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 

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

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

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

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

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

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

Рис. 2.  Список компонентов комплекта 

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

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

Рис. 3.  Внешний вид монитора LF27F165L

Таблица 1. Основные технические характеристики
монитора LF27F165L

В следующей части  данной статьи — о технологиях и конструкции монитора

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 
 

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

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

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

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

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

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

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

Гарнитура H31 подходит к ноутбукам и десктопам с портами USB 1.1 / USB2.0 / USB 3.0. Подключается к компьютеру через его порт USB. Поддерживается операционными системами Windows XP/Vista/7/8/10/11. С этими операционными системами (ОС) поиск и установка специального драйвера силами пользователя не требуется, так как все необходимые действия выполняются самой ОС.

Внешний вид гарнитуры H31 представлен на рис. 4, основные параметры приведены в таблице 1.

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

Таблица 1. Основные параметры гарнитуры H31 

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

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

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

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

С элементами гарнитуры H31 можно ознакомиться на рис. 5.

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

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

Адрес этой статьи:

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

Сокращенная версия данной статьи: 

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

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot.ru

 

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

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 2

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

Для управления энергопотреблением мыши ML702 на аппаратном уровне в ее конструкции предусмотрен миниатюрный переключатель питания. Он расположен на нижней поверхности (рис. 5). Этот переключатель имеет три положения:

• правое положение — мышка включена и подсветка включена,
• среднее положение — мышка включена, а подсветка выключена,
• левое положение — полное выключение мыши.

Рис. 6. Элементы мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Остается добавить, что пользоваться мышью удобно не только в играх, но и при выполнении обычных компьютерных приложений, примером которых являются Microsoft Office, Adobe Photoshop и т.п. Кстати, как оказалось, мышь не теряет работоспособности на полированной поверхности стола. Это бывает удобно, хотя, конечно, все-таки в качестве рабочей поверхности много удобнее и надежнее использовать традиционные компьютерные коврики.

А еще, рассматривая особенности данного устройства, необходимо отметить, что мышь ML702 обладает сравнительно большим радиусом действия. Как утверждает производитель и как подтвердило тестирование, комплект мыши с приемником действительно способен обеспечить большой радиус действия, достигающий 10 м.

В заключение следует отметить, что указанная мышь может быть полезной не только геймерам, но и для широкого круга пользователей мобильных и стационарных ПК. Более того, благодаря большому радиусу действия она может быть удобна еще и, например, в качестве элемента управления стационарным мультимедийным комплексом. Такой комплекс может быть построен на основе настольного или даже мобильного компьютера, большого дисплея высокого разрешения, мощного усилителя низких частот (УНЧ) и соответствующей акустической системы. Однако эта тема уже других статей, и возможно она будет продолжена в будущих публикациях.

Достоинства:

• симметричный дизайн,
• беспроводной и проводной интерфейсы,
• семь программируемых элементов управления,
• семь уровней разрешения с семью цветами подсветки,
• наличие встроенного аккумулятора,
• индикация текущего заряда,
• большой радиус действия,
• поддержка разными версиями ОС,
• не требуется специальный драйвер.

Недостатки:

• не выявлено в процессе краткого тестирования.
    

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

>>    Часть 1 

Адрес этой статьи:

•  2.  Thunderobot ML702: мышка для игр. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/thunderobot-ml702-myishka-dlya-igr-1/ 

Сокращенная версия данной статьи: 

• 1.  Игровая мышь Thunderobot ML702. / “Компьютер Mouse”. 2024, №2, с.6-8

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot.ru

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

Евгений Рудометов 
 
 

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

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

Первая компьютерная мышь
(кликнуть мышью для увеличения картинки) 

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

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

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

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

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

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

В состав этого комплекта входят (рис. 2):

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

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

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

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

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

Таблица 1. Основные параметры мыши ML702 

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

 

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

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

Заключение

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

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

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

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

Достоинства

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

Недостатки

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

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

>>    Часть 1 

Сокращенные версии данной статьи: 

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

 Адрес этой статьи: 

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

В статье были использованы материалы: 

• https://thunderobot.ru

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 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 
  

Особенности эксплуатации

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

           (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Вступление

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

Особенности выбора модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 1 
  

Эффект Пельтье

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

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

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

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

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

Q_п = П ×·q,

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

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

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

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

Q = R ´ I² ´ t

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

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

Таблица 1. Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов

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

П = a × T,

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

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

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

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

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

Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников.

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

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

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

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

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

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

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

Структура полупроводникового термоэлектрического модуля представлена на рис. 5.

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

Примеры модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 3 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

 
Краткое вступление

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 

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 
 

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
 

(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 
         

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 3 
  

В мини-ПК Intel NUC8i7INН энергонезависимое хранение информации, представленной системным и прикладным программным обеспечением, а также пользовательскими файлами программ и данных, традиционно осуществляют накопители. При этом внутренние разъемы материнской платы NUC8i7INB и дизайн NUC8i7INН допускают подключение одного 2,5-дюймового SATA-накопителя и одного миниатюрного накопителя SSD, подключаемого через разъем M.2.

По замыслу конструкторов рассматриваемого мини-ПК основным накопителем является 2,5-дюймовый жесткий диск емкостью 1TB, представленный Seagate Video 2.5 HDD 1TB (модель ST1000VT001). Сравнительно невысокие скоростные характеристики этого HDD призван улучшить устанавливаемый в разъем M.2 комплектный модуль памяти Intel Optane емкостью 16 Гбайт (модель MEMPEK1J016GA). При этом в данном решении используется модель серии M10, обладающая лучшими параметрами по сравнению со своим предшественником, который применялся в мини-ПК предыдущего поколения.  

Внешний вид данных накопителей представлен на рис. 11, основные параметры ST1000VT001 — в таблице 5, основные параметры MEMPEK1J016GA — в таблице 6.

Рис. 11. Комплектные накопители NUC8i7INH
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 5. Основные параметры Seagate Video 2,5 HDD 1TB

Указанный модуль Intel Optane предназначен для кэширования записываемых или читаемых данных SATA-накопителя, представленного либо 2,5-дюймовым HDD, либо SSD того же форм-фактора. При этом 2,5-дюймовый диск модуль Intel Optane воспринимаются программными средствами как единый, по сути, гибридный, накопитель дисковой подсистемы. Такой накопитель обладает улучшенными скоростными возможностями по сравнению с используемым 2,5-дюймовым HDD.

Внешний вид модуля Intel Optane (MEMPEK1J016GA) приведен на рис. 12, его основные параметры — в таблице 6.

Рис. 12. Модуль памяти Intel Optane 16 Гбайт
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 6. Основные параметры Intel Optane Memory 16GB

Данные накопители, установленные в мини-ПК Intel NUC8i7INН, приведены на рис. 13 (слева — ST1000VT001, справа — MEMPEK1J016GA) и рис. 14.

Рис. 13. Накопители в мини-ПК NUC8i7INH
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 14. Отсек c ST1000VT001 и MEMPEK1J016GA на NUC8i7INB
             (кликнуть мышью для увеличения картинок)

На накопители дисковой подсистемы производителем установлена операционная система (ОС) Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Эта ОС вместе с драйверами осуществляет управление рассмотренными выше компонентами мини-ПК Intel NUC8i7INН, 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

Остается добавить, что компактные размеры и малый вес устройства позволяет на его основе создавать моноблоки, прикрепив с помощью комплектных средств корпус Intel NUC8i7INН к задней стенке монитора или телевизора (рис. 16). Для многих пользователей это станет приятным бонусом.

Рис. 16. Сборка моноблока на основе мини-ПК NUC8i7INH
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC8i7INН, то этой теме будет посвящена следующая статья.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 

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

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

Штаб-квартира и Музей Intel

За этой дверью – Музей Intel
(кликнуть для увеличения)

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

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

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

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

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

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

Чипы Intel 3101 и Intel 1101
(кликнуть для увеличения)

Intel IN-10 Memory Board
(кликнуть для увеличения)

Первые чипы энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

Примеры чипов энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

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

Калькулятор Busicom
(кликнуть для увеличения)

Плата калькулятора Busicom с Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Процессор Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Топология кристалла процессора Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

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

Процессор Intel 8080
(кликнуть для увеличения)

Компьютер Altair 8800
(кликнуть для увеличения)

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

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

Компьютер IBM PC
(кликнуть для увеличения)

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

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

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

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

Стенд, посященный Закону Мура
(кликнуть для увеличения)

Макет предприятия
(кликнуть для увеличения)

Макет чистой комнаты
(кликнуть для увеличения)

Куски кремния высокой очистки

Выращивание будущей основы полупроводниковых чипов

Из этого блока будут нарезаны пластины

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

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

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

Примеры процессоров Intel
(кликнуть для увеличения)

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

Этикетки вин
(кликнуть для увеличения)

Сувениры Intel
(кликнуть для увеличения)

Этикетки продуктов и технологий Intel
(кликнуть для увеличения)

Основные этапы Intel
(кликнуть для увеличения)

Будущее будет еще лучше и интереснее

Евгений Рудометов 
 

Через несколько месяцев после анонса клиентских твердотельных накопителей (SSD) серии XG5 компания Toshiba объявила о выпуске твердотельных накопителей серии XG5-P. Архитектурно и конструктивно они во многом схожи с выпущенными ранее моделями серии XG5, но превосходят их по производительности и максимальному объему, сохраняя при этом сравнительно низкие показатели энергопотребления. Серия XG5-P включает накопители типоразмера M.2 2280 объемом 1024 и 2048 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Они оснащены интерфейсом PCIe Gen3×4 и поддерживают протокол NVMe 1.2.1. По данным производителя скорость последовательного чтения достигает 3000 Мбайт/с, последовательной записи — 2200 Мбайт/с. Производительность на операциях с произвольным доступом достигает 320 000 IOPS в режиме чтения и 265 000 IOPS в режиме записи. В накопителях, как и в случае изделий XG5, BG3, и т.п., используется фирменная 64-слойная флэш-память 3D TLC BiCS FLASH собственного производства Toshiba.

Рекомендуемые области применения накопителей XG5-P:

• Рабочие станции,
• Игровые системы и ПК энтузиастов,
• Встраиваемые высокопроизводительные устройства,
• Корпоративные компьютеры с интенсивным чтением.

Возможности накопителей серии XG5-P можно оценить на примере старшей модели SSD, имеющей информационный объем 2048 Гбайт. Данная модель получила наименование KXG50PNV2T04. Внешний вид этого SSD — на рис. 1, основные характеристики — в таблице 1.

Рис. 1. Внешний вид KXG50PNV2T04
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные характеристики KXG50PNV2T04

Накопитель KXG50PNV2T04 обладает компактными размерами и очень малым весом. Его размеры составляют 80,0 × 22,0 × 2,23 мм, а вес — 7,3 г. Выпущен данный накопитель в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов (рис. 1), по конструкции, дизайну и элементам напоминает своего предшественника — модель KXG50ZNV1T02.

На рис. 2 приведена этикетка накопителя KXG50PNV2T04 с рядом технических и эксплуатационных характеристик, а также расшифровка наименования.

Рис. 2. Этикетка и расшифровка наименования KXG50PNV2T04
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя KXG50PNV2T04, относящегося к изделиям серии XG5-P и созданного компанией Toshiba, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты проведенного исследования рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценки емкостных параметров накопителя HDTH310ES3AA, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit., приведены на рис. 7.

Рис. 7.  Емкостные параметры накопителя HDTH310ES3AA

Скоростные возможности накопителя HDTH310ES3AA были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены ниже, при этом:
на рис. 8 — оценки, полученные с помощью тестовой программы CrystalDiskMark 5.2.0 x64;
на рис. 9 — оценки, полученные с помощью тестовой программы ATTO Disk Benchmark.

Рис. 8.  Тесты CrystalDiskMark 5.2.0:
Оценка скоростных параметров HDTH310ES3AA

Рис. 9.  Тесты ATTO Disk Benchmark:
Оценка скоростных параметров HDTH310ES3AA

Как следует из полученных оценок, мобильный накопитель Canvio Alu 1TB (модель HDTH310ES3AA), выпущенный компанией Toshiba и в процессе тестирования подключенный к высокопроизводительному мини-ПК, созданному на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1, продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. Учитывая это, а также компактные размеры, небольшой вес и симпатичный дизайн, данный накопитель можно рекомендовать и для любителей, и для профессионалов.  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Для оценки возможностей накопителя Canvio Alu 1TB (модель HDTH310ES3AA) в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока тестового мини-ПК (рис. 4):

• 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 с Intel Optane Memory 16GB,
• 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.

Рис. 4.  Системный блок 

Производитель гарантирует совместимость с ПК (требуется свободный порт USB 3.0 или USB 2.0), управляемыми операционными системами Microsoft Windows 7 / Windows 8.1 / Windows 10.

Подключение накопителя HDTH310ES3AA к порту USB 3.0 тестового мини-ПК c Windows 10 не вызвало каких-либо проблем.

Как сообщалось выше, на накопителе его производителем установлен ряд программных компонентов. Этими компонентами являются три файла (рис. 5): документы “User’s Manual CANVIO ALU” и ”Instruction Manual for Safety and Comfort”, а также утилита резервного копирования NTI Backup Now EZ, способная обеспечить в автоматическом режиме копирование и восстановление файлов и папок. При этом можно задавать и время, и частоту выполнения указанных операций.

Рис. 5.  Предустановленные компоненты

С помощью тестовой программы CrystalDiskInfo 7.0.4 х64 удалось установить, что основой накопителя HDTH310ES3AA является 2,5-дюймовай жесткий диск Toshiba MQ01UBD100 (рис. 6).

Рис. 6.  Жесткий диск накопителя HDTH310ES3AA

Интересной особенностью жесткого диска Toshiba MQ01UBD100 являются встроенные в его архитектуру элементы USB 3.0, распаянные непосредственно на плате контроллера данного жесткого диска (рис. 6). Такое решение позволило упростить конструкцию накопителя DTH310ES3AA и уменьшить его размеры и вес.

Необходимо отметить, что отсутствие в корпусе накопителя традиционной платы USB накладывает и определенные ограничения. Дело в том, что использовать корпус в качестве контейнера для традиционных 2,5-дюймовых SATA-дисков, как это иногда делают некоторые компьютерные энтузиасты, увы, не удастся. Впрочем, для большинства потенциальных пользователей это не станет препятствием для приобретения накопителя DTH310ES3AA, особенно принимая во внимание его технические и эксплуатационные характеристики. В первую очередь это касается показателей информационной емкости и скоростных параметров.

Результаты оценок емкостных и скоростных параметров накопителя HDTH310ES3AA приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На основе 2,5-дюймовых накопителей на жестких магнитных дисках (HDD) компания Toshiba выпустила мобильные накопители серии Canvio Alu. В настоящее время линейка 2,5-дюймовых накопителей этой серии состоит из моделей с информационным объемом 0,5, 1, 2 Тбайт. Накопители выпускаются в металлических корпусах разных цветов: черный, серебро, красный. Созданные для оперативного сохранения цифровой информации, они ориентированы на сектор потребительских компьютеров, но, конечно, могут использоваться и в корпоративной сфере.

Возможности накопителей серии Canvio Alu можно оценить на примере средней модели, имеющей объем 1 Тбайт. Тестируемая модель серебристого цвета получила наименование HDTH310ES3AA (в дальнейшем — накопитель HDTH310ES3AA).

Эта модель поставляется в картонной коробке (рис. 1). На лицевой и обратной стороне традиционно приведены некоторые характеристики указанного устройства. Кроме накопителя, в комплекте присутствуют: кабель USB 3.0 (с Type-A на Micro-B), два документа со справочной информацией на нескольких языках. Эти документы в разделах русского языка обозначены как «ПОДДЕРЖКА TOSHIBA» и «ИНФОРМАЦИЯ О СООТВЕТСТВИИ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ». В дополнение к этому на накопителе присутствуют еще и руководство пользователя, а также ПО для резервного копирования.

Рис. 1.  Комплект накопителя HDTH310ES3AA

Внешний вид накопителя HDTH310ES3AA представлен на рис. 2, основные характеристики приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Внешний вид накопителя HDTH310ES3AA

Таблица 1.  Основные характеристики

Накопитель HDTH310ES3AA компактный и легкий, выпущен он в алюминиевом корпусе со слегка шероховатой поверхностью. Благодаря используемому материалу обеспечен хороший теплоотвод от внутренних элементов, а еще можно не опасаться потери внешнего вида из-за отпечатков пальцев. Тем не менее, алюминиевый корпус накопителя требует определенной аккуратности с целью уменьшения вероятности появления царапин и потертостей на поверхности корпуса.

Остается добавить, что на лицевой стороне корпуса накопителя HDTH310ES3AA расположены логотип Toshiba и щелевой индикатор работы накопителя. На обратной стороне — этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик, а также идентификационных параметров, кстати, совпадающих с параметрами на этикетке, расположенной на упаковочной коробке (рис. 3).

Рис. 3.  Этикетки на коробке и на обратной стороне корпуса HDTH310ES3AA

Емкостные и скоростные возможности накопителя HDTH310ES3AA, подключенного к тестовому компьютеру, были оценены с помощью общедоступных тестов. Далее представлены результаты проведенного исследования.

В следующей части  данной статьи описана конфигурация тестового компьютера и приведены некоторые результаты тестирования накопителя HDTH310ES3AA.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Благодаря успехам полупроводниковых технологий быстро растет степень интеграции и функциональные возможности микросхем. Как результат, у конструкторов появляется возможность уменьшить размеры как мобильных, так и настольных компьютерных систем. Используя современные комплектующие, сегодня можно конструировать сверхкомпактные производительные системы (мини-ПК), способные во многих случаях успешно конкурировать с моделями традиционных габаритов. При этом такой мини-ПК, обеспечивая еще и широкие функциональные возможности, отличается от традиционных настольных систем существенно меньшими габаритами, меньшим энергопотреблением, меньшим уровнем шума. Не в последнюю очередь это достигается за счет использования мобильных или специальных настольных процессоров. В дополнение к этому обычно мини-ПК обладают еще и удобным, и весьма красивым дизайном.

Чтобы облегчить многочисленным поклонникам компактных систем сборку мини-ПК, ряд известных компаний предлагает различные варианты соответствующих наборов, а также отдельных миниатюрных комплектующих с низким энергопотреблением. В качестве примера можно привести комплект Intel NUC7i7BNHX1. Важнейшими его компонентами являются:

• материнская плата Intel NUC7i7BNB с процессором низкого энергопотребления Intel Core i7-7567U и встроенными контроллерами различных проводных и беспроводных интерфейсов,
• корпус с внешними размерами 115 × 111 × 51 мм,
• компактный внешний блок питания от сети переменного тока, обеспечивающий на выходе до 65 Вт,
• модуль энергонезависимой памяти Intel Optane Memory для эффективного кэширования 2,5-дюймового накопителя HDD/SSD.

Для превращения комплекта Intel NUC7i7BNHX1 в сверхкомпактный системный блок мини-ПК пользователю потребуются еще приобрести и установить модули памяти DDR4 SO-DIMM, а также накопитель HDD/SSD с последующей инсталляцией операционной системы и необходимых драйверов.

Детали выбора и настройки дисковой подсистемы и соответствующего программного обеспечения будут рассмотрены в следующих публикациях. В этой же статье объектом исследования станет подсистема оперативной памяти мини-ПК, созданного на базе комплекта Intel NUC7i7BNHX1.

Разработчики комплекта Intel NUC7i7BNHX1 предусмотрели использование в его архитектуре до двух модулей памяти SO-DIMM типа DDR4-2133 1.2V с максимальным общим информационным объемом 32 Гбайт. Для облегчения проблемы выбора модулей памяти (и накопителей), совместимых с материнской платой Intel NUC7i7BNB комплекта Intel NUC7i7BNHX1, целесообразно руководствоваться фирменными материалами, в которых приводятся соответствующие рекомендации, основанные на результатах тестирования моделей от разных производителей. Не все модели являются подходящими, однако список совместимых с Intel NUC7i7BNB вариантов достаточно большой, чтобы выбрать оптимальные варианты. Выбирая оптимальные модули оперативной памяти, целесообразно ознакомиться с расширенным списком совместимых с Intel NUC7i7BNB моделей.

В качестве примера совместимых модулей памяти можно привести модули Crucial DDR4-2400 SO-DIMM, получившие наименование CT16G4SFD824A (рис. 1).

Рис. 1.  Модули CT16G4SFD824A в защитных упаковках

Внешний вид и основные характеристики модулей CT16G4SFD824A представлены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Как отмечалось ранее, среди компонентов комплекта NUC7i7BNHX1 присутствует модуль энергонезависимой памяти Intel Optane емкостью 16 Гбайт. Внешний вид этого модуля приведен на рис. 9, параметры — в таблице 6.

Рис. 9. Модуль памяти Intel Optane 16 Гбайт
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 6. Основные параметры Intel Optane Memory 16GB

Память Intel Optane является интеллектуальным адаптивным ускорителем системы для компьютеров с процессорами Intel Core 7-го поколения. Использование в компьютерах такой памяти обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD. Это иллюстрируют результаты (рис. 10) тестирования мини-ПК, котором использованы 2,5-дюймовый HDD 1 Тбайт, модули Intel Optane Memory 16 Гбайт, твердотельный накопитель Intel SSD 545s 512 Гбайт.

Рис. 10. Влияние на производительность модулей Intel Optane Memory

Итак, производительность мини-ПК, созданного на основе комплекта Intel  NUC7i7BNHX1, включающего  материнскую плату Intel NUC7i7BNB с процессором Intel Core i7-7567U, модуль Intel Optane Memory 16 Гбайт (рис. 9, рис. 11), а также добавленные к комплекту модули памяти DDR4 SO-DIMM (рис. 11) и накопитель HDD/SSD (рис. 11), находится на сравнительно высоком уровне.

Рис. 11. Intel Optane Memory 16GB и 2 DDR4-2400 SO-DIMM 16GB в мини-ПК
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

При этом такой мини-ПК, обеспечивая еще и широкие функциональные возможности, отличается от традиционных настольных систем существенно меньшими габаритами, меньшим энергопотреблением, меньшим уровнем шума. В дополнение к этому указанный мини-ПК обладает еще и удобным и весьма красивым дизайном.

   
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)                

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Внешний вид мини-ПК, созданного на основе Intel NUC7i7BNHX1, приведен на рис. 7 и рис. 8, технические параметры Intel NUC7i7BNHX1 — в таблице 4.

Рис. 7. Фронтальная сторона мини-ПК Intel NUC7i7BNHX1
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8. Обратная сторона мини-ПК Intel NUC7i7BNHX1
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC7i7BNHX1

На основе указанного комплекта пользователь может собрать компактный и многофункциональный мини-ПК. Для этого необходимо добавить модули оперативной памяти, накопитель HDD или SSD, а также установить на накопитель 64-разрядную операционную систему Windows 10 и необходимые драйверы. Уровень производительности данного мини-ПК в значительной степени определяется используемым процессором. Конечно, вычислительные возможности 2-ядерного ЦП уступают возможностям старших 4-ядерных моделей настольных процессоров. Тем не менее, уровень производительности Intel Core i7-7567U вполне достаточен для решения широкого круга задач, включая мультимедиа и большое количество игр, не требующих, предельных ресурсов. Оценки производительности нескольких моделей десктопных и мобильных процессоров приведены в таблице 5 (по тестам PassMark Software, численные оценки зависят от версии тестового пакета).

Таблица 5. Оценки производительности ЦП

Вычислительные возможности процессора Intel Core i7-7567U и потенциал его графической системы Intel Iris Plus 650 позволяют создавать, редактировать и просматривать файлы видео в формате 4К с частотой до 60 Гц. Более того, просмотр контента возможен на трех 4K-мониторах одновременно.

Комплектные высокоскоростные средства связи позволяют оперативно и легко встраивать данный мини-ПК в проводные и беспроводные сети. Наличие же интерфейса CIR позволяет организовать управление компьютером с пульта (приобретается отдельно). Это удобно в случае использования мини-ПК в качестве мультимедийного центра для работы с аудио и видео.

Необходимо еще отметить наличие в комплекте NUC7i7BNHX1 предустановленного модуля энергонезависимой памяти Intel Optane емкостью 16 Гбайт.

О модуле энергонезависимой памяти Intel Optane емкостью 16 Гбайт —  в заключительной части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Большинство функциональных возможностей указанной платформы были реализованы в Intel NUC7i7BNHX1 с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC7i7BNB форм-фактора UCFF (4″ × 4″), а также соответствующих комплектующих. Функциональная схема представлена на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема NUC7i7BNB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Топология и основные элементы материнской платы NUC7i7BNB, расположенные на нижней ее стороне, являющейся, по сути, основной по насыщенности элементами, представлены на рис. 4 и в таблице 2.

Рис. 4. Элементы нижней стороны материнской платы NUC7i7BNB

Таблица 2. Основные элементы нижней стороны материнской платы

Верхняя сторона материнской платы NUC7i7BNB — на рис. 5 и в таблице 3.

Рис. 5. Элементы верхней стороны материнской платы NUC7i7BNB

Таблица 3. Основные элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC7i7BNB приведены на рис. 6.

Рис. 6. Размеры материнской платы NUC7i7BNB

Остается добавить, что внутренние разъемы допускают подключение одного миниатюрного накопителя, подключаемого через разъем M2 (ключи M и B+M, модули 2242 и 2280), и одного 2,5-дюймового SATA-накопителя. При этом по замыслу конструкторов в разъем M2 должен устанавливаться модуль памяти Intel Optane емкостью 16 Гбайт (входит в комплект) или 32 Гбайт (покупается отдельно). Этот модуль предназначен для кэширования записываемых или читаемых данных SATA-накопителя, представленного либо 2,5-дюймовым HDD, либо SSD того же форм-фактора.

Далее  рассмотрены внешний дизайн и основные параметры мини-ПК, оценки производительности ЦП и влияние модуля памяти Intel Optane.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В процессе разработки и выпуска своих изделий компания Intel с 2006 года придерживается стратегии «Тик-Так» (англ. tick-tock). Эта стратегия, реализующая известный закон Мура, подразумевает регулярное развитие полупроводниковых технологических процессов (техпроцессов) и микроархитектур чипов: на «Тик» приходится освоение нового техпроцесса на основе уже существующей микроархитектуры, на «Так» — переход на новую микроархитектуру с сохранением прежней точности литографии техпроцесса. По первоначальному замыслу полный цикл «Тик-Так» должен укладываться в два года, то есть каждая часть цикла должна занимать примерно год. Такой темп развития полупроводниковых техпроцессов и процессорных микроархитектур соблюдался в течение довольно длительного периода. Циклы «Тик-Так», реализованные за последние несколько лет, иллюстрирует рис. 1.

Рис. 1. Несколько циклов стратегии «Тик-Так»

Однако несколько лет назад стало очевидно, что по мере уменьшения масштаба литографии сохранять указанный темп развития становилось все сложнее и дороже. В результате в 2016 году стратегия развития была изменена. Теперь вместо традиционного двухступенчатого «Тик-Так» было принято решение использовать трехступенчатый принцип «процесс — архитектура — оптимизация». Новая стратегия подразумевает более длительную эксплуатацию техпроцессов и выпуск по одним и тем же литографическим нормам не двух, а как минимум трех процессорных дизайнов (рис. 2). Это означает, что после Broadwell и Skylake должен следовать не переход на 10 нм нормы, а выпуск процессорного дизайна с использованием освоенного техпроцесса 14 нм.

Рис. 2. Две стратегии развития

В соответствии с новой концепцией очередной разработкой лидера процессоров архитектуры х86 стали модели с кодовым именем Kaby Lake, выпускаемые по модифицированной технологии 14 нм. Новые чипы производитель отнес к изделиям седьмого поколения Intel Core (7th Generation Intel Core i7 Processors). Они отличаются от своих предшественников с кодовым наименованием Skylake еще лучшей энергоэффективностью и еще большей производительностью, особенно это касается встроенных графических средств.

Разработчики сохранили для старших моделей привычные для пользователей наименования Intel Core i7, Core i5, Core i3 с использованием соответствующих цифробуквенных символов. При этом, как и в предыдущих поколениях процессоров Intel Core, наибольшими уровнями производительности обладают модели Intel Core i7.

В настоящее время на фирменном сайте и в технической документации Intel присутствует информация пока только о трех представителях наибольшей производительности, ориентированных на настольные решения. Этими представителями являются следующие изделия:

• Intel Core i7–7700K,
• Intel Core i7–7700,
• Intel Core i7–7700T.

Каждая из перечисленных четырехъядерных моделей способна обрабатывать до восьми потоков одновременно при сравнительно высоких тактовых частотах, дополнительно возрастающих в режиме Turbo Bust.

Необходимо отметить, что высокие уровни производительности сопровождаются также и значительными уровнями энергопотребления, и теплообразования. Действительно, TDP двух первых моделей Intel Core i7 указанного списка имеют значения 91 и 65 Вт. Третья модель, получившая наименование Intel Core i7–7700T, характеризуется наименьшим уровнем теплообразования, равным 35 Вт (возможно снижение до 25 Вт). Это, кстати, даже ниже уровня TDP мобильных 4-ядерных процессоров седьмого поколения, для которых номинальное значение теплообразования установлено равным 45 Вт.

Процессор Intel Core i7–7700T позволяет создавать компактные системы, обладающие высокой производительностью и не требующие мощных источников питания, а также мощных систем охлаждения. Сравнительно высокая производительность четырех вычислительных ядер и встроенных графических средств достаточна для выполнения широкого круга задач. В этом можно убедиться, оценив возможности процессора Intel Core i7–7700T, тактовая частота процессорных ядер которого составляет 2,9 ГГц, в режиме Intel Turbo Boost достигает значения 3,8 ГГц.

Оценивая частотные возможности, этой модели необходимо отметить, что базовая частота, на которой работают ее ядра, меньше базовых частот двух других 4-ядерных моделей приведенного выше списка. Однако только простым уменьшением этого важного параметра в случае антиразгона Intel Core i7–7700 невозможно для этой модели достичь уровня теплообразования в 35 Вт.

Чтобы в этом убедиться, можно воспользоваться упрощенной формулой изменения мощности теплообразования процессора в зависимости от изменения частоты работы его ядер (данная формула является частным вариантом более сложной формулы, приведенной в книгах на русском и английском языках; упрощена для случая сохранения неизменного, штатного, уровня напряжения питания):

,

где переменные с индексом f обозначают параметры, значения которых соответствуют измененному значению рабочей частоты ядер процессора, а переменные с нулевым индексом — параметры штатного режима.

Подстановка в эту формулу штатных значений параметров Intel Core i7–7700 (Po = 65 Вт, Fo = 3.6 ГГц) и значения частоты Ff = 2.9 ГГц, соответствующего штатному частотному режиму ядер Intel Core i7–7700T, дает для Pf величину ~52 Вт. А это значительно больше уровня 35 Вт. Таким образом, действительно, уменьшением рабочей частоты Intel Core i7–7700 до уровня 2.9 ГГц, что равно значению рабочей частоты Intel Core i7–7700T, не удастся достичь уровня теплообразования 35 Вт. А это означает, что таким способом невозможно превратить процессор Intel Core i7–7700 в Intel Core i7–7700T.

Конечно, низкий уровень TDP модели Intel Core i7–7700T объясняется не только пониженным значением базовой частоты, но, безусловно, и другими причинами. По всей видимости, это достигается еще и специальным отбором полупроводниковых кристаллов, и снижением уровней напряжения питания процессора, а возможно и соответствующими изменениями полупроводниковых технологий, используемых в производстве процессорных кристаллов. К сожалению, компания Intel, как обычно, не спешит раскрывать все свои научно-технические и производственные секреты, поэтому остается догадываться, как удается сохранять высокую производительность при очень низком уровне энергопотребления и, как следствие, теплообразования.

В следующей части  данной статьи приведены основные параметры процессора Intel Core i7–7700T.
    

>>    Часть 2