заряда в реальных продуктах — это, вообще говоря, не так и важно. По сути, это конденсатор и цепь считывания, формирующие ячейку хранения (Cell). Остается добавить, что для хранения байта потребуется восемь таких ячеек. Можно сказать, что такой подход лежит в основе USB-флеш-накопителей (USB-флешки или просто флешки) и распространенных флеш-карт (SD, SDHC, SDXC и т.п.), и в твердотельных накопителях (Solid-State Drive, SSD), как впрочем, и в чипах флеш-памяти, используемых в различных электронных устройствах. Примеры USB-флеш-накопителя и флеш-карт приведены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры USB-накопителя и флеш-карт
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что время сохранения информации в накопителях зависит от времени сохранения зарядов в ячейках, точнее, пока записанные «единицы» устойчиво считываются именно как «единицы», а не как «нули». Конечно, это касается и записанных «нулей». Для повышения надежности в архитектуре предусмотрены дополнительные ячейки и специальные цепи, реализующие алгоритмы контроля и восстановления информации.

А теперь о некоторых тонкостях. Дело в том, что указанная эквивалентная схема (рис. 1) иллюстрирует способ хранения информации в самых ранних разработках, когда каждый бит требовал свою индивидуальную цепь хранения заряда. Это однобитовые ячейки, их называют одноуровневыми (Single-Level Cell, SLC). Время хранения информации в таких ячейках, по заверениям производителей, достигает 10 и более лет.

С целью повышения информационной емкости накопителей и снижения их стоимости были разработаны технологии хранения нескольких бит в каждой ячейке. Так, например, в ячейке можно хранить два бита, что достигается хранением четырех уровней напряжения на конденсаторе (Multi-Level Cell, MLC), три бита — за счет хранения восьми уровней (Triple-Level Cell, TLC), четырех бит — за счет хранения шестнадцати уровней (Quad-Level Cell, QLC). Анонсирована разработка накопителей с сохранением в каждой ячейке пяти бит (Penta-Level Cell, PLC), что достигается работой электронных схем с тридцатью двумя уровнями напряжения, но реализация этой возможности ждет всех нас, вероятно, в неблизкой перспективе.

Выпуск накопителей с многоуровневым принципом записи/хранения/чтения информации требует очень высокой культуры производства. Из важнейших особенностей таких твердотельных накопителей необходимо отметить, что реализация указанных операций требует наличия в составе архитектуры таких накопителей скоростных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Это иллюстрирует схема, приведенная на рис.3.

Рис. 3. Хранение нескольких бит в ячейке SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Однако указанные технологии повышения плотности информации сокращают время надежного хранения информации. Конечно, с целью компенсации возможных сбоев и, как следствие, искажения и потери информации используются дополнительные ячейки и высокоэффективные алгоритмы, обеспечивающие контроль и восстановление информации. Однако главным результатом является достижение высоких показателей емкости при относительно небольших затратах.

О надежности твердотельных дисков —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 3 
  

Преимущества и недостатки CISC

CISC (Complex Instruction Set Computing или Complex Instruction Set Computer) — тип архитектуры процессора с полным набором команд, характеризуется следующими свойствами:

• нефиксированное значение длины команды;
• арифметические действия кодируются в одной команде;
• небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Основоположником CISC-архитектуры многие эксперты считают фирму IBM с архитектурой IBM/360. При этом подходе выполнение любой сколь угодно сложной команды из системы команд процессора реализуется аппаратно средствами процессора. Этот тип архитектуры предусматривает наличие больших наборов команд. Среди этих наборов значительную долю составляют сложные. Их выполнение осуществляется в течение нередко большого числа тактов тактового генератора. Использование сложных команд позволяет решать большое количество задач, упрощает программирование, позволяет сократить размер программ и время их разработки. В качестве примеров процессоров CISC-архитектуры, можно привести большинство процессоров Intel и AMD.

Однако этому типу архитектуры присущи и принципиальные недостатки, связанные, прежде всего со сложностью реализации упомянутых функциональных узлов и технологий, а также проблемы с распараллеливанием вычислений сложных команд.

Нельзя сказать, что существующих проблем с архитектурой CISC не видели разработчики процессоров, но их изобретательский потенциал ограничен наличием огромного количества уже разработанного аппаратно-программного обеспечения. Тем не менее, поиски оптимальных путей развития не прекращаются. Одним из альтернативных вариантов является архитектура RISC, разработка которой интенсивно развивается с восьмидесятых годов прошлого столетия, то есть вскоре после появления первых процессоров Intel.

Эволюция RISC

Преимущества и недостатки RISC 

RISC (Restricted (Reduced) Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд) — архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счет упрощения инструкций за счет исключения из набора сложных команд, требующих для своего выполнения большого числа тактов. Такой подход делает декодирование простым, а время выполнения — малым. В процессорах с архитектурой RISC применяется ограниченный набор быстрых команд. Согласно идеологии RISC все команды должны выполняться всего за один такт. Это облегчает повышение тактовой частоты и значительно упрощает реализацию суперскалярности (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками). В чипах архитектуры RISC по сравнению с вариантами CISC содержится меньшее количество транзисторов. Это упрощает разработку процессоров, снижает площадь их полупроводниковых кристаллов, уменьшает себестоимость, предоставляет конструкторам возможность снизить уровни энергопотребления и теплообразования.

Недостатки архитектуры RISC прямо связаны с некоторыми преимуществами этой архитектуры. Так, например, из-за исключения из набора сложных команд выполнение некоторых функций требует использования нескольких простых команд вместо одной сложной. Это удлиняет код программ, требует больших объемов памяти, увеличивает трафик. Исследования показали, что программы в системах RISC в среднем на 30% длиннее программ в системах CISC. Тем не менее, архитектура RISC развивается и находит все больше сторонников среди производителей не только относительно простых контроллеров и встраиваемых систем, но и мобильных, и стационарных компьютерных устройств, и даже серверов. Остается добавить, что идеи RISC нашли воплощение в многочисленных моделях процессоров архитектур MIPS и ARM.

О MIPS и ARM —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 3 
  

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

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

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

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

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

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

Дополнительные материалы: 

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

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В следующей части  данной статьи — выводы.

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 
  

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

Основные компоненты, использованные в исследуемой системе:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Результаты тестирования дисковой подсистемы  рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 1. Технические характеристики

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Виктор   Рудометов
Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 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 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• 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.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD P2 500GB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 4 приведен накопитель SSD P2 500GB, установленный в системный блок.

Рис. 4. Накопитель SSD P2 500GB в системном блоке
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров накопителя SSD P2 500GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Емкостные параметры SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая емкостные параметры SSD P2 500GB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. В этих единицах емкость накопителя SSD P2 500GB составляет 500 104 687 616 байт (рис. 5), то есть немного больше объявленного производителем значения. В единицах, привязанных к двоичной системе счисления, информационная емкость составляет 465 Гбайт (рис. 5).

Скоростные возможности накопителя SSD P2 500GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Перед каждым этапом накопитель форматировался, компьютер перезапускался. Полученные результаты тестирования SSD P2 500GB приведены на рис. 6 – рис. 9.

Рис. 6. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 5.2.0 х64

Рис. 7. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 7.0.0 х64

Рис. 8. Результаты теста ATTO Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Показатели линейных записи и чтения в тесте AIDA64 Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD P2 500GB, выпущенный компанией Micron, в тестах продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. Более того, в ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. При этом очень интересны результаты работы тестов AIDA64 Disk Benchmark. Так, например, показатели скорости линейного чтения находятся между значениями 3029.7 MB/s и 2908.0 MB/s, среднее значение — 3003.4 MB/s. А вот с линейной записью все намного сложнее и интереснее. Действительно, в течение примерно 26% информационного объема накопителя график линейной записи находится на уровне около 1100 MB/s, но далее скорость записи скачком падает до весьма низкого уровня, составляющего примерно 38 MB/s, и остается на этом уровне до конца объема. Это объясняется кэшированием операций записи на начальном участке, а после исчерпания кэша скорость определяется исключительно возможностями применяемой флэш-памяти. В данном случае использется флэш-память QLC, обеспечивающая хранение четырех бит в обной ячейке (рис. 1). Конечно, ее скоростные параметры уступают TLC, однако на реальных задачах исследуемый накопитель все равно предпочтительнее традиционных HDD, особенно в операциях случайных чтения/записи (IOPS). Остается напомнить, что данный твердотельный накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации, а также очень малыми размерами и сравнительно низкой ценой. Тем не менее, несмотря на все достоинства, использование данного устройства целесообразно в соответствии с рекомендациями производителя ограничить системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Crucial CT500P2SSD8 
M.2 SSD Crucial P1 500GB 
Архитектура мини-ПК от Intel 
Твердотельный накопитель Crucial P2 500GB. / Компьютер Mouse. 2021, №9, с.14-15.  

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

Таблица 1. Основные параметры процессоров

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 2.  Технические характеристики

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

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

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• 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 — HDD HDWL110UZSVA (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.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD 760P 2TB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 5 приведен накопитель SSD 760P 2TB, установленный в системный блок.

Рис. 5.  Накопитель SSD 760P 2TB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Для поддержки твердотельных накопителей силами самих пользователей компания Intel можно использовать специальные программные средства. Это может быть, например, многофункциональная утилита Intel Solid-State Drive Toolbox (Intel SSD Toolbox).

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 6.

Рис. 6.  Емкостные параметры SSD 760P 2TB

Оценивая емкостные параметры SSD 760P 2TB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 760P 2TB составляет 2 048 390 066 176 байт (рис. 6), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 2 048 390 066 176 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 1.86 Тбайт (рис. 6).

Скоростные возможности накопителя SSD 760P 2TB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 7 – рис. 9.

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9.  Оценка скоростных параметров, выполненная AS SSD Benchmark
  

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD 760P 2TB (модель SSDPEKKW020T8), выпущенный компанией Intel, продемонстрировал очень высокие значения скоростных параметров. При этом скоростные параметры данного накопителя значительно превышают аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но даже и новейших 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. Более того, в других компьютерных системах исследованный твердотельный накопитель вполне возможно сможет показать еще более высокие результаты. Остается добавить, что накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации. Тем не менее, использование данного устройства целесообразно ограничить, в соответствии с рекомендациями производителя, системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Intel SSDPEKKW020T8
M.2 SSD Intel 760p 1TB 
Архитектура мини-ПК от Intel
SSD Intel 760p 2048GB

Евгений Рудометов 
 

Скоростные возможности подсистемы оперативной памяти (ОЗУ) NUC10i5FNKPA2 были оценены в процессе тестирования NUC10i5FNKPA2 с разными моделями модулей SO-DIMM DDR4.

Основные компоненты, использованные в тестовой системе:

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

В исследовании использовались две конфигурации подсистемы оперативной памяти: 8 Гбайт и 32 Гбайт.

Первая конфигурация с информационным объемом 8 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2666 (модель Kingston KVR26S19S6/4). Каждый модуль имеет объем 4 Гбайт. Основные параметры: 512Mx64-bit (4GB), DDR4-2666, CL19, 260-pin SODIMM, VDD=1.2V Typical. Внешний вид модуля памяти представлен на рис. 4.

Вторая конфигурация с информационным объемом 32 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2400 (модель Crucial CT16G4SFD824A). Каждый модуль имеет объем 16 Гбайт. Основные параметры: PC4-19200, CL=17, Dual Ranked, x8 based, Unbuffered, NON-ECC, 2048Meg x 64, 260-pin SODIMM, 1.2V. Внешний вид модуля памяти представлен на рис. 4.

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

На рис. 5 — модули памяти в NUC10i5FNKPA2.

Рис. 5. Модули ОЗУ 4GB и 16GB в NUC10
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 6 — параметры модулей Kingston KVR26S19S6/4 и Crucial CT16G4SFD824A, определенные программой AIDA64.

Рис. 6. Характеристики модулей ОЗУ 4GB и 16GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих выше указанных конфигураций, полученные с помощью тестов программы AIDA64, приведены:

• на рис. 7 и рис. 8  —  конфигурация 2×4GB,
• на рис. 9 и рис. 10 — конфигурация 2×16GB.

Рис. 7. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4GB
            тестом AIDA64 Cache & Memory Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4GB
            тестом AIDA64 GPGPU Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×16GB
            тестом AIDA64 Cache & Memory Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×16GB
              тестом AIDA64 GPGPU Benchmark
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих выше указанных конфигураций, полученные с помощью теста Memory Mark пакета PassMark Software, приведены:

• на рис. 11 — конфигурация 2×4GB,
• на рис. 12 — конфигурация 2×16GB.

Рис. 11. Оценка производительности ОЗУ из 2×4GB
              тестом Memory Mark пакета PassMark Software
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 12. Оценка производительности ОЗУ из 2×16GB
              тестом Memory Mark пакета PassMark Software
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В заключение необходимо отметить, что полученные результаты, как и предполагалось, демонстрируют зависимость параметров подсистемы памяти от используемых модулей. При этом, как это ни удивительно, вариант с менее скоростными, но более емкими модулями оказался производительнее по сравнению с 8GB вариантом NUC10i5FNKPA2. Однако вполне возможно, что достигнутые показатели можно перекрыть за счет использования еще более совершенных модулей памяти, а через них увеличить и производительность компьютера. В дополнение к этому не стоит забывать, что у пользователей NUC10 имеется возможность варьировать еще и накопители, от которых также зависит не только емкость и скоростные параметры  подсистемы, но также и производительность всей системы NUC10.

Остается отметить, что все сказанное относится и к NUC10i5FNK2.

Что же касается выбора между полностью готового к работе NUC10i5FNKPA2 и платформы NUC10i5FNK2, требующей доукомплектования модулями DDR4, SSD и ОС, то выбор остается за потенциальным пользователем. При этом следует помнить, что у него всегда остается возможность поменять указанные элементы, независимо от выбранной модели. 

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Возможности основных подсистем мини-ПК Intel NUC10i5FNK были оценены в процессе тестирования. Его конфигурацию составляют следующие основные компоненты (рис. 3):

• Процессор — Intel Core i5-10210U (литография 14 нм, микроархитектура Comet Lake, 4 физических ядра, работающих c 8 потоками, базовая частота — 1,6 ГГц, частота в режиме Turbo Boost — 4,2 ГГц, кэш 6 Мбайт, TDP 15 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC10i5FNB,
• Графическая подсистема — Intel UHD Graphics,
• Оперативная память — 8GB DDR4-2666,
• Дисковая подсистема — M.2 SSD 256GB,
• Блок питания — внешний компактный блок HKA09019047-6U (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 NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Рис. 4. Характеристики процессора мини-ПК NUC10i5FNK

Рис. 5. Характеристики видеоадаптера мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 6 приведена оценка производительности процессора мини-ПК Intel NUC10i5FNK, выполненная программой CPU-Z.

Рис. 6. Оценка производительности процессора мини-ПК NUC10i5FNK
            программой CPU-Z

В таблице 3 приведены результаты оценки с помощью тестов PassMark Software скоростных возможностей процессоров Intel Core i5-10210U в Intel NUC10i5FNKPA2, Intel Core i7-8565U в Intel NUC8i7INHJA2 и Intel Core i7-7567U в Intel NUC7i7BNHX1, а также видеосредств этих моделей NUC в лице Intel UHD Graphics (GT2), AMD Radeon 540X с 2GB DDR5, Intel Iris Plus 650. При анализе результатов необходимо учитывать, что численные оценки зависят от версии тестового пакета, версий ОС, драйверов, BIOS.

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

На рис. 7 приведена оценка производительности подсистемы оперативной памяти мини-ПК Intel NUC10i5FNK, 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, M.2 SSD 256GB.

Оценка емкостных параметров данной дисковой подсистемы, 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
              (кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Рис. 11. Оценка скоростных параметров, выполненная AS SSD Benchmark
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В заключение необходимо отметить, что полученные результаты тестирования подтверждают сравнительно высокую производительность подсистем мини-ПК Intel NUC10i5FNK. С учетом проводных и беспроводных интерфейсов это обеспечивает возможность решения широкого круга задач. При этом возможности мини-ПК могут быть увеличены заменой штатных модулей оперативной и энергонезависимой памяти на модели, обладающие более высокими показателями информационного объема и лучшими скоростными параметрами. Но эта тема одной из следующих статей.
   

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Комплект указанной модели мини-ПК включает:

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

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

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

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

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

Таблица 1.  Основные параметры Intel Core i5-10210U

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

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

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

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

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

Поддерживаются проводные и беспроводные интерфейсы.

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

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

Таблица 2.  Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

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

Рис. 6. Элементы нижней стороны материнской платы NUC10i5FNB

Таблица 2. Элементы нижней стороны материнской платы

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

Рис. 7. Элементы верхней стороны материнской платы NUC8i7IHB

Таблица 3. Элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC10i5FNB приведены на рис. 8.

Рис. 8. Размеры материнской платы NUC10i5FNB

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

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

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

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

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

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

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

>>    Часть 4