Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры ноутбуков

Интересная модель того времени – Everex с процессором i386SX-25. Архитектура и дизайн этой модели допускает возможность установки сопроцессора i387SX, что увеличивает производительность данного ноутбука.

Ноутбук Everex
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В основе этого компьютера лежит двухплатное решение. Семидюймовый черно/белый ЖК-дисплей разрешением 640×480, легко сменяемые жесткий диск IBM с интерфейсом IDE и информационным объемом 80 Мбайт, дисковод гибких дисков 1,44 Мбайт, блок Ni-Ca аккумуляторов. Управление осуществляется с помощью клавиатуры и миниатюрного трекбола. Оперативная память — 2 Мбайт с возможностью увеличения до 4 Мбайт с помощью замены специальной платы памяти. Внешние интерфейсы представлены разъемами VGA, LPT, Com и для внешней клавиатуры. Ноутбук помещен в металлический корпус и весит более 3 кг. Несмотря на ограниченность функциональных возможностей, по дизайну он уже напоминает современные модели.

Не менее интересно семейство ноутбуков IBM ThinkPad. В октябре 1992 года в рамках данного сеейства были анонсированы три модели: 300, 700, 700С. Основой каждой из них стал процессор Intel 80386SL частотой 25 МГц, оперативная память составляет 4–16 Мбайт, встроенный LCD монитор — монохромный, 9,5 дюйма, разрешением 640×480. Накопители представлены жестким диском 80 Мбайт и 3,5-дюймовым флоппи-дисководом.

Ноутбук IBM ThinkPad
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Модели 700 и 700C отличаются наличием процессора Intel 80486SLC частотой 50 МГц (2×25 МГц). Последняя укомплектована цветным 10,4-дюймовым LCD-монитором с поддержкой 256 цветов – в комплекте с HDD 120 Мбайт она предлагалась за $4350.

Конечно, все перечисленные характеристики могли варьироваться в зависимости от модели и производителя.

Приведенные данные дают только общее представление о том, какими были компьютеры начала девяностых годов прошлого века, то есть три десятка лет назад. Остается сравнить параметры и цены указанных устройств с современными моделями компьютеров. Но это уже может сделать каждый из нас самостоятельно.

А вот предсказать, что будет через следующие три десятка лет, — вряд ли возможно. Однако можно уверенно утверждать только то, что, безусловно, будет очень интересно!
   

>>    Часть 1 
       

Сокращенные версии статьи: 

• Компьютеры тридцать лет тому назад
• Компьютеры тридцать лет тому назад. / IT-Expert. 2023, №7
• Компьютеры, какие они были 30 лет назад. / Вы и ваш компьютер. 2023, №10, с.14-18 

В статье были использованы материалы книг:

• «PC: Overclocking, Optimization, & Tuning, Second Edition». — USA: A-LIST
• «PC: Hardware Tuning & Acceleration». — USA: A-LIST
• «PC: настройка, оптимизация разгон» Изд.2-е, доп. — СПб.:  BHV-Санкт-Петербург
• “Форсирование аппаратных средств РС”. — СПб.: БХВ-Петербург
• “Аппаратные средства и мультимедиа”. — СПб.: Питер
• “Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры”. — СПб.: БХВ-Петербург

В статье были использованы материалы сайтов:

• Википедия
• Ряда других сайтов

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ноутбуки

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

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

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

Мобильный компьютер Osborne 1
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Процессор

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

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

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

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

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

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

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

Оперативная память

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

Жесткий диск

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

Экран

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

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

Батарея

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

Клавиатура и указатель

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

Внешние интерфейсы и разъемы

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

В следующей части  данной статьи — примеры моделей ноутбуков начала девяностых
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Настольные компьютеры

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

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

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

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

Процессор

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

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

Оперативная память

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

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

Диски

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

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

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

Системная шина

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

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

Приводы и интерфейсы

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

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

Видеосистема

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

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

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

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

Блок питания

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

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

В следующей части  данной статьи — о ноутбуках начала девяностых.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 

Часть 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 
 

Компания Micron под принадлежащей ей маркой Cruсial выпускает широкую гамму твердотельных накопителей (SSD). При этом для сверхкомпактных подсистем хранения информации, ориентированных на компьютеры потребительского сектора, предлагаются SSD форм-фактора M.2 2280. В их архитектуре используются чипы 3D NAND разных полупроводниковых технологий, эволюция которых представлена на рис. 1.

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

На основе результатов производства и эксплуатации M.2 SSD Cruсial P1 производитель выпустил модели серии Cruсial P2. Указанные накопители в настоящее время представлены моделями объемом 250 Гбайт, 500 Гбайт, 1 Тбайт и 2 Тбайт.  

Возможности накопителей серии Crucial P2 можно оценить на примере модели SSD, имеющей информационный объем 500 Гбайт (здесь 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Данная модель получила наименование CT500P2SSD8. Состав комплекта этого накопителя приведен на рис. 2. Внешний вид накопителя CT500P2SSD8 (далее — SSD P2 500GB) представлен на рис. 3, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 2. Комплект SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3. Внешний вид SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD P2 500GB

Накопитель SSD P2 500GB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 3). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке, наклеенной на лицевой стороне поверх части электронных элементов.

Необходимо отметить, на фирменном сайте производителя в нескольких разделах приводится сравнительно небольшое количество параметров (таблица 1). Среди них для большинства пользователей обычно актуальны показатели надежности и скоростные параметры. Так, например, показатель MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,5 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 150 Тбайт. Анонсированные производителем скоростные возможности приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3, напряжение питания — 3,3 В, ток потребления — до 2,5 А (рис. 3). Фактически указанными параметрами исчерпываются официальные характеристики. Однако, удалив наклейку (удаление наклейки приводит к потере гарантии), закрывающую доступ к большей части элементов устройства, можно получить дополнительную информацию об архитектуре, а, следовательно, и возможностях накопителя. Кстати, следует отметить, что на рынке присутствуют модели и с чипами флеш-пямяти TLC, и с чипами QLC.

В архитектуре исследуемого накопителя SSD P2 500GB использованы два чипа флэш-памяти Micron NX893. Управление осуществляет контроллер Phison PS5013-E13-31, способный поддерживать до 2 Тбайт флеш-памяти. Архитектура накопителя является безбуферной. Это означает, что для упрощения конструкции устройства, снижения его себестоимости и энергопотребления на плате отсутствуют микросхемы оперативной памяти, а для повышения скорости работы накопителя применяется кэширование в DRAM компьютера (использование технологии HMB, хотя на сайте производителя это не указано).

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD P2 500GB, созданного компанией Micron, были оценены в процессе тестирования. 

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD P2 500GB (CT500P2SSD8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи. 

>>    Часть 2 
      

  

Евгений Рудометов 
 

Стремительный рост генерируемых данных, быстрое расширение облачных вычислений, повсеместное развертывание сетей 5G, а также распространение высокопроизводительных вычислений (HPC) и искусственного интеллекта (AI) требуют адекватных аппаратно-программных средств. Утверждается, что более 50% всего объема мировых данных было создано за последние два года. Однако из этого объема только 2% было проанализировано, так как оперативная обработка данных требует соответствующих вычислительных мощностей, которых часто не достаточно.

Растущие требования определяют архитектуру центров обработки данных (ЦОД) и сетей, которые могут быстро масштабироваться. При этом необходимо отметить, что по оценкам IDC средняя длительность жизненного цикла типичного сервера составляет примерно пять лет. Дальнейшая же эксплуатация устаревших аппаратно-программных средств часто неэффективна и нецелесообразна. Действительно, совокупные затраты на поддержание производительности ЦОД на должном уровне могут существенно превышать стоимость приобретения технологий следующего поколения. Более того, обновленные серверные платформы, созданные на основе новейших высокопроизводительных процессорах (CPU), предоставляют новые возможности для модернизации существующей IT-инфраструктуры, сочетая в себе решения, которые отвечают актуальным требованиям в вопросах передачи, хранения и обработки данных.

Масштабируемые процессоры

В ответ на потребности рынка компания Intel представила в 2017 очередное обновление модельного ряда серверных процессоров Intel Xeon. С целью значительного увеличения скоростных возможностей компания значительно переработала их внутреннюю архитектуру. Изделия получили общее наименование Intel Xeon Scalable (от англ. Scalable — масштабируемый). Это наименование по замыслу производителя должно свидетельствовать о больших возможностях процессоров, обеспечивающих масштабируемость высокопроизводительных компьютерных систем. О выпуске второго  поколения было объявлено в 2019 г. В настоящее время осуществляется  массовый выпуск и внедрение соответствующих компьютерных систем.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В данный момент высокопроизводительные серверные процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения (продукция с прежним кодовым названием Cascade Lake), как и их предшественники, представлены модельными рядами Intel Xeon Platinum, Intel Xeon Gold, Intel Xeon Silver, Intel Xeon Bronze. Их модели отличаются и количеством ядер, и тактовыми частотами, а также рядом параметров, влияющих на скорость выполнения задач, требующих высокой производительности от компьютерных систем.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Самыми мощными являются процессоры Intel Xeon Platinum. Они представлены моделями линеек 8200 и 9200.

Две линейки Platinum

В настоящее время в линейке Intel Xeon Platinum 8200 — 11 моделей. Среди них старшими являются модели с номерами 8280L и 8280. Они имеют по 28 вычислительных ядер, способных обрабатывать по 56 потоков с базовой тактовой частотой 2,7 ГГц и возможностью ее увеличения до 4,0 ГГц в режиме Turbo Boost. Из других особенностей следует отметить: кэш-память — 38,5 Мбайт, литография — 14 нм, расчетная мощность энергопотребления — 205 Вт, максимальный объем оперативной памяти DDR4-2933 с использованием до 6 каналов: — 4,5 Тбайт (8280L) и 4,0 Тбайт (8280), количество каналов UPI — 3, разъем — FCLGA3647, размер корпуса — 76,0 х 56,5 мм. Обеспечена, в частности, поддержка энергонезависимой памяти Intel Optane DC Persistent Memory (Intel Optane DC Persistent Memory), а также кодов ECC, до 48 линий PCI Express 3.0, наборов команд Intel SSE4.2, Intel AVX, Intel AVX2, Intel AVX-512, технологий Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost), Resource Director Technology (Intel RDT), Intel Hyper-Threading, виртуализации (VT-x, VT-d). Рекомендованная производителем цена модели Intel Xeon Platinum 8280L составляет $13012, Intel Xeon Platinum 8280 — $10009. 

Еще большей производительностью обладают изделия линейки Xeon Platinum 9200.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Эта линейка представлена пока (на момент данной статьи) четырьмя моделями. Их номера: 9282, 9242, 9222, 9221. Старшей моделью является Xeon Platinum 9282. Ряд параметров этих процессоров приведен в таблице.

Intel Xeon Platinum 9200

Производитель отмечает, что процессоры Intel Xeon класса Platinum ориентированы на ресурсоемкие критически важные рабочие нагрузки искусственного интеллекта, аналитики и гибридных облачных сред. Они обеспечивают оптимальный уровень производительности при возможности увеличения количества процессоров: 2, 4, 8 и более.

«Золотые», «серебряные» и «бронзовые» 

Несколько меньшими возможностями обладают модели линеек Intel Xeon Gold (49 моделей с числом ядер от 4 до 28), Intel Xeon Silver (10 моделей с числом ядер от 8 до 16), Intel Xeon Bronze (2 модели с числом ядер 6 и 8). Однако и их возможности сравнительно велики и способны удовлетворить потребности многих потенциальных пользователей.

Процессоры Intel Xeon класса Gold обладают оптимизированной под рабочие нагрузки производительностью и повышенной надежностью, высокой скоростью памяти, большой ее емкостью и улучшенной структурой межсоединений, улучшенной масштабируемостью благодаря возможности использования 2 и 4 процессоров.

Процессоры Intel Xeon класса Silver — это оптимальная производительность и энергоэкономичность, увеличенная скорость памяти, средние вычислительные и сетевые ресурсы, а также ресурсы хранения данных.

Процессоры Intel Xeon класса Bronze — это доступная производительность для малого бизнеса и базовых систем хранения, аппаратные функции безопасности, надежные возможности масштабирования благодаря поддержке 2 процессоров.

Производительность платформ

Как показывают многочисленные результаты тестирования, процессоры Intel Xeon второго поколения обеспечили заказчикам значительное  повышение производительности их компьютерных систем. При этом по оценке Intel, средняя производительность Intel Xeon Gold 2-го поколения в 1,36 раза выше по сравнению с аналогичным процессором Intel Xeon Gold 1-го поколения, а с учетом цен — в 1,42 раза выше. Более того, при использовании технологии Intel DL Boost модель Intel Xeon Platimum 9200 обеспечивает еще больший прирост.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Важным достоинством данных процессоров является поддержка энергонезависимой памяти Intel Optane DC PM. Представленные в виде модулей, емкость которых, может достигать 512 Гбайт, они устанавливаются в слоты DRAM материнских плат. Указанные модули Intel Optane DC PM совместно с модулями DRAM позволяют довести полный объем оперативной памяти до 36 Тбайт. При этом комбинированная подсистема, обеспечивая высокие скоростные показатели, оказывается существенно дешевле по сравнению с решениями, предусматривающими использование только традиционных модулей DRAM. 

Для повышения производительности компьютерных систем в указанных процессорах реализована поддержка технология Intel Deep Learning Boost. Это позволяет повысить выполнение задач искусственного интеллекта, что, учитывая стремительный рост данного сектора, является актуальным для многих потенциальных пользователей.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Российские заказчики уже оценили преимущества новых платформ, созданных на основе процессоров Intel Xeon Scalable второго поколения.

Как утверждают специалисты Яндекс.Облака, данные процессоры стабильно показывают ускорение от 10 до 90%. Наборы команд AVX512 (Advanced Vector Instructions) и VNNI (Vector Neural Network Instructions) Intel Xeon Scalable 2-го поколения могут в два раза ускорить решение задачи машинного обучения и обработки изображений.

Компании Mail.ru Group удалось достичь уменьшения показателя TCO/performance почти вдвое — с 1.45 до 0.84 за счет перехода на 2-е поколение процессоров Intel Xeon Scalable (2х6230 / 12х16GB / 2×2TB-SSD). Таким образом, по оценке экспертов компании, повышение производительности системы окупило затраты на более высокую стоимость вычислительных решений в расчете на одно ядро.

Компания Axxonsoft отметила потенциал многократного ускорения исполнения соответствующих задач на 2-м поколении процессоров Intel Xeon Scalable благодаря появлению технологии Intel DL Boost. В результате первичного, неоптимизированного запуска обученной нейронной сети с использованием пакета инструментов Intel OpenVINO на сервере, созданном на базе процессоров 2-го поколения Intel Xeon Scalable c Intel DL Boost, было получено ускорение в 1,6 раз относительно системы на базе первого поколения соответствующей серверной платформы Intel.

Согласно тестам компании МТС, использование памяти Intel Optane DC PM в комбинации с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения позволяет добиться четырехкратного увеличения производительности при обработке крупных объемов данных. Компания SAP отметила сокращение времени загрузки системы, использующей постоянную память Intel Optane DC PM, в 12,5 раз, с 60 до 4 минут. Эксперты компании VMware обнародовали результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC PM в двух режимах. В режиме «App-Direct» комбинация DRAM и постоянной памяти Intel Optane DC PM в совокупности предоставляет до 6 Tбайт памяти на 2 сокета и 12 Tбайт на 4 сокета. Результаты исполнения виртуализированных приложений на примере баз данных показали 16,6-кратное увеличение записи в БД в секунду до почти 96 Кбайт в секунду с помощью Intel Optane в режиме «App-Direct». Отдельное внимание заслуживают результаты в режиме «Память». Так, например, измеренная производительность приложений в виртуализированных средах VmWare по тесту VmMark 3.1 на серверах HPE ProLiant Gen10 с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения и постоянной памятью Intel Optane DC PM показала эквивалентную производительность на таких же серверах с обычной DRAM-памятью.

Третье поколение

В конце июня 2020 г. были представлено масштабируемое семейство процессоров Intel Xeon 3-го поколения. Новые процессоры были ранее анонсированы под кодовым наименовением “Cooper Lake”. Они делают возможным более широкое развертывание систем искусственного интеллекта (ИИ) на процессорах общего назначения для приложений, включающих классификацию изображений, механизмы рекомендаций, распознавание речи и моделирование естественных языков.

По прогнозам IDC, к 2021 году 75% корпоративных приложений будут использовать ИИ. К 2025 году, согласно оценкам IDC, примерно 25% всех данных будут генерироваться в реальном времени, при этом различные устройства Интернета вещей (IoT) будут отвечать за 9% этого объема.

В новых процессорах добавлена поддержка чисел с плавающей запятой формата bfloat16 в Intel DL Boost для улучшения производительности обучения нейронных сетей и построения логических выводов; bfloat16 — это компактный цифровой формат, который использует половину битов, как и современный формат FP32, но при этом достигает сопоставимой точности модели с минимальными изменениями программного обеспечения (если таковые требуются). Добавление поддержки bfloat16 ускоряет обучение ИИ и построение логических выводов на процессорах. Оптимизированные для Intel дистрибутивы bfloat16 поддерживаются в ведущих фреймворках глубокого обучения, в том числе в TensorFlow и Pytorch. Они доступны в инструментах Intel AI Analytics для ускорения глубокого обучения и вычислений. Также Intel внедрила оптимизацию bfloat16 в свой инструментарий OpenVINO и среду ONNX Runtime для облегчения логических построений.

Процессоры Intel Xeon Scalable 3-го поколения являются дальнейшим развитием 4- и 8-сокетных решений Intel. Процессор предназначен для выполнения рабочих нагрузок глубокого обучения, для работы в высокоплотных окружениях виртуальных машин (ВМ), для запуска баз данных в оперативной памяти, критически важных приложений, а также для аналитических нагрузок. Клиенты, обновляющие стареющие инфраструктуры, могут рассчитывать на средний ожидаемый прирост производительности в 1,9 раза в популярных рабочих нагрузках и до 2,2 раз больше ВМ по сравнению с 4-сокетными эквивалентами платформы пятилетней давности.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В настоящее время в семействе процессоров Intel Xeon 3-го поколения — 15 моделей. Они представлены в линейках Intel Xeon Platinum 8300 и в линейках Intel Xeon Gold 6300 и Intel Xeon Gold 5300. При этом четыре старшие модели Intel Xeon Platinum 8300 являются 28-ядерными, а две старшие Intel Xeon Gold 6300 — 24-ядерными.

Итак, высокопроизводительные масштабируемые серверные процессоры Intel Xeon Scalable и созданные на их основе компьютерные платформы предоставляют широкие возможности для модернизации IT-инфраструктуры предыдущего поколения. И нет сомнений, что следующие поколения серверных процессоров Intel Xeon Scalable и соответствующие компьютерные системы будут обладать еще большими возможностями.
    

Евгений Рудометов 
 

Отличительной особенностью новейших мини-ПК Intel NUC с кодовым наименованием Islay Canyon является наличие видеоадаптеров, выполненных на дискретных элементах, хотя используемые в архитектуре данных четырех изделий мобильные процессоры традиционно уже имеют в своем составе интегрированные видеосредства. Указанные компьютерные устройства, созданные на основе процессоров Intel Core i5-8265U и Intel Core i7-8565U, получили общее наименование Intel NUC 8 Mainstream-G mini PC. Два из четырех — наборы, два других — полностью укомплектованные системные блоки (мини-ПК), включая наличие всех необходимых архитектурных компонентов. Кроме процессоров и видеоадаптеров, к ним относятся:

• микросхемы оперативной памяти, уже распаянные на материнских платах,
• накопители информации, представленные в разных вариантах и сочетаниях 2,5″ HDD, 2,5″ 3D NAND SSD, M.2 3D NAND SSD, M.2 Intel Optane Memory,
• предустановленная операционная система (ОС) Microsoft Windows 10 Home с драйверами и необходимыми программами поддержки.

В качестве примера готовых к работе мини-ПК из указанного подмножества новейших мини-ПК Intel NUC можно привести модель Intel NUC8i7INHJA2 (символ “2″ в наименовании означает наличие в комплекте блока питания, снабженного силовым кабелем с вилкой европейского стандарта, эта вилка совместима с розетками российского стандарта). Устройство поставляется в жесткой картонной коробке.

Комплект указанной модели мини-ПК включает:

• мини-ПК Intel NUC8i7INHJA2 (далее — мини-ПК Intel NUC8i7INH),
• блок питания мини-ПК от сети переменного тока (модель PA-1900-32 с входным напряжением 100-240В, выходным напряжением 19В, выходной током до 4,74А), снабженный кабелем с вилкой европейского стандарта,
• элементы крепления к задней панели монитора/TB-премника для создания моноблока,

Документация с кратким описанием подключения и безопасного использования мини-ПК, а также описание стандартов и материалов.

Рис. 1. Мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Использование энергоэкономичного процессора Intel Core i7-8565U позволило создать компактный компьютер, который характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью, что достаточно для решения широкого круга самых разных задач. Основные параметры процессора Intel Core i7-8565U приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-8565U

Функциональные возможности мини-ПК Intel NUC8i7INH реализованы с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC8i7INB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих.

В данном компьютере используется видеоадаптер AMD Radeon 540X (архитектура Polaris) с 2GB GDDR5. Эта карта поддерживает:

• Видео HDR и MVC для Blu-ray 3D,
• DirectX 9.3/10/11.3/12, OpenCL 2.0, OpenGL 4.5,
• Аппаратное декодирование H.264, HEVC, VC-1, MPEG-4, MPEG-2, MVC,
• AC-3, MPEG1, MP3 (MPEG1 layer 3), MPEG2, AAC, DTS, ATRAC, Dolby Digital+, WMA Pro, DTS-HD,
• GDDR5 DRAM,
• HDMI (до 3840 х 2160 @ 60Hz, 24bpp),
• Mini DisplayPort (mDP, до 3840 х 2160 @ 60Hz, 24bpp).

Оперативная память представлена распаянными на материнской плате микросхемами LPDDR3 2133 общим объемом 8GB. Это упрощает конструкцию, но исключает возможность расширения объема оперативной памяти.

Поддерживаются проводные и беспроводные интерфейсы.

Функциональная схема мини-ПК Intel NUC8i7INH представлена на рис. 2, технические характенистики — в таблице 2.

Рис. 2. Функциональная схема мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2. Технические характеристики Intel NUC8i7INH

В тестируемом варианте мини-ПК Intel NUC8i7INН энергонезависимое хранение информации осуществляет 2,5-дюймовый накопитель Seagate Video 2.5 HDD 1TB (модель ST1000VT001). Сравнительно невысокие скоростные характеристики этого HDD призван улучшить устанавливаемый в разъем M.2 комплектный модуль Intel Optane Memory серии M10. Его емкость — 16 Гбайт (модель MEMPEK1J016GA). Этот модуль обладает лучшими параметрами по сравнению со своим предшественником, который применялся в мини-ПК предыдущего поколения.

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC8i7INН, то они приведены далее.

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

>>    Часть 2 
       

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, в указанном изделии использован процессор Intel Core i7-8565U, являющийся представителем восьмого поколения Intel Core, кодовое наименование семейства и микроархитектуры — Whiskey Lake. Он относится к моделям с предельно низкими уровнями энергопотребления, а, следовательно, и теплообразования. Несмотря на то, что процессор имеет в своем составе 4 ядра, его расчетная мощность (TDP) составляет всего 15 Вт, хотя настройкой может быть как уменьшена до значения в 10 Вт, так и значительно увеличена до 25 Вт. Внешний вид этого процессора приведен на рис. 3, его основные параметры — в таблице 1.

Использование энергоэкономичного 4-ядерного процессора Intel Core i7-8565U позволило создать компактный компьютер, который характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью. Его возможностей достаточно для решения широкого круга самых разных задач.

Рис. 3. Процессор Intel Core i7 восьмого поколения

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-8565U

Для компактных систем, созданных на основе мобильных процессоров восьмого поколения с предельно низкими уровнями энергопотребления и теплообразования (процессоры семейства U/Y), производитель традиционно предлагает соответствующие платформы. Эти платформа способны максимально полно реализовать возможности таких процессоров. Пример обобщенной структуры с указанием ряда возможностей такой платформы с Intel Core энергоэкономичного семейства U/Y приведен на рис. 4.

Рис. 4. Структура платформы с U-процессорами восьмого поколения
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Большинство функциональных возможностей указанной платформы были реализованы в мини-ПК Intel NUC8i7INH с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC8i7INB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих. Функциональная схема представлена на рис. 5.

Рис. 5. Функциональная схема мини-ПК NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Из особенностей архитектуры рассматриваемого мини-ПК необходимо отметить, что, несмотря на наличие встроенных в процессор Intel Core i7-8565U графических средств Intel UHD 620, в компьютере используется дискретная графика. Вызвано это стремлением конструкторов обеспечить повышенные уровни производительности, недоступные встроенным в процессор средствам Intel UHD 620. Кстати, как показывают спецификации и тесты, возможности Intel UHD 620 уступают скоростным возможностям Intel Iris Plus 650 процессора Intel Core i7-7567U — основы архитектуры Intel NUC предыдущего поколения. Использование дискретной графики обеспечивает уровни производительности, как минимум, не уступающие Intel Iris Plus 650, а в ряде случаев даже превосходящие их.

Итак, в мини-ПК Intel NUC8i7INH видеофункции обеспечивает карта AMD Radeon 540X (архитектура Polaris) с двумя гигабайтами локальной видеопамяти (2GB GDDR5). Эта карта обеспечивает большие уровни производительнсти и функциональности по сравнению со встренными в процессор Intel Core i7-8565U видеосредствами. В частности, AMD Radeon 540X поддерживает:

• Видео HDR и MVC для Blu-ray 3D,
• DirectX 9.3/10/11.3/12, OpenCL 2.0, OpenGL 4.5,
• Аппаратное декодирование H.264, HEVC, VC-1, MPEG-4, MPEG-2, MVC,
• AC-3, MPEG1, MP3 (MPEG1 layer 3), MPEG2, AAC, DTS, ATRAC, Dolby Digital+, WMA Pro, DTS-HD,
• GDDR5 DRAM.

Видеопоток передается как через HDMI с максимальным разрешением 3840 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp, так и через mini DisplayPort (mDP) с максимальным разрешением 3840 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp. Из приведенных значений следует, что графические средства обеспечивают поддержку видеоконтента 4К.

Еще одной особенностью архитектуры мини-ПК является отказ от использования модулей памяти SO-DIMM. Их функцию исполняют распаянные на материнской плате микросхемы LPDDR3 2133 общим объемом 8GB. Такое решение упрощает конструкцию и снижает себестоимость указанного изделия, однако данное обстоятельство исключает возможность расширения доступного пространства оперативной памяти силами пользователей. Это необходимо учитывать и кого-то может смутить, хотя необходимо признать, что 8GB оперативной памяти вполне достаточно для подавляющего числа традиционных задач малого бизнеса и досуга. 

Конечно, не забыли конструкторы и об интерфейсных возможностях, представленных в Intel NUC8i7INH как проводными, так и беспроводными средствами. Так, например, сетевые средства Gigabit (10/100/1000Mbps) LAN, созданные на основе контроллера Intel WGI219 Gigabit Ethernet, обеспечивают поддержку сети Ethernet. Модуль Intel Wireless-AC 9560D2WG предоставляет беспроводные функции Wi-Fi (Intel wireless802.11ac R2, 2×2, Dual Band Wi-Fi) и Bluetooth (v.5) с максимальной скоростью 1.73Gbps. Связь с периферийными устройствами может осуществляться через порты USB 3.1 gen. 2 (1 USB Type C, 3 USB Type A, один из которых используется для передачи данных и зарядки гаджетов) и USB 2.0 (2 порта с разъемами на плате), а также через CIR (Consumer Infrared).

В следующей части  данной статьи рассмотрены топология материнской платы Intel NUC8i7INB и элементы интерфейсов, приведены основные характеристики мини-ПК Intel NUC8i7INHJA.
  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В Москве компания Intel в России представила новое портфолио решений для передачи, хранения и обработки данных. Ключевыми элементами являются второе поколение масштабируемого семейства процессоров Intel Xeon Scalable с технологией Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost) и постоянная память Intel Optane DC. Кремниевые технологии для данных – рынок объемом более 300 млрд долларов.

На мероприятии выступили ведущие специалисты компании Intel и ее партнеров. Они рассказали о новейших компонентах, перспективных технологиях и примерах их внедрения в системах обработки данных.

(кликнуть для увеличения)

Поток данных, создаваемых человечеством, стремительно нарастает. Результатом этого процесса стало быстрое увеличение объема генерируемой и требующей соответствующей обработки информации: более 50% всего объема мировых данных было создано за последние 2 года. Однако из этого объема только 2% было проанализировано, так как оперативная обработка данных требует соответствующих вычислительных мощностей.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Однако процесс ускоренной генерации информации продолжится и в последующие годы. Так, например, уже к следующему году каждый человек на Земле будет генерировать 1,7 Мб данных в секунду, благодаря растущему потреблению цифровых услуг, а также работе примерно 200 млрд цифровых устройств в различных технологических сферах. Доступный рынок полупроводниковых технологий, предназначенных для обработки данных, Intel оценивает в $320 млрд. При этом быстрое увеличение рынка наблюдается практически во всех странах. 

По данным IDC, российский рынок серверных решений и систем хранения данных (СХД) растет. Рост сегмента х86 решений в долларовом выражении в 2018 году составил почти 33% (32.8%), рост сегмента систем хранения данных (в USD) – 23% (22.5%).

«На развитие отрасли обработки данных оказывает влияние три тенденции: распространение облачных вычислений, развитие искусственного интеллекта и аналитики, а также виртуализация сетевой инфраструктуры. Растущие рабочие нагрузки требуют нового подхода к анализу, хранению, а также передаче данных. Этим обусловлено предоставление технологий Intel в формате комплексного портфолио, которое совмещает производительные процессоры, память и решения для оптимизации сетей», – отметила в своем выступлении Наталья Галян, региональный директор Intel в России.

(кликнуть для увеличения)

Компания Intel представила российским пользователям обновленное портфолио решений для обработки, передачи и хранения данных, ключевыми элементами которого являются:

• Процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения, в том числе семейство Intel Xeon Platinum 9200 (до 56 ядер и 12 каналов памяти).
• Постоянная память Intel Optane DC, которая обеспечивает масштабное увеличение объёма оперативной памяти на платформе Intel Xeon Scalable, начиная со второго поколения.
• Накопитель Intel Optane SSD DC D4800X (Dual Port), сочетающий производительность твердотельных накопителей Intel Optane DC SSD с высокой надежностью хранения данных.
• Накопитель Intel SSD D5-P4326 (Intel QLC 3D NAND) — первый в мире PCIe QLC NAND SSD, совместимый с форматом EDSF для центров обработки данных.
• Адаптер Intel Ethernet 800 Series с технологией Application Device Queues (ADQ), способный обеспечить работу на скорости до 100 Гбит/с для передачи масштабных объемов данных.

Более 20 компаний-партнеров Intel представили решения и сервисы на основе новых технологий в рамках презентации и демо-зоны. Предлагаемые новинки помогают участникам обширной экосистемы, сформировавшейся вокруг серверной платформы Intel, оптимизировать и ускорить выполнения требовательных рабочих нагрузок и вместе с тем улучшить качество предоставляемых услуг.

(кликнуть для увеличения)

По заявлению руководителя Яндекс.Облака Яна Лещинского, новые процессоры стабильно показывают ускорение от 10 до 90%. Более того, наборы команд AVX512 (Advanced Vector Instructions) и VNNI (Vector Neural Network Instructions) Intel Xeon Scalable 2-го поколения могут в два раза ускорить решение задачи машинного обучения и обработки изображений.

(кликнуть для увеличения)

Mail.ru Group удалось достичь уменьшения показателя TCO/performance почти вдвое – с 1.45 до 0.84 за счет перехода на 2-е поколение процессоров Intel Xeon Scalable (2х6230 / 12х16GB / 2×2TB-SSD). Таким образом, по оценке экспертов компании, повышение производительности системы окупило затраты на более высокую стоимость вычислительных решений в расчете на одно ядро.

(кликнуть для увеличения)

Российские заказчики смогли оценить преимущества новой платформы для задач видеонаблюдения и анализа поведения человека. Так, компания Axxonsoft отметила потенциал многократного ускорения исполнения соответствующих задач на 2-м поколении процессоров Intel Xeon Scalable благодаря появлению технологии Intel DL Boost. В результате первичного, неоптимизированного запуска обученной нейронной сети с использованием пакета инструментов Intel OpenVINO на сервере, созданном на базе процессоров 2-го поколения Intel Xeon Scalable c Intel DL Boost, было получено ускорение в 1.6 раз относительно системы на базе первого поколения соответствующей серверной платформы Intel.

Партнеры Intel представили результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC для различных задач. Так, согласно тестам компании МТС, использование этого решения в комбинации с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения позволяет добиться четырехкратного увеличения производительности при обработке крупных объемов данных. Компания SAP отметила сокращение времени загрузки системы, использующей постоянную память Intel Optane DC, в 12,5 раз, с 60 до 4 минут. Эксперты компании VMware представили результаты тестирования постоянной памяти Intel Optane DC в двух режимах. В режиме «App-Direct» комбинация DRAM и постоянной памяти Intel Optane DC в совокупности предоставляет до 6 Tб памяти на 2 сокета и 12 Tб на 4 сокета. Результаты исполнения виртуализированных приложений на примере баз данных показали 16,6-кратное увеличение записи в БД в секунду до почти 96 Кб в секунду с помощью Intel Optane в режиме «App-Direct». Отдельное внимание заслужили результаты в режиме «Память». Так, например, измеренная производительность приложений в виртуализированных средах VmWare по тесту VmMark 3.1 на серверах HPE ProLiant Gen10 с процессорами Intel Xeon Scalable 2-го поколения и постоянной памятью Intel Optane DC показала эквивалентную производительность на таких же серверах с обычной DRAM-памятью.

Партнер компании Intel, студия Main Road Post, отметила эффект от применения технологий Intel для систем хранения в расчетных задачах компьютерной графики. «Рендеринг в CG – это одна из самых требовательных к вычислительным ресурсам серверной фермы операция. Создание CG-эффектов требует дней, недель иногда даже месяцев расчетов. Благодаря Intel Xeon Scalable и особенно твердотельным NVMe-дискам Intel время таких расчетов сократилось в сотни раз», – отметил Михаил Лёсин, технический директор студии Main Road Post. Новые твердотельные накопители Intel, представленные в рамках мероприятия, открывают дополнительные возможности для усовершенствования СХД благодаря сочетанию производительности, надежности и ёмкости.

Решения Intel находят свое применение не только в бизнес-моделях, но и в научном суперкомпьютинге. Первый в мире гиперконвергентный суперкомпьютер со 100% охлаждением на «горячей воде», созданный в  Объединенном институте ядерных исследований совместно со специалистами компаний РСК и Intel, включает узлы «РСК Торнадо» на первом поколении Intel Xeon Scalable с использованием твердотельных NVMe-дисков Intel для дата-центров и Intel Optane SSD DC. Комплексный подход к построению гиперконвергентной IT-инфраструктуры позволил ОИЯИ эффективно справляться с критическими нагрузками и научными расчетами, необходимыми для вычислений и обработки данных в мега-проекте НИКА (NICA).

По оценкам IDC средняя длительность жизненного цикла сервера составляет 5 лет. При дальнейшей эксплуатации совокупные затраты на поддержание производительности ЦОДа могут превышать стоимость приобретения необходимых технологий следующего поколения. Обновленная серверная платформа Intel предоставляет новые возможности для модернизации существующей ИТ-инфраструктуры, сочетая в себе решения для построения облачной инфраструктуры, дата-центров и систем вычислений на конечных устройствах, отвечающим актуальным требованиям в вопросах передачи, хранения и обработки данных.

Участники мероприятия смогли ознакомиться с решениями, созданными партнерами Intel на базе новой платформы и позволяющими повысить эффективность датацентричной IT-инфраструктуры.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешний вид накопителя SSD P1 500GB (CT500P1SSD8) представлен на рис. 3, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 3.  Внешний вид, лицевая и обратная стороны SSD P1 500GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD P1 500GB

Накопитель SSD P1 500GB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 3). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке (рис. 4), наклеенной на лицевой стороне поверх части электронных элементов (рис. 3).

Рис. 4.  Этикетка SSD P1 500GB

Необходимо отметить, на фирменном сайте производителя в нескольких разделах приводится сравнительно небольшое количество параметров (таблица 1). Среди них для большинства пользователей обычно актуальны показатели надежности и скоростные параметры. Так, например, показатель MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,5 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 100 Тбайт, что эквивалентно записи примерно 54 Гбайт данных в день в течение пяти лет установленного гарантийного срока. Анонсированные производителем скоростные возможности приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3, напряжение питания — 3,3 В, ток потребления — до 1,7 А (рис. 4). Фактически указанными параметрами исчерпываются официальные характеристики. Однако, удалив наклейку, закрывающую доступ к большей части элементов устройства, можно получить дополнительную информацию об архитектуре, а, следовательно, и возможностях накопителя.

Рис. 5.  Скрытые этикеткой элементы SSD P1 500GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из маркировок микросхем, размещенных на плате (рис. 3 и рис. 5), в архитектуре накопителя SSD P1 500GB использованы два чипа флэш-памяти Micron NW946 (256 Гбайт, 64-слойная QLC 3D NAND), обеспечивающие суммарную емкость 512 Гбайт. Управление элементами накопителя осуществляет контроллер Silicon Motion SM2263EN (4 линии по 8 Гбит/с интерфейса PCIe Gen3 x4, 4 канала NAND, поддержка NVMe 1.3, последовательные чтение/запись — до 2400/1700 Мбайт/с, случайные чтение/запись — до 300/250 IOPS, поддержка DRAM DDR3L/LPDDR3/DDR4, использование эффективных кодов исправления ошибок и др. функции). Применение в архитектуре накопителя чипа DRAM-памяти Micron D9SHD (512 Мбайт DRAM DDR3L) и технологии SLC-кэширования, как следует из технических характеристик, обеспечивает сравнительно высокие скоростные характеристики SSD P1 500GB, несмотря на использование даже не очень быстрой QLC 3D NAND.

На указанный накопитель предоставляется 5-летняя ограниченная гарантия, которая «действует в течение пяти лет с даты первоначальной покупки или до израсходования общего количества записанных байт, опубликованного в спецификациях продукта».

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD P1 500GB, созданного компанией Micron, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD P1 500GB (CT500P1SSD8) рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

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 
 

Серия BG3 клиентских твердотельных накопителей (SSD) представлена моделями 128, 256 и 512 Гбайт. Изделия работают через интерфейс PCIe Gen3×2L и поддерживают протокол NVMe 1.2.1. Отличаются от предшественников более компактными габаритами, сниженным энергопотреблением и высокой производительностью. Не в последнюю очередь это достигается применением технологии Host Memory Buffer (HMB). Накопитель с поддержкой HMB может использовать часть системной памяти RAM в качестве буфера для кэширования данных.

Использование технологии HMB обеспечивает высокую производительность без DRAM (DRAM-less) при одновременном упрощении внутренней архитектуры, уменьшении энергопотребления и теплообразования, габаритов и себестоимости изделий. Остается добавить, что накопители серии BG3 выпускаются как в виде встраиваемых изделий типоразмера M.2 1620, предназначенных для поверхностного монтажа, так и в виде съемных миниатюрных модулей типоразмера M.2 2230. В качестве встроенных носителей информации используется фирменная 64-слойная флэш-память 3D TLC BiCS FLASH собственного производства Toshiba.

Рекомендуемые области применения накопителей серии BG3:

• Ультрамобильные ПК,
• Ноутбуки 2-в-1,
• IoT / встраиваемые устройства,
• Загрузочные диски серверов и хранилищ информации.

Потенциальные возможности твердотельных накопителей серии BG3 можно оценить на примере старшей модели, имеющей информационный объем 512 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Данная модель типоразмера M.2 2230 получила наименование KBG30ZMS512G. Внешний вид этого твердотельного накопителя представлен на рис. 1, основные характеристики приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Внешний вид KBG30ZMS512G
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные характеристики KBG30ZMS512G

Твердотельный накопитель KBG30ZMS512G обладает ультракомпактными размерами и весьма малым весом. Действительно, его размеры составляют 30,0 × 22,0 × 2,38 мм, а вес — всего 2,6 г. Выпущен данный накопитель в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов (рис. 1). На рис. 2 — фрагмент этикетки с рядом характеристик.

Рис. 2. Фрагмент этикетки KBG30ZMS512G

Емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя KBG30ZMS512G, относящегося к изделиям серии BG3 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 1 
  

Перед детальным рассмотрением модулей Crucial DDR4-2400 SO-DIMM (CT16G4SFD824A), необходимо, вероятно, напомнить, что Crucial — это бренд компании Micron (Micron Technology, Inc.), являющейся одним из крупнейших мировых производителей NAND и DRAM памяти. Crucial представляет полную линейку продуктов на рынке памяти – твердотельные накопители и модули памяти для ноутбуков, десктопов, серверов. Память DRAM под брендом Crucial выпускает дочернее предприятие Micron и Intel. При этом используются только собственные чипы материнской компании Micron, прошедшие контроль качества Micron и Intel. Это касается и модулей CT16G4SFD824A.

Внешний вид модулей оперативной памяти CT16G4SFD824A представлен на рис. 2, основные параметры — в таблице 1.

Рис. 2.  Модули CT16G4SFD824A: фронтальная и обратная стороны модулей
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные параметры модулей CT16G4SFD824A

Основными элементами каждого модуля CT16G4SFD824A являются шестнадцать одинаковых микросхем, расположенных на обеих сторонах печатной платы модуля. Одна из таких микросхем представлена на рис. 3.

Рис. 3.  Одна из микросхем модуля CT16G4SFD824A

Следует отметить, что указанные модули памяти имеют пожизненную гарантию (в Германии гарантийный срок составляет 10 лет), что свидетельствует о высокой их надежности.

Что же касается скоростных возможностей модулей CT16G4SFD824A, то они были оценены в процессе проведенного тестирования данных модулей в составе мини-ПК, который был создан на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1.

Далее  описана конфигурация тестовой системы и представлены результаты тестирования модулей CT16G4SFD824A.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Семейство компьютерных комплектов NUC (Next Unit of Computing), материнские платы которых снабжены мобильными процессорами седьмого поколения Intel Core (ядра Kaby Lake), в настоящее время насчитывает 12 вариантов. Старшим представителем является комплект Intel NUC7i7BNHX1. Кроме сравнительно мощного центрального  процессора (далее — ЦП или процессор), особенностью данного комплекта является наличие в его составе модуля памяти Intel Optane (Intel Optane Memory, 16GB, M.2 80mm PCIE 3.0, 20nm, 3D Xpoint).

Созданы эти модули на базе флэш-памяти 3D XPoint, ставшей основой нового типа накопителей Intel, получивших общее наименование Optane. По производительности накопители Optane находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями, при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD с флэш-памятью NAND и даже 3D NAND. Это позволило существенно изменить архитектуру систем обработки данных, как мощных серверов, так и компьютеров потребительского класса. В качестве примера изделий Optane для потебительских компьютеров можно привести упомянутый модуль памяти Intel Optane комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Этот модуль создан для обеспечения эффективного кэширования данных при работе с 2,5-дюймовым накопителем.

Более детально особенности архитектуры, характеристики использованных компонентов и некоторые функциональные возможности мини-ПК, созданного на основе комплекта Inte NUC7i7BNHX1, рассмотрены ниже.       

Итак, применяемый в указанном комплекте NUC процессор Intel Core i7-7567U (7-е поколение Intel Core, кодовое наименование семейства и микроархитектуры — Kaby Lake) относится к моделям с предельно низкими уровнями энергопотребления, а, следовательно, и теплообразования. Его расчетная мощность (TDP) составляет всего 28 Вт. Внешний вид этого процессора приведен на рис. 1, его основные параметры — в таблице 1.

Использование энергоэкономичного процессора Intel Core i7-7567U позволило существенно упростить компьютер и уменьшить его габариты, сохраняя при этом сравнительно высокую производительность и функциональность, достаточные для решения широкого круга задач.

Рис. 1. Процессор Intel Core i7-7567U
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-7567U

Для мобильных процессоров седьмого поколения с предельно низкими уровнями энергопотребления и теплообразования (процессоры семейства U/Y) производитель предлагает соответствующие платформы. Эти платформа способны максимально полно реализовать возможности таких процессоров. Пример обобщенной структуры с указанием ряда возможностей такой платформы, созданной на основе процессоров 7-го поколения Intel Core семейства U/Y, приведен на рис. 2.

Рис. 2. Структура платформы с процессором Intel Core i7-7567U
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Большинство функциональных возможностей указанной платформы были реализованы c помощью специально разработанной для указанного комплекта материнской платы.

О материнской плате и функциональных возможностях —  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Для оценки возможностей SSD 545s 256GB (Intel SSD 545s Series 256GB, модель SSDSC2KW256G8) в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука после его модернизации входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (200 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Установка SSD 545s 256GB в специализированный отсек ноутбука на место второго диска (вместо SSD 480 Гбайт) с последующим его подключением к разъему SATA 6Gb/s не вызвало каких-либо проблем.

Итак, на рис. 4 — скриншот конфигурации аппаратных средств системы тестирования, на рис. 5 — логические диски, среди которых отмечен тестируемый SSD 545s 256GB.

Рис. 4.  Конфигурация системы тестирования SSD 545s 256GB

Рис. 5.  Логический диск SSD 545s 256GB  в тестовой системе

Для поддержки твердотельных накопителей силами самих пользователей компания Intel предлагает специальную утилиту, получившую наименование Intel Solid-State Drive Toolbox (Intel SSD Toolbox). Утилита является многофункциональной. В частности, она обеспечивает вывод ряда характеристик накопителй, оптимизирует работу SSD, проводит сокращенную и полную его диагностику, анализ SMART (рис. 6).

Рис. 6.  Утилита Intel SSD Toolbox 

Результаты оценок емкостных и скоростных параметров SSD 545s 256GB приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На основе микросхем флэш-памяти 3D NAND (64-слойная 3D NAND второго поколения, TLC) компания Intel выпустила 2,5-дюймовые твердотельные накопители (SSD) серии Intel 545s. В настоящее время линейка 2,5-дюймовых SSD этой серии состоит из моделей с информационным объемом 128, 256, 512, 1024 Гбайт. Все они ориентированы на сектор потребительских компьютеров. 

Возможности SSD этой серии можно оценить на примере средней модели, имеющей объем 256 Гбайт: Intel SSD 545s Series 256GB. Модель получила наименование SSDSC2KW256G8 (256GB, 2.5in SATA 6Gb/s, 3D2, TLC; далее — SSD 545s 256GB).

Эта модель поставляется в небольшой картонной коробке (рис. 1). На лицевой и обратной стороне приведены некоторые характеристики указанного устройства. Кроме SSD, в комплекте присутствует краткая инструкция по использованию накопителя.

Рис. 1.  Комплект SSD 545s 256GB

Внешний вид SSD 545s 256GB представлен на рис. 2, основные характеристики — в таблице 1.

Рис. 2.  Внешний вид SSD 545s 256GB

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 545s 256GB

Накопитель SSD 545s 256GB очень легкий, выпущен в неокрашенном алюминиевом корпусе. При этом на лицевой стороне корпуса — логотип Intel, а на обратной — этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик (рис. 2, рис. 3).

Рис. 3.  Этикетка на обратной стороне SSD 545s 256GB

На указанный накопитель предоставляется 5-летняя ограниченная гарантия. Об этом сообщено на обратной стороне упаковки и в спецификациях.

Производитель SSD заявил о высоком ресурсе записи, составляющем 144 Тбайт. Что же касается скоростных возможностей накопителя, то производитель приводит на своих сайтах и в документах следующие значения:

• Последовательное чтение данных — до 550 Мбайт/с,
• Последовательная запись данных — до 500 Мбайт/с,
• Произвольное чтение — до 75 K IOPS,
• Произвольная  запись — до 85 K IOPS.

Несмотря на безусловный авторитет производителя, было интересно оценить с помощью доступных тестов скоростные возможности накопителя SSD 545s 256GB, которые он демонстрирует при эксплуатации в составе мощной мобильной системы. Далее представлены результаты проведенного исследования.

Результаты оценкок емкостных и скоростных параметров SSD 545s 256GB приведены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В настоящее время для ЦОД компания Intel предлагает накопители Intel Optane SSD DC P4800X, ориентированные на корпоративный сегмент (рис. 7). По утверждению их создателей это объединение свойств побайтно адресуемой памяти и блочных устройств хранения программ и данных, лучшая комбинация из низких задержек, высокой пропускной способности, QoS, долговечности, энергонезависимости. Эти накопители обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации. По своей идеологии и возможностям указанные продукты находятся на стыке обычной динамической памяти (DRAM) и флэш-памяти типа NAND (рис. 4, рис. 6).

Рис. 7.  Intel Optane SSD DC P4800X

Накопители Intel Optane SSD DC P4800X (рис. 7) позволили пересмотреть традиционную архитектуру обработки данных. Они обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации (рис. 5 и рис. 6). Подключаются через шину PCI Express. В отличие от традиционных NAND SSD со странично-блочной организацией работы предлагаемые накопители Intel Optane SSD DC P4800X обеспечивают, как и в случае традиционной памяти DRAM, побайтную адресацию. Указанные 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. По сравнению с NAND SSD у Intel Optane SSD DC P4800X задержки доступа меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз. Остается добавить, что накопители Intel Optane SSD DC P4800X оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки.

Основные характеристики модели Intel Optane SSD DC P4800X с информационным объемом 375 Гбайт (уже объявлен выпуск модели 750 Гбайт, а в ближайшем будущем — 1,5 Тбайт) приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Optane SSD DC P4800X

Указанные характеристики расширяют сферу применения накопителей семейства Optane. Кроме использования в качестве привычных хранилищ программ и данных, эти устройства благодаря высоким скоростным параметрам и побайтному способу адресации хорошо интегрируются в подсистему оперативной памяти (рис. 8). Это позволяет уменьшить нагрузку на DRAM, существенно снизить требуемый объем и стоимость владения.

Рис. 8.  Два сценария использования накопителей Intel Optane

В следующей части  описана Consumer модель SSD семейства Intel Optane.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Кроме процессоров, важнейшими компонентами архитектуры центров обработки данных (ЦОД) являются средства хранения информации.

Долгое время для этого использовались дисковые подсистемы, созданные на основе массивов накопителей на жестких магнитных дисках (HDD). Емкость 3,5-дюймовых моделей за три десятка лет увеличилась на шесть порядков и исчисляется уже терабайтами (рис. 1). В течение длительного времени HDD являлись, по сути, безальтернативными устройствами хранения программ и данных.

Рис. 1.  Два диска Toshiba Enterprise Capacity HDD 8TB

Однако ситуация с практически монопольным властвованием HDD стала быстро меняться после появления высокоскоростных твердотельных накопителей (SSD). Лишенные движущихся механических элементов и созданные на основе микросхем флэш-памяти типа NAND, SSD обеспечивают по сравнению с HDD более высокие скорости записи, чтения и передачи данных, меньшие задержки доступа к данным, меньшие показатели энергопотребления и теплообразования, большую надежность (особенно это касается  корпоративных моделей, рис. 2).

Рис. 2.  Business SSD и Enterprise SSD

Переход на флэш-память 3D NAND позволил еще больше повысить надежность и увеличить ресурс SSD. Однако, как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флэш-память нового типа, получившую наименование 3D XPoint. Эта новейшая разработка, как и флэш-память типа NAND, и как флэш-память 3D NAND, 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.

Компания Intel не раскрывает подробностей принципов работы флэш-памяти 3D XPoint, что, конечно, не снижает ее достоинств. Завеса тайны объясняется коммерческими интересами разработчика, не заинтересованного в появлении конкурентов. Тем не менее, кое-какая информация об архитектуре и возможностях флэш-памяти 3D XPoint (рис. 3), раскрытая в ряде фирменных презентаций, все-таки просочилась за пределы исследовательских лабораторий и производственных помещений. Проанализировав доступные документы, некоторые независимые эксперты утверждают, что работа флэш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов применяемых полупроводниковых материалов. Результатом этих переходов является изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.

Рис. 3.  Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint

Созданные на основе флэш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями (рис. 4), при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD. Это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных (рис. 5 и рис. 6).

Рис. 4.  Intel Optane среди устройств хранения программ и данных

Рис. 5.  Классическая иерархия памяти и систем хранения информации

Рис. 6.  Новая иерархия памяти и систем хранения информации

В следующей части  описана Enterprise модель SSD семейства Intel Optane.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Кроме процессоров, важной составляющей архитектуры ЦОД являются системы хранения информации. Долгое время для этого использовались дисковые подсистемы, созданные на основе массивов HDD, являвшимися, по сути, безальтернативными устройствами. Однако ситуация стала меняться после появления твердотельных накопителей (SSD). Лишенные движущихся механических элементов и созданные на основе микросхем флэш-памяти типа NAND, SSD обеспечивают по сравнению с HDD более высокие скорости передачи данных, меньшие задержки доступа к данным, меньшие показатели энергопотребления и теплообразования, большую надежность. Переход на флэш-память 3D NAND позволил повысить надежность и ресурс SSD. Однако, как считают инженеры Intel, следующий этап связан с переходом на флэш-память 3D XPoint. Компания не раскрывает подробностей принципов работы флэш-памяти, что не снижает ее достоинств. Созданные на ее основе накопители получили наименование Optane (рис. 6). По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями (рис. 4 и рис. 5), при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD.

В настоящее время для ЦОД компания Intel предлагает накопители Intel Optane SSD DC P4800X, ориентированные на корпоративный сегмент. По своей идеологии это продукты находятся на стыке обычной динамической памяти (DRAM) и флэш-памяти типа NAND.

Рис. 4.  Классическая иерархия памяти и систем хранения информации

Рис. 5.  Новая иерархия памяти и систем хранения информации

Рис. 6.  Intel Optane SSD DC P4800X

Накопители Intel Optane SSD DC P4800X (рис. 6) позволили пересмотреть традиционную архитектуру обработки данных. Они обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации (рис. 4 и рис. 5). Подключаются через шину PCI Express. В отличие от традиционных NAND SSD со странично-блочной организацией работы накопители Intel Optane SSD DC P4800X обеспечивают, как и в случае памяти DRAM, байтную адресацию. Демонстрируют очень высокую производительность: на операциях чтения/записи блоками 4 Кбайт производительность достигает 550 000 IOPS. Выносливость — 30 DWPD (перезаписей в день), что примерно в три раза больше лучших альтернативных моделей твердотельных накопителей. По сравнению с NAND SSD у Intel Optane SSD DC P4800X задержки доступа меньше более чем в 10 раз, они в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз. Накопители оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика не меняется от нагрузки. Указанные характеристики расширяют сферу применения накопителей семейства Optane. Кроме использования в качестве привычных хранилищ программ и данных, эти устройства благодаря высоким скоростным параметрам и побайтному способу адресации хорошо интегрируются в подсистему оперативной памяти (рис. 7). Это позволяет уменьшить нагрузку на DRAM, снизить требуемый объем и стоимость владения.

Рис. 7.  Два сценария использования накопителей Intel Optane

В заключение инженер Intel рассказал о некоторых примерах применения платформ с Intel Xeon Scalable и накопителями Intel Optane, ответил на многочисленные вопросы.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для оценки возможностей SSD ULTRA II 240GB  (модель SDSSDHII-240G-G25) в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (200 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Установка SSD ULTRA II 240GB  в специализированный отсек ноутбука на место второго диска (вместо SSD 480 Гбайт) с последующим его подключением к разъему SATA 6Gb/s не вызвало каких-либо проблем.

Итак, на рис. 6 — скриншот конфигурации аппаратных средств системы тестирования, на рис. 7 — логические диски, среди которых отмечен тестируемый SSD ULTRA II 240GB.

Рис. 6.  Конфигурация системы тестирования SSD ULTRA II 240GB

Рис. 7.  Логический диск SSD ULTRA II 240GB  в тестовой системе

Оценки емкостных параметров этого накопителя, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1, приведены на рис. 8.

Рис. 8.  Емкостные параметры SSD ULTRA II 240GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD ULTRA II 240GB  составляет 240 054 693 888 байт (рис. 8), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт, то есть 1 Гбайт = 1 024 Мбайт = 1 024 x 1024 Кбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт. Как результат, емкость 240 054 693 888 байт преобразуется и приводится уже как 223 Гбайт (рис. 8). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB

Далее  приведены результаты оценки скоростных параметров SSD ULTRA II 240GB .
   

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

Твердотельные накопители (SSD) по сравнению с HDD имеют более высокие скорости передачи данных, высокую устойчивость к ударным нагрузкам и вибрации, малую массу и весьма низкое энергопотребление. А еще в их конструкции отсутствуют движущиеся элементы, и они абсолютно бесшумны. Все это обуславливает популярность таких накопителей у многочисленных пользователей десктопов и ноутбуков.

Отвечая на потребности рынка, SSD предлагаются уже многими компаниями. Среди них есть и хорошо известные имена, носители которых имеют и собственные производства, и мощные конструкторские команды. К их числу относится и компания SanDisk, которая продолжает расширять номенклатуру и выпуск своих продуктов, улучшая в ряде случаев уже популярные линейки своих изделий. В результате появляются накопители с улучшенными характеристиками. К таким изделиям относится, например, SSD ULTRA II.

Модели SSD ULTRA II, ориентированные на европейский рынок, имеют наименования (Product Numbers) SDSSDHII-xxG-G25, где xx — значения емкости в гигабайтах. Одна из моделей SSD этой линейки, имеющая информационный объем в 240 Гбайт, была предоставлена для ознакомления и тестирования. Данная модель имеет наименование SDSSDHII-240G-G25 (далее — SSD ULTRA II 240GB). Эта модель поставляется в небольшой картонной коробке (рис. 1). Лицевая и обратная ее стороны дают традиционную возможность ознакомиться с некоторыми техническими и эксплуатационными характеристиками указанного устройства.

Рис. 1.  Комплект SSD ULTRA II 240GB

После вскрытие коробки оказалось, что накопитель дополнительно помещен в прозрачный пластиковый контейнер, который выполняет физическую и электростатическую защиту данного электронного устройства. Дополнительную защиту обеспечивает пластиковый пакет. Остается добавить, что, кроме накопителя, в комплекте присутствует многоязычный документ, в котором приводится ряд рекомендаций по использованию устройства, а также пластиковая рамка для увеличения толщины корпуса накопителя, что по мнению разработчика в ряде случаев облегчает установку SSD в компьютер.

Рис. 2.  Компоненты комплекта SSD ULTRA II 240GB

Об основных параметрах и некоторых особенностях накопителя SSD ULTRA II 240G —  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Современные смартфоны и планшеты, работающие под управлением ОС Android, сегодня могут рассматриваться не только как устройства связи и оперативного доступа в Интернет, но и как многофункциональные средства досуга. Они портативны и достаточно удобны. Однако их малые габариты и вес теряют свою привлекательность в стационарных условиях их использования. Действительно, настольные компьютеры (десктопы) и мощные ноутбуки снабжены большими экранами, высокопроизводительными компонентами, удобными средствами ввода, мощными аудиосредствами, емкими накопителями информации и т. п. Их возможности обычно существенно превышают возможности смартфонов и планшетов, особенно это касается игр. Для тех же пользователей, кого напрягает переход от ультамобильных устройств с ОС Android на более мощные десктопы и ноутбуки с OC от Microsoft и Apple, существуют соответствующие программные средства-эмуляторы. Такие средства создают оптимальные среды, предоставляющие возможность запуска программ, разработанных под ОС Android, в среде других ОС.

В качестве примера подобных средств можно привести программный продукт Nox App Player (далее — NoxPlayer или эмулятор). NoxPlayer эмулирует на десктопах и ноутбуках с OC от Microsoft и Apple работу смартфона/планшета с ОС Android 4.4.2. Предустановлен компонент Google Play, что упрощает установку дополнительных программ. Обеспечена поддержка различных интерфейсных средств, среди которых клавиатура и мышь, геймпады и другие игровые контроллеры. Также в NoxPlayer реализована система мультизадачности в рамках одного десктопа/ноутбука. Остается добавить, что указанный эмулятор корректно работает в среде Windows 10.

Минимальные требования к ПК:

• ОЗУ — 2 Гбайт,
• CPU — 2 ГГц,
• HDD — 3 Гбайт,
• Видео — 1 Гбайт.

Итак, программа-эмулятор NoxPlayer формирует среду Android 4.4.2. Обеспечивает поддержку практически всех приложений. Их можно устанавливать из Google Play, а также и путем распаковки apk-файлов. Имеющиеся в указанном эмуляторе параметры настройки позволяют создать на основе компьютера устройство, полностью адаптированное к решаемым задачам с учетом личных предпочтений. А еще имеются предустановленные средства, упрощающие установку программ, игр и прочего контента. Поддерживаются разнообразные устройства ввода. Обеспечена бесконфликтная работа в компьютерных системах с современными процессорами Intel и AMD.

Для оценки возможностей указанного эмулятора в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920×1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (200 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Для установки указанного эмулятора необходимо выполнить следующие действия:

1. Зайти на официальный сайт,
2. Выбрать и загрузить файл NoxPlayer для ПК (рис. 1),
3. Установить программу на ПК и запустить ее. 

Рис. 1. Выбор версии NoxPlayer 

Некоторые особенности установки рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Для оценки скоростных возможностей накопителя iXpand 16GB (SDIX30C-016G-GN6NN) в режиме Lightning в качестве тестового компьютера был использован смартфон iPhone 5. В состав архитектуры этого смартфона входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 4-дюймовая ЖК-матрица IPS-типа с разрешением 1136х640,
• Процессор — Apple A6 @ 1 ГГц (микроархитектура ARMv7s, 2 физических ядра),
• Графическая подсистема — PowerVR SGX543MP3,
• Оперативная память — 1 Гбайт,
• Флэш-память — 32 Гбайт,
• Операционная система — Apple iOS 10.2.

Скоростные характеристики накопителя iXpand 16GB в системе накопитель-смартфон оценивались по времени передачи объемного видеофайла: 3,9 GB (4 193 776 023 байт). Данный файл передавался несколько раз из накопителя в смартфон и несколько раз из смартфона в накопитель с последующим усреднением времени передачи. Для повышения точности перед каждой передачей осуществлялись следующие операции: стирание ранее переданного файла в приемнике, полный перезапуск смартфона, перезапуск программы iXpand Drive и очистка программного кэша. Результаты тестирования приведены в таблице 2. 

Таблица 2. Результаты тестирования iXpand 16GB

Итак, скоростные характеристики накопителя iXpand 16GB в режиме Lightning со смартфоном iPhone 5:

• Накопитель -> смартфон —  26,2 Мбайт/с
• Смартфон -> накопитель —    6,6 Мбайт/с

В заключение следует отметить, что использование накопителя iXpand 16GB, действительно, позволяет расширить возможности ультрамобильных устройств Apple, снабженных разъемами Lightning. Накопители линейки iXpand обладают удобным дизайном, они просты в настройке и использовании, в линейке накопителей можно выбрать оптимальную модель в зависимости от требуемого информационного объема и цены. Тем не менее, особенности операционной системы iOS и программы iXpand Drive накладывают ряд ограничений на применение накопителей, среди которых возможность использования только файловой системы FAT 32, ограничивающей максимальные размеры файлов пределом в 4 Гбайт, а также отсутствие поддержки форматов AC3 и DTS. Однако есть надежда, что часть из ограничений будет снята в будущих версиях программы iXpand Drive.

И еще одно важное для существующих и потенциальных пользователей замечание. Подобные накопители, отличающиеся дизайном / параметрми / ценой и выпускаемые уже несколькими фирмами, служат не для расширения внутреннего пространства “яблочных” смартфонов/планшетов, а обеспечивают расширение их возможностей. Из-за “закрытости” операционной системы iOS большинство традиционных программ смартфона/планшета не получат доступ к информации на этом накопителе (или аналогичном по назначению и функциональности изделии). Верно и обратное: программы на накопителе не получат доступ к большинству данных на смартфоне/планшете. Остается напомнить, что полноценную работу с информацией, находящейся на внешнем накопителе, обеспечивает специально разработанная программа, в данном случае — это iXpand Drive со всеми ее достоинствами и некоторыми ограничениями.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Тестирование накопителя iXpand 16GB (SDIX30C-016G-GN6NN) осуществлялось по принципу «As is», то есть без выполнения предварительного (дополнительного) форматирования, оставив без изменения установленные заводские настройки, включая тип файловой системы.

Для оценки емкостных и скоростных возможностей указанного накопителя в режиме USB 3.0 в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (240 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Подключение накопителя iXpand 16GB к порту USB 3.0 ноутбука HP ENVY 17 2070nr не вызвало каких-либо проблем. На рис. 7 приведен скриншот конфигурации аппаратных средств системы тестирования, на рис. 8 — сменные накопители, среди которых отмечен тестируемый iXpand 16GB.

Рис. 7.  Конфигурация системы тестирования накопителя iXpand 16GB

Рис. 8.  Логический диск iXpand 16GB в тестовой системе

Оценки емкостных параметров накопителя iXpand 16GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1, приведены на рис. 9.

Рис. 9.  Емкостные параметры iXpand 16GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. В результате емкость iXpand 16GB составляет 15 915 712 512 байт (рис. 9). В единицах же, привязанных к двоичной системе счисления, емкость преобразуется и приводится уже как 14,8 Гбайт (рис. 9). Как следует из приведенных результатов, емкость немного меньше объявленного значения, которое формально должно составлять 16 000 000 000 байт. Однако разница между объявленным и реальным значением незначительная: около 0,5% от заявленного значения.

Остается добавить, что накопитель iXpand 16GB снабжен еще и фирменным программным обеспечением (ПО) SanDisk SecureAccess (рис. 10), вариантами которого, кстати, комплектуются некоторые изделия компании SanDisk. Упомянутое ПО предоставляет возможность обеспечить защиту информации шифрованием файлов. Это позволяет обмениваться данными, сохраняя при этом защиту конфиденциальных файлов на всех устройствах. Указанная защита основана на технологии 128-битного AES-шифрования и поддерживается операционными системами iOS 8.2, Mac OS X v10.6+, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 и Windows 10.

Рис. 10.  Программное обеспечение, предустановленное на накопитель iXpand 16GB

Результаты оценки скоростных параметров накопителя iXpand 16GB в режиме USB 3.0 приведены  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

Известно, что встроенная память смартфонов и планшетов в процессе их эксплуатации сравнительно быстро заполняется разнообразной информацией. В результате не остается места для новых программ и данных. Это ограничивает дальнейшее использование указанных ультрамобильных устройств с целью постановки и решения новых задач.

Многие модели смартфонов и планшетов, работающие под управлением систем Android и Windows, допускают расширение информационного пространства за счет подключения традиционных флэш-карт через встроенный слот и/или USB-накопителей через интерефейс USB OTG. Однако в случае смартфонов и планшетов Apple закрытость их архитектур сильно затрудняет подобные операции. Тем не менее, в настоящее время и для них на рынке IT все-таки имеются подходящие решения. Среди этих решений есть как накопители с традиционным проводным подключением, так и многофункциональные Wi-Fi устройства, обеспечивающие беспроводное подключение накопителей.

Действительно, свои варианты расширения информационного пространства смартфонов и планшетов Apple предлагает ряд известных фирм. К их числу относится и компания SanDisk, которая для этих целей несколько лет назад выпустила линейку специальных накопителей iXpand Flash Drive (iXpand). А недавно эта компания предложила рынку следующий вариант накопителей, сохранив для них наименование предыдущей разработки. Новые накопители отличаются от своих предшественников не только более компактным дизайном, они еще и снабжены разъемами более современных интерфейсов, ориентированных на соответствующие варианты ультрамобильных устройств. Линейка новейших накопителей iXpand в настоящее время представлена моделями, обладающими следующими информационными объемами: 16, 32, 64, 128 Гбайт.

Одна из таких моделей накопителей, выпущенная компанией SanDisk, относящаяся именно ко второму поколению iXpand и имеющая информационный объем 16 Гбайт, была предоставлена для ознакомления и тестирования. Данная модель имеет по каталогу полное наименование SDIX30C-016G-GN6NN (далее — накопитель iXpand 16GB).

Указанная модель накопителя традиционно поставляется в недорогой бумажно-пластиковой упаковке (рис. 1). Лицевая сторона упаковки дает возможность рассмотреть под пластиковым окном лицевую и боковые стороны накопителя, а обратная сторона упаковки позволяет познакомиться еще и с некоторыми техническими и эксплуатационными характеристиками данного устройства.

Рис. 1.  Комплект накопителя iXpand 16GB 

О некоторых параметрах, а также о конструктивных и эксплуатационных особенностях накопителя iXpand 16GB —  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для оценки возможностей SSD PLUS 240GB (модель SDSSDA-240G-G26) в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR. В состав архитектуры этого ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (240 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Установка SSD PLUS 240GB в специализированный отсек ноутбука на место второго диска (вместо SSD 480 Гбайт) с последующим его подключением к разъему SATA 6Gb/s не вызвало каких-либо проблем. Однако, как выяснилось, данный накопитель поставляется в неотформатированном виде.

Инициализация и форматирование SSD PLUS 240GB были выполнены в Disk Management. В результате в системе появился соответсвущий логический диск. Все это иллюстрируют фрагменты скриншотов, приведенных ниже.

Итак, на рис. 6 приведены фрагменты скриншотов инициализации и форматирования SSD PLUS 240GB, на рис. 7 — скриншот конфигурации аппаратных средств системы тестирования, на рис. 8 — логические диски, среди которых отмечен тестируемый SSD PLUS 240GB.

Рис. 6.  Инициализация и форматирование SSD PLUS 240GB

Рис. 7.  Конфигурация системы тестирования SSD PLUS 240GB

Рис. 8.  Логический диск SSD PLUS 240GB в тестовой системе

Оценки емкостных параметров этого накопителя, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1, приведены на рис. 9.

Рис. 9.  Емкостные параметры SSD PLUS 240GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD PLUS 240GB составляет 240 054 693 888 байт (рис. 9), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт, то есть 1 Гбайт = 1 024 Мбайт = 1 024 x 1024 Кбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт. Как результат, емкость 240 054 693 888 байт преобразуется и приводится уже как 223 Гбайт (рис. 9). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB

Далее  приведены результаты оценки скоростных параметров SSD PLUS 240GB.
   

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Для оценки емкостных и скоростных параметров накопителя SanDisk Ultra Fit с интерфейсом USB 3.0 и информационным объемом 128 Гбайт (SDCZ43-128G) в качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный ноутбук HP ENVY 17 2070NR.

В состав архитектуры данной модели 17-дюймового ноутбука входят следующие основные компоненты:

• Дисплей — 17,3-дюймовая ЖК-матрица TN-типа с разрешением 1920х1080@60Hz,
• Процессор — Intel Core i7-2630QM (микроархитектура Sandy Bridge, 4 физических ядра, обрабатывающих 8 потоков при тактовой частоте, изменяющейся в диапазоне от 2,0 ГГц до 2,9 ГГц, 6 Мбайт кэш-памяти L3, 45 Вт TDP),
• Материнская плата — HP 159B с южным мостом HM67,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 3000 с рабочей частотой, изменяющейся в диапазоне от 650 МГц до 1,1 ГГц, и видеокарта AMD Radeon HD 6850M, выполненная на дискретных элементах,
• Оперативная память — два модуля SO-DIMM DDR3-1600 SDRAM с общим объемом 16 Гбайт (8 Гбайт + 8 Гбайт — после модернизации подсистемы оперативной памяти ноутбука),
• Дисковая подсистема — два накопителя SSD (240 Гбайт + 480 Гбайт — после очередной модернизации ноутбука),
• Оптический дисковод — HP DVDWBD TS-TB23L,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1.

Тестирование накопителя SDCZ43-128G осуществлялось по принципу «As is», то есть без выполнения предварительного (дополнительного) форматирования, оставив без изменения установленные заводские настройки, включая тип файловой системы.

Подключение указанного накопителя к порту USB 3.0 ноутбука HP ENVY 17 2070nr не вызвало каких-либо проблем. После нескольких секунд ожидания операционная система установила необходимые драйверы (рис. 4). В результате в системе появился еще один, очередной, логический диск. Все это иллюстрируют фрагменты соответствующих скриншотов.

Рис. 4.  Установка драйверов накопителя SDCZ43-128G

Рис. 5.  Конфигурация системы тестирования SDCZ43-128G

Рис. 6.  Логический диск SDCZ43-128G в тестовой системе

Результаты оценки емкостных параметров накопителя SDCZ43-128G, выполненной встроенными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1, приведены на рис. 7.

Рис. 7.  Оценка емкости накопителя SDCZ43-128G

Необходимо отметить, что, как следует из приведенного скриншота, средства ОС Windows 7 Home Premium традиционно дают два значения. Первая — емкость, выраженная в традиционных гигабайтах, что подразумевает использование коэффициента 1024 (2 в степени 10). Это означает, что 1 Гбайт = 1024 Мбайт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Кбайт = 1024 байт. Второе же значение — это просто емкость в байтах, как это принято у производителей накопителей. В данном случае эта величина составляет 124 188 164 096 байт. Эта величина в единицах, привязанных к двоичной системе, составляет 115 Гбайт. Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются еще и как GiB, MiB, KiB, то есть емкость накопителя могла бы быть обозначена еще и как 115 GiB.

Оценивая емкость данного накопителя, необходимо отметить, что, как следует из приведенных результатов, емкость немного “не дотягивает” до объявленного значения, которое должно составлять 128 000 000 000 байт. Однако разница между объявленным и реальным значением — небольшая: около 3% от заявленного значения.

Остается добавить, что накопитель SDCZ43-128G оснащен программным обеспечением (ПО) SanDisk SecureAccess (рис. 8), которое помогает создать на накопителе личную папку, защищенную паролем. Благодаря этому ПО личные файлы будут защищены 128-разрядным шифрованием AES. Как результат, можно передавать свой USB-накопитель другим людям, не беспокоясь о том, что конфиденциальная информация попадет в чужие руки.

Рис. 8.  ПO SanDisk SecureAccess

Что же касается скоростных возможностей накопителя SDCZ43-128G, то они были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены далее.

Итак, об оценке скоростных параметров накопителя SDCZ43-128G —  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На основе микросхем флэш-памяти в настоящее время выпускается широкая гамма различных карт и USB-накопителей, предназначенных для перезаписи и хранения информации. Это стало возможным благодаря быстрому прогрессу в полупроводниковых технологиях, которые уже оперируют элементами 10-нанометрового масштаба. Как результат, появились весьма компактные устройства с очень высокой информационной емкостью и значительными скоростями операций чтения/записи. Более того, некоторые модели USB-накопителй являются настолько миниатюрными, что их габариты уже практически соизмеримы с размерами самого USB-разъема.

В качестве примера сверхкомпактных, высокоемких и скоростных накопителей информации, созданных на основе микросхем флэш-памяти, можно привести USB-накопители линейки Ultra Fit, предлагаемые рынку компанией SanDisk. Данные флэш-накопители предназначены для хранения информации и оперативного обмена данными с устройствами, оснащенными скоростным портом USB 3.0. Совместимы с любым оборудованием, поддерживающим интерфейс передачи данных USB более ранней версии 2.0.

Необходимо отметить, что в настоящее время в каталоге SanDisk присутствуют несколько моделей флэш-накопителей линейки Ultra Fit с интерфейсом USB 3.0, которые характеризуются не только малыми размерами, но и сравнительно высокими скоростными возможностями. Эти модели имеют одинаковый дизайн и габариты, но отличаются значениями информационного объема: 128, 64, 32, 16 Гбайт. Одна из них, имеющая информационный объем 128 Гбайт, была предоставлена для тестирования. Данная модель и станет объектом дальнейшего исследования, результаты которого приведены далее.

На рис. 1 представлен внешний вид флэш-накопителя Ultra Fit с интерфейсом USB 3.0 и информационным объемом 128 Гбайт (SDCZ43-128G-G46, далее — накопитель SDCZ43-128G), помещенного в герметичную пластиковую упаковку. Основные параметры этой модели, приведенные на фирменном сайте производителя, представлены в таблице 1.

Рис. 1.  Накопитель SDCZ43-128G в пластиковой упаковке

Таблица 1.  Основные характеристики SDCZ43-128G

Накопитель SDCZ43-128G снабжен разъемом USB 3.0 и съемным защитным колпачком. Габариты данного накопителя столь компактны, что они незначительно превышают размеры вилки USB. Действительно, при подключении к порту компьютера снаружи остается практически только фигурное пластиковое утолщение, облегчающее подключение/отключение накопителя. Таким образом, создается впечатление, что вся электронная начинка этого устройства, к слову сказать, имеющая весьма значительный информационный объем, размещена в самой вилке разъема. Остается добавить, что используемая конструкция накопителя удобна и практична. Действительно, сверхкомпактные размеры практически полностью исключают случайные механические повреждения накопителя и разъема USB при использовании данного устройства совместно с ноутбуком/ультрабуком/нетбуком, так как подключенный накопитель выступает из разъема USB всего-то примерно на один сантиметр. Эта особенность выгодно отличает данное устройство от других накопителй, имеющих традиционные габариты.

Внешний вид данного устройства представлен на рис. 2.

Рис. 2.  Накопитель SDCZ43-128G

На указанный флеш-накопитель предоставляется 5-летняя гарантия. Об этом сообщено на обратной стороне упаковки (рис. 1, рис. 3).

Рис. 3.  Характеристики, расположенные на обратной стороне упаковки

О результатах тестирования накопителя SDCZ43-128G —  в следующих частях  данной статьи.
   

>>    Часть 2