Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

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

Заключение

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

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

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

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

Достоинства

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

Недостатки

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

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

>>    Часть 1 

Сокращенные версии данной статьи: 

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

 Адрес этой статьи: 

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

В статье были использованы материалы: 

• https://thunderobot.ru

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры ноутбуков

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

Ноутбук Everex
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

Ноутбук IBM ThinkPad
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

>>    Часть 1 
       

Сокращенные версии статьи: 

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

В статье были использованы материалы книг:

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

В статье были использованы материалы сайтов:

• Википедия
• Ряда других сайтов

Евгений  Рудометов

    >>    Часть 6
 

Осторожно, радиация

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

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

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

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

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

Заключение

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

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

В статье были использованы материалы книг:

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

Евгений Рудометов
Виктор Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

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

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

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

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

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

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьях о термоэлектрических технологиях охлаждения, модулях и созданных на их основе кулерах были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

    >>    Часть 2
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Современные кулеры с модулями Пельтье

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
     

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Особенности эксплуатации

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

           (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Вступление

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

Особенности выбора модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Примеры модулей

Полупроводниковый модуль Пельтье представляет собой термоэлектрический холодильник, состоящий из последовательно соединенных полупроводников p- и n-типа, образующих p-n- и n-p-переходы. Каждый из таких переходов имеет тепловой контакт с одним из двух радиаторов. В результате прохождения электрического тока определенной полярности образуется перепад температур между радиаторами модуля Пельтье: один радиатор работает как холодильник, другой радиатор нагревается и служит для отвода тепла. Помещенный холодной стороной на поверхность защищаемого им объекта термоэлектрический модуль, работающий на эффекте Пельтье, по сути, работает тепловым насосом. Данный насос перекачивает тепло от этого объекта на  горячую сторону модуля, охлаждаемую воздушным или водяным кулером. Как любой тепловой насос, он описывается формулами термодинамики. Поэтому модули Пельтье могут быть названы не только термоэлектрическими, но и термодинамическими модулями.

На рис. 6 представлен внешний вид типового герметизированного модуля Пельтье.

Рис. 6. Внешний вид герметизированного модуля Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Типичный модуль обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. При соответствующем принудительном охлаждении нагревающегося радиатора второй радиатор —холодильник, позволяет достичь отрицательных значений температур. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье (рис. 11), конечно, при обеспечении адекватного их охлаждения. Это позволяет сравнительно простыми, дешевыми и надежными средствами получить значительный перепад температур и обеспечить эффективное охлаждение защищаемых элементов. Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье часто называют активными кулерами Пельтье или просто кулерами Пельтье.

Использование модулей Пельтье в активных кулерах делает их существенно более эффективными, по сравнению со стандартными типами кулеров на основе традиционных радиаторов и вентиляторов. Однако в процессе конструирования и использования кулеров с модулями Пельтье необходимо учитывать ряд специфических особенностей. Эти особенности вытекают из конструкции модулей и принципа их работы, а также архитектуры современных аппаратных средств компьютеров и функциональных возможностей системного и прикладного программного обеспечения.

Очень большое значение играет мощность модуля Пельтье, которая, как правило, зависит от его размера, а также от количества и параметров используемых в его составе пар полупроводников p- и n-типа (рис. 5, рис. 7). Действительно, модуль малой мощности не сможет обеспечить необходимый уровень охлаждения, что приведет к нарушению работоспособности защищаемого электронного элемента, например, процессора вследствие его перегрева. Однако применение модулей слишком большой мощности может вызвать понижение температуры охлаждающего радиатора до уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных цепей: непрерывно образующаяся вода может привести к коротким замыканиям в электронных цепях компьютера. Здесь уместно напомнить, что расстояние между токопроводящими проводниками на современных печатных платах нередко составляет доли миллиметров. Тем не менее, несмотря ни на что, именно мощные модули Пельтье в составе высокопроизводительных кулеров и соответствующие системы дополнительного охлаждения и вентиляции позволили в свое время фирмам KryoTech и AMD в совместных исследованиях разогнать процессоры AMD, созданные по традиционной технологии. В результате применения фирменных решений охлаждения удалось  увеличить частоту работы процессоров почти в 2 раза по сравнению со штатным режимом их функционирования. В результате рынку были предложены  высокопроизводительные системы с процессорами, работающими в форсированных режимах.

Необходимо отметить, что модули Пельтье в процессе своей работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине следует применять не только мощный вентилятор в составе кулера, но и меры для снижения температуры внутри корпуса компьютера для предупреждения перегрева остальных компонентов компьютера. Для этого целесообразно использовать дополнительные вентиляторы в конструктиве корпуса компьютера для обеспечения лучшего теплообмена с окружающей средой вне корпуса.

Важнейшими параметрами модулей являются:  максимальный ток потребления (Imax), максимальное напряжение (Umax), мощность хладообразования (Qc max), максимальный перепад температур (dTmax) между горячей и холодной сторонами, измеренная без нагрузки в вакууме, а также размеры (длина L, ширина W, высота H).

Следует отметить, что системы охлаждения на основе термоэлектрических модулей — модулей Пельтье используются не только в электронных системах, таких как компьютеры. Подобные модули применяются для охлаждения различных высокоточных устройств. Большое значение термоэлектрические модули имеют для науки. В первую очередь это касается экспериментальных исследований, выполняемых в физике, химии, биологии. Примеры серийных полупроводниковых модулей Пельтье, выпускаемых серийно, приведены на рис. 6 – рис. 11.

Рис. 7. Полупроводники p- и n-типа в термоэлектрическом негерметизированном модуле
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8. Пример миниатюрного термоэлектрического модуля
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Пример термоэлектрического модуля специальной формы
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Пример термоэлектрического модуля без одной керамической пластины
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Пример каскадного термоэлектрического модуля
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Информацию о термоэлектрических модулях и созданных на их основе соответствующих кулерах, а также особенностях и результатах их применения можно найти в журналах, книгах и на сайтах в Интернете.

О некоторых особенностях выбора и эксплуатации модулей Пельтье поговорим в следующей статье.

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье?
• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье? / IT-Expert. 2022, №10  
• Основы термоэлектрического охлаждения. / Вы и ваш компьютер. 2022, №11, с.19-23 

В статьи были использованы материалы книг:

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

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В рамках мероприятия была организована выставка, на которой свои геймерские системы высокой производительности представили компании: HyperPC, iRU, Maijin, DigitalRazor, INVASION labs, MSI.

Также гости могли окунуться в виртуальную реальность NVIDIA с помощью специального аппаратно-программного комплекса на базе мощного процессора Intel Extreme Edition (CPU – Intel Core i7-5960X Extreme Edition, ОЗУ – 64 Гбайт DDR4, MB – ASUS Deluxe X99, видео – 1080SLI). Разработка обеспечивает погружение с высокой степенью реалистичности, обеспечиваемой сложными алгоритмами расчетов по формулам физики (оптика, статика, динамика и др.) в режиме реального времени. Управление осуществляется с помощью шлема на голове, обеспечивающего стереоизображение (3D) и пары автономных пультов в руках, с помощью которых выполняются действия в пространстве виртуальной реальности. Позиционирование осуществляется с помощью встроенных датчиков.  

А еще можно было ощутить себя пилотом болида «Формулы-1» на автосимуляторе Motorsports. Разработчики снабдили свою разработку, снабженную всеми полагающимися атрибутами управления, еще и тремя большими дисплеями, мощной акустической ситемой и даже вибрационным механизмом. Все это существенно повышает степень реализма.

Остается добавить, что линейка высокопроизводительных процессоров Intel Core i7 Extreme Edition на сегодняшний день насчитывает четыре модели и фактически стартует с отметки 441 доллар США.

При этом самым мощным представителем из этого списка является модель Intel Core i7-6950X. Полупроводниковый кристалл этого десятиядерного изделия насчитывает около 3,2 млрд. транзисторов. Благодаря техпроцессу 14 нм их все удалось разместить на площади 246 мм². К слову сказать, это примерно на 30% меньше размеров 20-нм кристалла восьмиядерного Haswell-E. Хотя следует отметить, что число транзисторов у нового процессора по сравнению с указанным предшественником значительно возросло, конечно, улучшились и его параметры. Основные параметры модели Intel Core i7-6950X приведены в таблице.

Все представленные процессоры серии Extreme Edition производятся по технологическому процессу 14 нм и оснащаются 4-канальным контроллером памяти с поддержкой DDR4-2400. Важно отметить, что новинки совместимы с материнскими платами на базе чипсета Х99 с сокетом FCLGA2011-3. Это открывает возможность апгрейда ряда высокопроизводительных систем заменой процессоров предыдущего поколения на новые модели с целью увеличения функциональных возможностей находящихся в эксплуатации мощных десктопов и рабочих станций.

>>    Часть 1 
     

Евгений Рудометов 
 

27 июня 2016 года корпорация Intel представила в России новые хай-энд процессоры семейства Core i7 Extreme Edition для высокопроизводительных игровых систем и рабочих станций. Новинки базируются на микроархитектуре с кодовым наименованием Broadwell-E.

Среди объявленных изделий представлен и первый 10-ядерный процессор Intel Core i7 Extreme Edition для высокопроизводительных настольных систем. Как утверждает разработчик и подтверждают многочисленные тесты, это самый мощный чип для десктопов за всю историю отрасли. Он демонстрирует очень высокие уровни производительности и поддерживает ряд уникальных возможностей. Значительный потенциал Intel Core i7 Extreme Edition позволяет ускорить работу с видеоконтентом, 3D-моделями и фотографиями, делает более глубоким погружение в виртуальную реальность и, конечно, получить новые, более яркие впечатления от современных компьютерных игр, требующих нередко предельной производительности от игровой системы.

На масштабном шоу с театрализованным представлением по рассказам Станислава Лема, которое было организовано в честь запуска новой линейки высокопроизводительных процессоров, собралось около 100 представителей индустрии игр, производителей оборудования, журналистов, энтузиастов и оверклокеров.

На мероприятии выступили специалисты не только Intel, но и ее компаний-партнеров. Они рассказали об особенностях представленных новинок. 

Как отметил в своем кратком сообщении Дмитрий Конаш, региональный директор Intel в России и других странах СНГ, количество людей, увлекающихся играми и покупающих новейшие игровые компьютеры на процессорах Intel Extreme Edition, растет из года в год. Все началось в 2003 году, когда компания Intel объявила Pentium 4 Extreme Edition. Тогда процессор содержал только 1 ядро, а теперь, в 2016 году, энтузиастам игр стал доступен мощный 10-ядерный игровой процессор.

Благодаря технологии Intel Turbo Boost Max 3.0, реализованной в новейших процессорах семейства Core i7 Extreme Edition, обеспечивается существенное увеличение производительности. Опытные геймеры и продвинутые пользователи ПК могут самостоятельно изменять коэффициент умножения тактовой частоты процессора, высвобождая дополнительно до 15% производительности однопоточных вычислений и даже больше.

Серьезное преимущество при запуске самых современных компьютерных на системах, созданных на основе новых процессорах Inte Core i7 Extreme Edition, обеспечивают: кэш-память (Smart Cache), обладающая емкостью до 25 Мбайт и расположенная непосредственно в процессоре, быстрая память ОЗУ, работающей на частоте до 2400 МГц, а также до 4 дискретных графических карт.

Новые процессоры серии Extreme Edition позволяют работать сразу в нескольких требовательных к вычислительным ресурсам приложениях без заметного снижения производительности системы. Вместе с новыми процессорами, содержащими до 10 ядер (20 вычислительных потоков), можно легко создавать видео с разрешением 4K или монтировать панорамные кадры с углом обзора 360 градусов, обрабатывать фотографии или записывать высококачественную музыку на настольном ПК.

Среди уникальных функций новинки стоит отметить возможность оверклокинга каждого ядра в отдельности, управление коэффициентом AVX для повышения стабильности системы, а также управление напряжением VccU, для тонкой настройки питания процессора в экстремальных сценариях. В сочетании с такими инструментами, как Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU) и Intel Extreme Memory Profile (Intel XMP) профессионалы и любители оверклокинга смогут достичь на новых процессорах еще большего уровня производительности.

В следующей части  данной статьи – о параметрах процессоров семейства Core i7 Extreme Edition и некоторых разработках, представленных на мероприятии.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для оценки возможностей модулей KVR16N11/8 компании Kingston была использована тестовая система, основу которой составили следующие основные комплектующие системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (Haswell, 4 ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD OCZ Vertex 3 120GB, 2 HDD 3000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Установка двух модулей KVR16N11/8 в слоты оперативной памяти, расположенные на материнской плате, не вызвала каких-либо проблем. 

Результаты работы подсистемы оперативной памяти иллюстрируют приведенные ниже скриншоты (рис. 7 – рис. 9) работы тестового пакета AIDA64 Extreme Edition (Version 3.20.2600).

Рис. 7.  Основные характеристики системы

Рис. 8.  Результаты анализа KVR16S11/8

Рис. 9.  Результаты теста кэша и памяти

В дополнение к приведенным данным на рис. 10 представлены результаты выполнения теста производительности, встроенного в операционную систему Microsoft Windows 7 Enterprise.

Рис. 10.  Результаты встроенного в ОС теста производительности

Представленные оценки свидетельствуют о высоких скоростных параметрах подсистемы памяти, построенной на основе модулей KVR16N11/8 компании Kingston.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Результаты работы ноутбука после апгрейда подсистемы оперативной памяти иллюстрируют приведенные ниже скриншоты работы тестовых программ. В качестве этих программ были использованы:

• пакет AIDA64 Extreme Edition (Version 3.20.2600),
• пакет анализа компьютерных систем Speccy (v1.21.491),
• встроенный в ОС Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1 тест производительности.

Рис. 10.  Результат работы AIDA64 CPUID

Рис. 11.  Результаты анализа KVR16S11/8, выполненного AIDA64

Рис. 12.  Результаты анализа KVR16S11/8, выполненного программой Spaccy

Рис. 13.  Результаты теста кэша и памяти

Запуск специализированных тестов AIDA64 приводит к результатам, близким к результатам теста кэша и памяти:

• Чтение из памяти — 22696 Мбайт/с,
• Запись  в  память — 24428 Мбайт/с,
• Копирование в памяти — 22807 Мбайт/с,
• Задержка памяти — 72,9 нс.

О влиянии модулей KVR16S11/8 на производительность ноутбука —  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 5 
      

Компьютеры

Рудометов Е. А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 464 с.: ил. (Аппаратные средства)

Рудометов В. Е., Рудометов Е. А. “Форсирование аппаратных средств РС” СПб.: БХВ-Петербург, 2003. — 512 с.: ил. (Серия «Мастер решений»)

Рудометов В., Рудометов Е. «PC: настройка, оптимизация и разгон» Изд.3-е, доп. — СПб.: BHV-Санкт-Петербург. 2003. — 487с. (Серия «Мастер решени й»)

Rudometov V., Rudometov E. “PC Hardware Tuning & Acceleration” A-List, 2003. – 500 pages. ISBN 1-931769-23-0.

Rudometov V., Rudometov E. «PC: Overclocking, Optimization and Tuning» 2-nd Edition A-List, 2002. – 496 pages. ISBN 1-931769-05-2.

Rudometov V., Rudometov E. «PC: Overclocking, Optimization and Tuning» A-List, 2001. – 410 pages. ISBN 1-58450-079-4.

Рудометов В., Рудометов Е. «PC: настройка, оптимизация и разгон» Изд.2-е, доп. — СПб.: BHV-Санкт-Петербург. 2000. — 336с. (Серия «Мастер»)

Рудометов В., Рудометов Е. «PC: настройка, оптимизация и разгон» СПб: BHV-Санкт-Петербург. 1999. — 256 с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Устройство мультимедийного компьютера» СПб.: Питер, 2001, 512 с. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е. А. «Материнские платы и чипсеты» Изд. 4-е. — СПб.: Питер, 2007. — 368 с.: ил. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е., Рудометов В. «Материнские платы и чипсеты» Изд. 3-е, доп. — СПб.: Питер, 2002, 35 2 с. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е., Рудометов В. «Материнские платы и чипсеты» Изд. 2-е, доп. — СПб.: Питер, 2001, 352 с. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е., Рудометов В. «Материнские платы и чипсеты» СПб.: Питер, 2000, 256 с. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е., Рудометов В. «Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа» СПб: Питер, 2000, 416 с. (Серия «Анатомия ПК»)

Рудометов Е., Рудометов В. «Аппаратные средства и мультимедиа» СПб: Питер, 1999, 352 с. (Серия «Справочник»)

Защита информации

Рудометов Е., Рудометов В. «Шпионские штучки. Электронные средства коммерческой разведки и защита информации» М.:«АСТ»; СПб:«Полигон», 2000. —224с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Шпионские страсти. Электронные устройства двойного применения» М.:«АСТ»; СПб:«Полигон», 2000. —208с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Схемотехника средств коммерческой разведки» СПб:«Полигон», 2000. —96с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Электроника и шпионские страсти. Электронные устройства двойного применения» Изд. 3-е, доп.—СПб:«Пергамент», 1998. —256с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Электроника и шпионские страсти. Электронные устройства двойного применения» Изд. 2-е, доп.—СПб:«Пергамент», 1997. —224с.

Рудометов Е., Рудометов В. «Электроника и шпионские страсти. Электронные устройства двойного применения» СПб:«Пергамент», 1997. —152с.

Другие

Рудометов Е. А. «Цифровая видеокамера» М.: АСТ; СПб.: Сова, 2006. — 92 с.

«Компьютерные игры для IBM PC`96/97. Сборник 7» Под ред. Иванова И. И., Попова А. А.; авторы технических материалов: Рудометов Е., Рудометов В. СПб:«Пергамент», 1996. —544.

«Компьютерные игры для IBM PC`96. Сборник 6» Под ред. Иванова И. И.; авторы технических материалов: Рудометов Е., Рудометов В. СПб:«Пергамент», 1996. —512.

«Компьютерные игры для IBM PC`95/96. Сборник 4» Под ред. Эпштейна В. Г.; авторы технических материалов: Рудометов Е., Рудометов В. СПб:«Пергамент», 1995. —448.

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Тестирование

Аудиовозможности PMP638R являются типичными для современных устройств данной ценовой категории. В процессе знакомства аудивозможности данного устройства не вызвали особенных нареканий.

Возможности съемки фото и видео с помощью данного устройства ограничены светосилой его штатного объектива, чьи миниатюрные размеры не обеспечивают приличные уровни светосилы.

При  ярком солнечном свете результат можно считать удовлетворительным. Однако в условиях недостаточной освещенности проявляются все недостатки сверкомактных цифровых камер:

• проблемы с резкостью,
• пролемы с цветопередачей,
• проблемы с повышенным уровем помех.

Необходимо отметить, что все это касается и фотосъемки, и видеосъемки.

Тем не менее, встроенные в PMP638R средства обеспечивали во время тестирования данного изделия вполне качественное воспроизведение видеофайлов:

• цветопередача дисплея — хорошая,
• яркость и углы — достаточные.

Остается добавить, что во время проигрывания видеофайлов пользователю доступны функции воспроизведения/паузы/останова, а также функции перемотки.

Кстати, изображение можно воспроизводить как в обычном, так и в широкоформатном режимах.

Оценивая доступные видеовозможности PMP638R, следует принимать во внимание, что разрешение экрана данного устройства составляет 320 х 240.  Однако устройство успешно справляется и видеофайлами нестандартного для PMP638R разрешения, масштабируя изображение.

Тем не менее, целесообразно конвертировать видеофайлы с учетом штатного разрешения экрана. Это позволяет снизить нагрузку на процессор и экономить энергию автономного источника.

Для преобразования файлов в оптимальный формат на комплектном CD-ROM имеется соответствующая программа конвертации.

А еще необходимо отметить, что для хранения информации, как показала проверка, можно использовать не только карточки SD с максимальным информационным объемом 2 Гбайт, но и карточки SDHC и microSDHC с существенно большей емкостью.

Очевидно, что возможность использования высокоемких карточек памяти существенно расширяет возможности PMP638R.

Действительно, возможность применения флэш-карточек высокой емкости позволяет использовать данное устройство не только по его назначению, то есть как компактный мультимедиа центр, но и как традиционный USB-накопитель для хранения разнообразной компьютерный информации, не ограничиваясь мультимедийными файлами.

О скоростных параметрах данного накопителя можно судить по приведенным ниже результатам тестирования.

В качестве тестового стенда использовался компактный субноутбук Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010:

• Материнская плата — FUJITSU FJNB189
  (процессорная шина 400 МГц, чипсет Intel 855GME со встроенной графической подсистемой и ICH4-M),
• Процессор — Intel Pentium M ULV 733
  (1.10 ГГц, 2048 Кбайт кэш-памяти L2, тактовая частота процессорной шины 100 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 400 МГц),
• Накопитель на жестких 2,5-дюймовых магнитных дисках — HDD Seagate объемом 160 Гбайт,
• Модули оперативной памяти — Apacer DDR333 SDRAM 1 Гбайт,
• Видеоадаптер представлен средствами встроенной графики чипсета Intel 855GME,
• Оптический дисковод — MATSHITA UJDA755 DVD/CDRW,
• Операционная система — Microsoft Windows XP Home Edition.

Продолжение обсуждения результатов тестирования —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

Современный бизнес, основанный на использовании передовых достижений полупроводниковых технологий и осуществляемый в условиях жесткой конкуренции, характеризуется быстрым обновлением выпускаемых изделий. Для повышения своей устойчивости компании-производители в соответствии с требованиями рынка стремятся расширить номенклатуру своих изделий, оперативно выпуская перспективные модели. При этом, расширяя свой бизнес, они нередко создают новые направления своей деятельности, привнося в них свой опыт и задействуя накопленные ресурсы.

В качестве примера таких успешных компаний можно привести известную компанию Mustek, являющаяся одним из лидеров производителей устройств оптического ввода. Эта компания помимо основной своей продукции достаточно успешно развивает свое мультимедиа-направление. Одним из образцов этой деятельности может служить многофункциональный аудио/видеоплеер Mustek PMP638R (PMP638R).

Основные параметры и особенности конструкции

Внешний вид PMP638R представлен на рис. 1, краткие характеристики — в таблице 1.

Рис. 1.  Плеер PMP638R

Таблица 1.   Краткие характеристики  PMP638R 

Особенности конструкции —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Тестирование

В качестве эталонного устройства использовался ультракомпактный ноутбук (субноутбук) Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010.

Разработанный за несколько лет до MSI Wind U100-005RU этот субноутбук относился к  элитным устройствам и стоил около трех тысяч долларов США. Этот ноутбук, хотя и построен на процессоре с меньшей тактовой частотой (но с большим кэшем и с иной архитектурой ядра), весьма близок по весу и габаритам к нетбуку MSI Wind U100-005RU.

Итак, в состав субноутбука Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010 входят следующие компоненты:

• Материнская плата FUJITSU FJNB189 (процессорная шина 400 МГц, чипсет Intel 855GME со встроенной графической подсистемой и ICH4M),
• Intel Pentium M ULV 733 (частота ядра 1.10 ГГц, 2048 Кбайт кэш-памяти L2, тактовая частота процессорной шины 100 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 400 МГц),
• Встроенная панель LCD 10,6” WSXGA (1280 x 768),
• Накопитель на жестких 2,5-дюймовых магнитных дисках HDD Seagate 160 Гбайт (после модернизации),
• Модули оперативной памяти DDR333 SDRAM объемом 1 Гбайт (после модернизации),
• Видеоадаптер, представленный средствами встроенной графики чипсета Intel 855GME,
• Оптический дисковод MATSHITA UJDA755 DVD/CDRW,
• Операционная система Microsoft Windows XP Professional.

В состав нетбука MSI Wind U100 входят следующие компоненты:

• Материнская плата MSI (чипсет Intel 945GSE со встроенной графической подсистемой и ICH7M),
• Intel Atom N270 (частота ядра 1.6 ГГц, 512 Кбайт кэш-памяти L2, тактовая частота процессорной шины 133 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 533 МГц, поддержка Hyper-Threading Technology),
• Встроенная панель LCD 10″, 1024×600,
• Накопитель на жестких 2,5-дюймовых магнитных дисках HDD 80 Гбайт,
• Модули оперативной памяти DDR2 667 SDRAM объемом 1 Гбайт,
• Видеоадаптер, представленный средствами встроенной графики чипсета Intel 945GSE,
• Операционная система Microsoft Windows XP Home Edition.

В качестве программных средств оценки скоростных параметров в широком спектре задач были использованы специализированные тесты популярных пакетов PCMark05 и SiSoftware Sandra 2004. Полученные результаты сравнительного тестирования нетбука MSI Wind U100 и субноутбука Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010 представлены в Таблице 3, Таблице 4, а также на Рис. 7 и Рис. 8.

Таблица 3. Результаты PCMark05 

Таблица 4. Результаты SiSoftware Sandra  

Скриншоты результатов тестирования —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 8  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Итак, для ознакомления и тестирования был предоставлен нетбук MSI Wind U100 варианта U100-005RU черного цвета.

Основные параметры данной модели приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры MSI Wind U100-005RU  

В следующей части  данной статьи приведены основные особенности конфигурации нетбука MSI Wind модели U100-005RU. 
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Нетбук MSI

В настоящее время на рынке доступны уже большое количество моделей нетбуков разных производителей. Выпущенные  устройства отличаются:

• архитектурой,
• комплектующими,
• производительностью,
• рядом функциональных  возможностей.

Наибольшее распространение получили модели, созданные на основе одноядерных моделей “атомных процессоров”. 

В качестве примера удачной модели можно привести  нетбук MSI Wind U100 (Wind — ветер), разработанный и выпущенной компанией MSI (MICRO-STAR INT’L CO., LTD).

Параметры и особенности

Внешний вид нетбука MSI Wind U100 представлен на Рис. 3.

Рис. 3.  Нетбук MSI Wind U100

В качестве основы нетбука MSI Wind U100 были использованы описанные выше энергоэкономичные процессор Intel Atom N270 и чипсет Intel 945GSE. Функциональные возможности и конструктив процессора и чипсета предоставляют возможность  минимизировать размеры материнской платы, а также упростить систему охлаждения. Это позволило MSI создать компактный мобильный компьютер, размеры которого определяются в основном размерами дисплейной панели.

На Рис. 4 показаны разъемы нетбука MSI Wind U100

Рис. 4.  Разъемы нетбука MSI Wind U100

Основные параметры нетбука MSI Wind U100 —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Чипсет

Для поддержки своего энергоэкономичного процессора Intel Atom N270 компания Intel выпустила соответствующий чипсет Intel 945GSE Express (i945GSE).

Этот чипсет был ранее известен под кодовым названием Calistoga. Он является, по сути, упрощенным вариантом известного набора i945G, созданного за несколько лет до этого для настольных систем.

Указанный мобильный чипсет, как и его прототип, имеет встроенное графическое ядро Intel GMA950 c поддержкой аппаратного ускорения видео стандартов высокого разрешения. Однако по сравнению с i945G он отличается существенно более низким энергопотреблением.

Состоит чипсет i945GSE традиционно из двух микросхем: Graphics Memory Controller Hub и I/O Controller Hub.

Компонента Graphics Memory Controller Hub (GMCH), представленная микросхемой 82945GSE (QG82945GSE, 998 µFC-BGA, 27 x 27 mm), управляет основными традиционными подсистемами через соответствующие интерфейсы: процессора (FSB), оперативной памяти (System Memory Interface), графических средств (Graphics Interface) и второй компоненты чипсета через (Direct Media Interface).

Микросхема GMCH поддерживает тактовые частоты 133 и 166 МГц процессорной шины Front Side Bus (FSB), что обеспечивает скорость передачи данных по этой шине с частотами 533 и 667 МГц (QPB).

GMCH имеет одноканальный встроенный контроллер памяти DDR2 SDRAM 400/533 МГц (non-ECC). Оперативная память может быть представлена как модулями SODIMM, так и микросхемами памяти на материнской плате, а также их комбинацией. Максимальный объем — 2 Гбайт. Максимальная полоса частот — 4,2 Гбайт/с.

Интегрированные графические средства основаны на архитектуре GMA 950 и работают на частотах 166 МГц (Render Clock) и 200 МГц (Display Clock). Имеет встроенные средства аппаратного ускорения видео стандартов HD, включая форматы 720p и 1080i.

Вторая компонента I/O Controller Hub седьмой версии (ICH7-M) создана специально для мобильных систем. Она представлена микросхемой 82801GBM (NH82801GBM, 652 µ-BGA, 31 x 31 mm). Поддерживает традиционные интерфейсы и предусматривает подключение большого числа устройств, максимальное число которых может достигать: 2 SATA HDD (до 150 Мбайт/с), 1 PATA (IDE), 8 USB 2.0 (Hi-Speed, до 480 Мбит/с), 4 PCI Express х1 или 1 PCI Express х4, 6 PCI (32/33) и т. п. Поддерживает 10/100 LAN, LPC, Intel High Definition Audio и т. п.

Чипсет отличается очень низким энергопотреблением. Максимальное значение (TDP) соответствует уровню 9,3 Вт (6 Вт — TDP GMCH и 3,3 Вт — TDP ICH7-M).

Структура мобильного компьютера с чипсетом i945GSE представлена на Рис. 2.

Рис. 2.  Структура мобильного компьютера с чипсетом i945GSE 

В следующей части  данной статьи описан нетбук MSI Wind U100-005RU, созданный на основе описанных энергоэкономичных процессора и чепсета. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, процессор Intel Atom N270 был специально создан по замыслу его разработчиков специально для мобильных устройств, ориентированных на работу в Интернете.

Основой новой архитектуры ядра послужили ранее созданные структуры процессорных чипов.

С целью повышения энергоэффективности и уменьшения площади полупроводникового кристалла архитектура “атомного” процессора по сравнению со своими прототипами была сильно переработана. Были упрощены вычислительные цепи, уменьшены объемы кэш-памяти, модифицированы элементы управления процессорной шиной и т. п.

В результате реализованных новаций, а также благодаря применению совремнного технологического процесса, оперирующего элементами 45 нм, Intel Atom N270 имеет размеры на 60% меньше (22 х 22 мм), чем процессоры, используемые в обычных ноутбуках (35х35 мм). Благодаря этому он занимает намного меньше места на системной плате, что позволяет создавать более компактные мобильные устройства.

Повысилась и энергоэкономичность процессора. Этому способствовали реализованные технологии энергосбережения. Так например, технология Intel Enhanced Deeper Sleep (C4/C4E)  экономит питание системы, перемещая данные кэша в системную память во время отсутствия активности с целью снижения энергопотребления и увеличения времени автономной работы. Усовершенствованная технология Enhanced Intel SpeedStep предусматривает наличие нескольких точек переключения тактовой частоты и напряжения питания (0.9–1.1625 В), что обеспечивают гибкость управления для оптимизации энергопотребления и производительности. В результате производительность оптимально соответствует требованиям приложений.

Системная шина с оптимизированным энергопотреблением максимально сокращает мощность, необходимую для передачи данных на процессор, обеспечивая уменьшение энергопотребления и продлевая время автономной работы без снижения производительности.

Более эффективная структура кэш-памяти и шины обеспечивает более высокую производительность, быстродействие и энергосбережение. А расширенная система предварительной доставки данных и улучшенный диспетчер доступа к реестрам прогнозируют запросы процессора к данным и сохраняют информацию в кэш-памяти второго уровня, повышая производительность за счет того, что процессор получает данные быстрее.

Остается отметить, что благодаря внедрению всех инноваций достигнута очень низкая рабочая мощность: TDP — 2,5 Вт, среднее энергопотребление — 0,6 Вт. Это позволяет создавать более тонкие и легкие ноутбуки благодаря сниженным требованиям к охлаждению.

Кстати, кроме процессора модели N270 в линейке Intel Atom присутствуют еще более компактные и экономичные представители. Речь идет о моделях пятисотой серии с энергопотреблением в режиме бездействия 80-110 мВт и TDP равным 0,65-2,4 Вт. Но они ориентированы на использование в еще более компактных мобильных устройствах класса MID, идущих на смену существующим КПК.

Внешний вид микросхем процессора и чипсета представлены на Рис. 1.

Рис. 1.  Процессор (слева) и микросхема чипсета (справа)

В следующей части  данной статьи приведены особенности чипсета, созданного для поддержки “атомного” процессора
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Среди пользователей обширного семейства мобильных компьютеров определенную популярность завоевали мобильные компактные модели сравнительно невысокого веса, а главное — цены.

Данный класс компактных устройств получил наименование «нетбуки».

Основное назначение данных мобильных компьютеров — обеспечить выполнение основных офисных задач, важнейшей из которых является доступ к проводным и беспроводным средствам передачи информации. Отсюда и название: netbook — мобильный компьютер для работы в глобальной сети — Интернете.

Что же касается мультимедийных функций, то для этого класса устройств они являются вторичными.

Более того, разработчики новой платформы ультрамобильных компьютеров специально подчеркивают, что основной задачей является именно доступ в Интернет, а совсем не мультимедиа. Объясняют они это, прежде всего, сравнительно невысокой производительностью используемых энергоэкономичных процессоров, а также невысокими скоростными параметрами остальных компонентов.

Необходимо отметить, что существует несколько претендентов на роль центрального процессора. Однако приоритетным процессором для новых компьютеров стал специально созданный компанией Intel процессор перспективной линейки Atom.

Итак, основой нетбуков послужили энергоэкономичные процессоры и чипсеты. Здесь под энергономичностью понимается производительность в расчете на один ватт потребляемой энергии.

Необходимо отметить, что существует несколько претендентов на роль центрального процессора.

Действительно, в платформах нетбуков используются разные процесоры разных производителей, например, таких фирм как Intel, VIA и AMD.

А еще на роль поставщиков претендует известная компания NVIDIA.

Есть и альтернативные варианты мобильных компьютеров, претендующих на тот же сектор, но созданных на основе процессоров с архитектурой и системой команд ARM.  

Однако главными претендантами на эту роль являются процессоры перспективной линейки Intel Atom и поддерживающих их чипсетов.

Основные элементы платформы

 
Процессор

В качестве примера процессоров, созданных для платформ нетбуков, можно привести одну из первых моделей процессоров из линейки Intel Atom, получившая наименование N270.

Основные характеристики этой модели представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры процессора Intel Atom N270  

Архитектурные особенности “атомного” процессора приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В качестве эталонного устройства использовался ультракомпактный, полуторакилограммовый ноутбук (субноутбук) Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010.

Выпущенный четыре года назад, Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010 относился к элитным устройствам и стоил около трех тысяч долларов США.

Этот ноутбук близок по весу и габаритам к MSI Wind U100-005RU (Рис. 2), поэтому представляется крайне интересным сравнить уровни производительности обоих устройств.

Рис. 2.  Нетбук MSI Wind U100 и ноутбук Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010

В состав субноутбука Fujitsu Siemens LIFEBOOK P7010 входят следующие компоненты:

• Материнская плата FUJITSU FJNB189 (процессорная шина 400 МГц, чипсет Intel 855GME со встроенной графической подсистемой и ICH4M),
• Intel Pentium M ULV 733 (частота ядра 1.10 ГГц, 2048 Кбайт кэш-памяти L2, тактовая частота процессорной шины 100 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 400 МГц),
• Встроенная панель LCD 10,6” WSXGA (1280 x 768),
• Накопитель на жестких 2,5-дюймовых магнитных дисках HDD Seagate 160 Гбайт (после модернизации),
• Модули оперативной памяти DDR333 SDRAM объемом 1 Гбайт (после модернизации),
• Видеоадаптер, представленный средствами встроенной графики чипсета Intel 855GME,
• Оптический дисковод MATSHITA UJDA755 DVD/CDRW,
• Операционная система Microsoft Windows XP Professional.

В состав нетбука MSI Wind U100 входят следующие компоненты:

• Материнская плата MSI (чипсет Intel 945GSE со встроенной графической подсистемой и ICH7M),
• Intel Atom N270 (частота ядра 1.6 ГГц, 512 Кбайт кэш-памяти L2, тактовая частота процессорной шины 133 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 533 МГц, поддержка Hyper-Threading Technology),
• Встроенная панель LCD 10″, 1024×600,
• Накопитель на жестких 2,5-дюймовых магнитных дисках HDD 80 Гбайт,
• Модули оперативной памяти DDR2 667 SDRAM объемом 1 Гбайт,
• Видеоадаптер, представленный средствами встроенной графики чипсета Intel 945GSE,
• Операционная система Microsoft Windows XP Home Edition.

В качестве программных средств оценки скоростных параметров в мультимедийных задачах был использован специализированный тест популярного пакета SiSoftware Sandra.

Полученные результаты сравнительного тестирования нетбука и субноутбука представлены в Таблице 2, а также на Рис. 3, Рис. 4.

Таблица 2. Результаты тестирования

В следующей части  данной статьи приведены дополнительные результаты сравнительного тестирования. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для ознакомления и тестирования была предоставлена модель U100-005RU.

Ее основные параметры приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры MSI Wind U100-005RU

Скоростные параметры MSI Wind U100-005RU были оценены в процессе проведенного тестирования.

Ни сетевые, ни офисные программы не вызвали каких-либо нареканий.

Учитывая что такие задачи обычно не критичны к скоростным параметрам, повышенное  внимание было уделено именно мультимедийным возможностям.

Процедура и результаты тестирования приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

Высокий темп современной жизни требует мобильности. Именно поэтому популярны компактные компьютеры, обладающие малым весом и широкими функциональными возможностями.

К сожалению, традиционные ноутбуки не обеспечивают высокого уровня мобильности, компактные же модели — субноутбуки не доступны большинству из нас, так как они очень дороги.

Что же касается других устройств, например, КПК и UMPC, то их функциональность уже не может удовлетворить возрастающие потребности.

Оценивая возможности традиционных вариантов, необходимо отметить, что для большинства мобильных пользователей прежде всего необходимы офисные и сетевые функции, реализованные с помощью привычных программ. Именно исходя из этих потребностей, и создаются офисные ноутбуки разных форм-факторов. Это касается и сравнительно больших моделей с дисплеем 14-17 дюймов, и компактных  моделей с экраном 12 дюймов и менее.

Первые — удобны, но их трудно назвать мобильными из-за их больших габаритов, немалого веса и низкого времени работы от встроенных аккумуляторов.

Вторые — не радуют низкой ценой из-за сложностей их производства. А рынок уже сравнительно давно нуждается в дешевых, компактных моделях.

Долгое время ситуация казалась неразрешимой. В результате приходилось выбирать из уже существующих вариантов. Однако совсем недавно появился новый класс устройств, призванных решить многие проблемы мобильных пользователей.

Новые устройства были названы нетбуками (netbook — производное от слова net — сеть). Созданные на основе специально разработанных комплектующих, они обладают высокой компактностью и малым весом, и что важно — доступной ценой (существенно менее $1000).

Основное назначение новых компьютеров — обеспечить выполнение основных офисных задач, включая доступ к проводным и беспроводным средствам передачи данных. Что же касается мультимедийных функций, то для этого класса устройств они являются вторичными. Более того, разработчики новой платформы специально подчеркивают, что основной задачей является доступ в Интернет, а не мультимедиа. Объясняют они это прежде всего сравнительно невысокой производительностью процессора, а также невысокими параметрами остальных компонентов.

В настоящее время на рынке доступны уже более десятка моделей нетбуков, отличающихся конструкцией, архитектурой и функциональными возможностями.

Одной из «продвинутых» моделей является нетбук MSI Wind U100 (Рис. 1), разработанный компанией MSI (MICRO-STAR INT’L CO., LTD).

Краткий, неформальный  обзор одного из варианта данной модели представлен ниже.

Рис. 1.  Нетбук MSI Wind U100

В следующей части  данной статьи описаны основные компоненты нетбука MSI Wind U100. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, новые процессоры, известные также как Ivy Bridge, созданы по новому технологическому процессу с масштабом 22 нм, с использованием транзисторов с трехмерной структурой затвора и, конечно, по улучшенной по сравнению с предыдущей разработкой микроархитектуре.

Новые процессоры унаследовали лучшие характеристики своих предшественников, что нашло отражение в наименовании всей разработки: процессоры Intel Core 3-го поколения.

В названиях выпущенных недавно моделей процессоров сохранились привычные наименования Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3 с использованием соответствующих цифро-буквенных символов для обозначения моделей.

И если в изделиях предыдущего поколения использовалась цифра “2″, то новые процессоры получили цифру “3″ в цифровом индексе.

А еще, как и у предшественников, в наименовании моделей процессоров Intel Core 3-го поколения используются специальные суффиксы, обозначающие специфические архитектурные, функциональные и эксплуатационные особенности конкретных моделей, например:

• «К» указывает на разблокированный множитель, связывающий внутреннюю тактовую частоту работы процессорных ядер с внешней тактовой частотой,
• «S» — экономичные модели,
• «T» — еще более экономичные модели,
• «М» — мобильная модель.

Кроме того, используемый в наименовании суффикс «QМ» обозначает, что в данной мобильной модели имеется четыре вычислительных ядра.

А вот суффикс «XМ» обозначает экстремальную (Extreme Edition) мобильную модель. У такой модели в ущерб стремлению максимально уменьшить уровень тепловыделения обеспечиваются максимальные уровни производительности, что соответствующим образом отражается на возможностях мобильной компьютерной системы.

Рис. 3.  Расшифровка наименования моделей процессоров Intel Core 3-го поколения 

Рис. 4.  Процессор Intel Core 3-го поколения

И можно не сомневаться, что спектр уже выпущенных моделей процессоров Intel Core 3-го поколения, представленных моделями Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3, будет сранительно быстро расширен. Вполне вероятно, что, как и в случае предшествующей разработки, этот спектр будет дополнен бюджетными вариантами процессоров в лице соответствующих моделей Intel Pentium и Intel Celeron, чьи возможности и, конечно, цена традиционно уступают старшим представителям.

Об архитектурных особенностях процессоров Intel Core 3-го поколения —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В дальнейшем в процессе очередного этапа стратегии Tick-Tock компания Intel существенно переработала архитектуру процессорных ядер. В результате для настольных и мобильных систем были выпущены изделия с кодовым именем Sandy Bridge, созданные на основе новой, одноименной микроархитектуры и известные как процессоры Intel Core 2-го поколения (2-й генерации).

Но прогресс не стоит на месте, и компания Intel продолжила совершенствование данной разработки, внедрив согласно объявленным ранее планам стратегии Tick-Tock перспективную полупроводниковую технологию с масштабом 22 нм.

А как известно, каждый переход на очередной техпроцесс, обеспечивает уменьшение размеров полупроводниковых элементов.

Это традиционно сопровождается улучшением их частотных свойств, что позволяет создавать более производительные процессоры.

Кроме того, при сохранении числа транзисторов существенно уменьшается площадь полупроводникового кристалла и снижается себестоимость изготовления процессоров.

А при сохранении той же площади полупроводникового кристалла удается разместить на нем существенно больше транзисторов. Это позволяет конструкторам разрабатывать более сложные микроархитектурные решения и, соответственно, увеличивать возможности процессоров.

Однако, к сожалению, процесс уменьшения масшаба очень трудоемок и весьма затратен. Кроме того, он не может быть бесконечным из-за фундаментальных ограничений. Тем не менее, разработчикам уже ни один десяток лет удавалось успешно обходить препятствия и отодвигать границы невозможного. Очередная попытка была предпринята недавно при разработке очередного процессора, известного как Ivy Bridge.

Решая в очередной раз проблемы уменьшения литографического масшаба, обеспечивающего уменьшение размеров полупроводниковых элементов, инженеры Intel внедрили новую технологию. Она предусматривает использование нового типа транзисторов — 3-D Tri-Gate Transistor — транзисторов с трехмерной структурой затвора.

Рис. 2.  Структура транзистора с трехмерной структурой затвора

Новая топология транзисторов позволяет повысить плотность их размещения на полупроводниковом кристалле при обеспечении их высоких частотных и энергоэффективных параметров, что позволило в конечном счете расширить возможности процессоров.

Новые транзисторы с трехмерной структурой затвора, созданные на основе технологии 22 нм, способны обеспечить значительный  прирост производительности. По оценкам конструкторов Intel производительность возрастает на 37 процентов по сравнению с 32 нм аналогами, созданными по традиционной планарной технологической схеме.

Остается напомнить, что планарной технологической схеме уже несколько десятков лет и дальнейшее ее развитие становится все более сложной и затратной задачей. Новое же решение с использованием транзисторов с трехмерными затворами обеспечивает дальнейший прогресс в совершенствовании технологий и в реализации более совершенных процессорных микроархитектур. 

Некоторые подробности новейших процессоров, созданных на основе технологии 22 нм с использованием транзисторов с трехмерной структурой затвора, представлены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Возможности настольных и мобильных компьютеров в значительной степени зависят от характеристик центрального процессора (ЦП, процессор). Именно этот важнейший элемент выполняет команды системных и прикладных программ, обеспечивая решение разнообразных вычислительных и мультимедийных задач.

Остается добавить, что от скорости обработки этих команд, сравнительно сильно зависят возможности всей компьютерной системы.

Оценивая характеристики современных процессоров, необходимо отметить, что повышение их производительности уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования полупроводниковых технологий и внутренней микроархитектуры. Это, кстати, касается моделей процессоров всех типов массовых компьютерных систем:

• настольных,
• мобильных,
• серверов.

По этому пути пошли все производители, включая компанию Intel, которая является одним из лидеров в области компьютерных и полупроводниковых технологий.

В разработке и производстве своих изделий компания Intel использует специальную стратегию развития, получившую наименование Tick-Tock. Она предусматривает поэтапное внедрение новых технологических процессов (техпроцессов) и новых микроархитектур. При этом каждая процессорная микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Рис. 1.  Эволюция техпроцессов и микроархитектур

Так, например, в соответствии с указанной стратегией Tick-Tock в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Core. На ее основе были выпущены линейки процессоров, получивших кодовое имя Merom и созданных по технологии 65 нм. Их сменили изделия, созданные по технологии 45 нм и получившие имя Penryn.

В дальнейшем по микроархитектуре с кодовым именем Nehalem были выпущены линейки моделей процессоров Nehalem (45 нм) и Westmere (32 нм).

Каждая из разработок обладала своими особенностями, однако именно начиная с моделей линейки Westmere, процессоры к встроенному контроллеру памяти получили еще и интегрированную графику. А это означает перенос функций северного моста чипсета непосредственно в процессор. Как результат, переход от трехчиповой архитектуры компьютерных систем, предусматривающей использование с процессором еще и двух специализированных микросхем (двух микросхем чипсета), к двухчиповой — процессор и всего одной микросхемы чипсета (однокомпонентного чипсета).

Процессоры, созданные на основе указанных разработок, вышли на рынок под следующими именами:

• Intel Core i7,
• Intel Core i5,
• Intel Core i3.

Для недорогих же бюджетных решений были созданы и выпущены соответствующие недорогие модели процессоров:

• Intel Pentium,
• Intel Celeron.

Следующий этап развития процессорных микроархитектур и технологических процессов представлен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, как отмечалось ранее, разгон (оверклокинг) центрального процессора позволяет существенно повысить показатели производительности компьютерной ситемы. Однако в случае процессора микроархитектуры Sandy Bridge целесообразно использовать модели, в наименовании которых значится суффикс «K».

Ниже представлены некоторые результаты тестирования как в штатном режиме, так и в режиме разгона модели процессора Sandy Bridge. Для сравнения здесь же приведены результаты, полученные на одной из старших моделей  процессора Intel предыдущего поколения.

Здесь следует отметить, что выбранные модели процессоров обладают не только разными микроархитектурами, но и разными рабочими частотами их ядер. Для обеспечения корректного сравнения двух разных процессоров эталонный был разогнан до обеспечения примерного равенства его рабочей частоты со штатной частотой работы ядер выбранной для тестирования модели процессора Sandy Bridge.

Основные параметры тестовых систем представлены в таблице.

Рис. 3.  Параметры систем

Рис. 4.  Результаты PC Mark05-CPU

Рис. 5.  Результаты 3D Mark06-CPU

Рис. 6.  Результаты 3D Mark Vantage-CPU

Следующая часть  — заключительная часть данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, в числе первых вариантов материнских плат, ориентированных на процессоры микроархитектуры Sandy Bridge, компания Gigabyte выпустила на основе чипсета Intel P67 шесть моделей, отличающихся функциональными возможностями. Этими моделями являются:

• GA-P67A-UD3,
• GA-P67A-UD3P,
• GA-P67A-UD3R,
• GA-P67A-UD4,
• GA-P67A-UD5,
• GA-P67A-UD7.

Традиционно старшими и самыми функционально насыщенными являются модели с высокими номерами — UD7, а младшими — с низкими — UD3. При этом старшие модели выпускаются на стеклотекстолите черного цвета, младшие — на синем.

На рис. 2 представлены следующие модели материнских плат Gigabyte:

• GA-P67A-UD3,
• GA-P67A-UD4,
• GA-P67A-UD5,
• GA-P67A-UD7.

Рис. 2.  Материнские платы Gigabyte GA-P67A-UD4, GA-P67A-UD5, GA-P67A-UD7

Оценивая все нововведения, реализованные в микроархитектуре процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что они отразились и на таком важном для некоторой части пользователей явлении, как разгон (от англ. overclocking — оверклокинг — разгон — способность компонентов, в данном случае центрального процессора, работать на повышенных частотах).

Увы, но энтузиасты пока будут разочарованы. Дело в том, что как показывает тестирование, разгон через увеличение внешней тактовой частоты, по крайней мере, в начальный период выпуска первых партий процессоров микроархитектуры Sandy Bridge, ограничивается всего несколькими мегагерцами: от 100 МГц до примерно 105 МГц.

Необходимо отметить, что столь скромные результаты частотного прироста не обеспечивают существенного увеличения производительности компьютерной системы. Поэтому они и не представляют особого интереса у энтузиастов разгона центральных процессоров.

Тем не менее, компьютерные энтузиасты, экспериментирующие с режимами разгона, компанией Intel не забыты и не оставлены без внимания. Именно для них она приготовила специальные модели процессоров, в наименовании которых присутствует суффикс «K». Его наличие означает, что у таких моделей процессоров присутствует разблокированный множитель — коэффициент связывающий частоту работы вычислительного ядра (ядер) процессора с тактовой частотой.

Остается добавить, что такие модели центральных процессоров допускают возможность их разгона через изменение множителя, связывающего внешнюю тактовую частоту с частотой работы ядер. Вот этот метод позволяет значительно увеличивать производительность процессора Sandy Bridge.

Эта возможность в полной мере реализована в материнских платах компании Gigabyte, особенно в ее старших моделях.

Ниже представлены некоторые результаты тестирования как в штатном режиме, так и в режиме разгона модели процессора Sandy Bridge.

Подробности тестирования —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В своем процессорном бизнесе компания Intel использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock. Эта стратегия предусматривает поэтапное внедрение нового техпроцесса, затем новой архитектуры. При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Это стратегия реализуется уже несколько лет. В соответствии с ранее озвученными планами компания Intel выпустила очередную генерацию своих процессоров, известных как Sandy Bridge.

Все они являются «наследниками» Westmere, оснащены 2/4 процессорными ядрами, а также встроенными графическими средствами (встроенной графикой) и встроенным контроллером оперативной памяти.

В названиях моделей сохранились привычные наименования Core i7 / i5 / i3. Но в отличие от предшественников их наименования дополнены соответствующими цифро-буквенными символами.

Рис. 1.  Очередной этап стратегии Tick-Tock

Для поддержки своих процессоров Sandy Bridge компания Intel предлагает несколько чипсетов, которые ориентированы на разные сегменты рынка.

Первыми чипсетами, ориентированными на системы с процессорами Sandy Bridge, стали Intel P67 и Intel H67.

Первый из них — Intel P67, он предназначен для использования в паре с дискретными видеокартами. Он поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт и подойдет для энтузиастов.

Второй из них — Intel H67, он является единственным на момент выпуска первых предcтавителей Sandy Bridge чипсетом, предоставляющим возможности интегрированной графики, это удачный выбор для тех, кто хочет использовать преимущества интегрированного графического ядра.

Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0, но не поддерживают USB 3.0. Еще они поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с. И что интересно, ни один из чипсетов не поддерживает традиционную шину PCI.

Необходимо отметить, что новые процессоры в дополнение в своем наименовании Core i7/i5/i3 получили еще и цифру 2 в цифровом индексе.

Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса, тем не менее, в ряде случаев он присутствует:

• «S» — экономичные модели,
• «T» — еще более экономичные модели.

Суффикс «М» — мобильная модель, «QМ» обозначает, что в данной мобильной модели 4 вычислительных ядра, «XМ» — экстремальная (Extreme Edition) мобильная модель, у которой в ущерб тепловыделению достигается максимальные уровни производительности.

Процессоры Sandy Bridge используют новый интерфейс процессора — LGA1155. Он несовместим с LGA1156, используемым с процессорами Lynnfield и Clarkdale (однако, можно использовать прежние кулеры под LGA1156). Как результат, требуется смена материнской платы.

И все основные производители плат не остались в стороне от этого процесса. Среди них и компания Gigabyte, выпустившая под процессоры Sandy Bridge несколько линеек материнских плат, основой которых послужили перечисленные выше чипсеты.

В числе первых своих изделий компания Gigabyte предложила 14 моделей, среди которых на основе чипсета Intel P67 она выпустила 6 моделей, отличающихся функциональными возможностями.

Более подробно о материнских платах —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2