Евгений Рудометов 

Часть 2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 1 

Сокращенные версии статьи: 

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

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
   
   

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, оценки информационной емкости и скоростных возможностей массива RAID 0, составленного из двух накопителей MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер, основу которого составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Включение накопителей MG07ACA14TE в массив RAID 0 позволяет создать единое информационное пространство. Оценка емкостных параметров данного массива, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, представлены на рис. 2.

Рис. 2.  Емкостные параметры массива RAID 0
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Что же касается скоростных параметров массива RAID 0, составленного из двух HDD MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, то, как и ожидалось, они значительно превышают возможности каждого из указанных жестких дисков.

Скоростные возможности указанного массива RAID 0 иллюстрируют рис. 3 – рис. 5.

Рис. 3.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная HD Tune Pro 5.00
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 5.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, как следует из полученных в процессе тестирования оценок, дисковая подсистема, образованная из двух жестких дисков MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, установленных в RAID 0, обладает не только очень высокой емкостью, составляющей 28 000 897 720 320 байт (25,4 TiB), но и демонстрирует очень высокие уровни производительности. Более того, уровни некоторых скоростных параметров соизмеримы с уровнями ряда аналогичных параметров многих твердотельных накопителей (SSD), созданных на основе микросхем флэш-памяти. Однако SSD обладают обычно не только существенно меньшей емкостью по сравнению описанным массивом RAID 0, но и значительно более высокой стоимостью единицы хранения информации. Поэтому “списывать со счетов” жесткие диски, используемые для хранения больших объемов информации, — явно преждевременно. Особенно это касается высокоемких моделей с высокими скоростными параметрами, например, таких, как модели уровня Enterprise, к которым относятся жесткие диски Enterprise Capacity HDD.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

Для корпоративных систем хранения информации компания Toshiba предлагает семейство моделей Enterprise Capacity HDD. В архитектуре данных моделей реализовано большое количество большое количество перспективных технологий, обеспечивающих высокие показатели емкости, производительности и надежности.

Несмотря на сравнительно высокие скоростные параметры, еще больше увеличить скоростные возможности дисковых подсистем можно за счет объединения накопителей Enterprise Capacity HDD в массивы RAID 0.

Необходимо напомнить, что в режиме RAID 0 (stripe), в котором требуется не менее двух HDD, осуществляется автоматическое разбиение (stripping) файлов на меньшие блоки и равномерное распределение этих блоков между несколькими дисками массива устройств. За счет одновременного доступа к накопителям значительно увеличивается производительность дисковой подсистемы, что означает существенное увеличение скорости доступа к информации, как для чтения, так и для записи. Остается добавить, что благодаря объединению двух HDD в массив RAID 0, кроме роста скоростных возможностей дисковой подсистемы, происходит еще и удвоение ее информационного объема за счет суммирования емкостей используемых накопителей.

В очень высоких скоростных возможностях массива RAID 0, составленного из двух накопителей Enterprise Capacity HDD компании Toshiba, можно убедиться на примере использования моделей MG07ACA14TE. Каждая из этих моделей имеет объявленную информационную емкость 14 Тбайт (14000 Гбайт — четырнадцать триллионов байт). Внешний вид двух таких накопителей представлен на рис. 1. параметры HDD MG07ACA14TE, заявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Два HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры HDD MG07ACA14TE

В накопителях серии MG07ACA инженеры компании Toshiba реализовали ряд перспективных технологических разработок.

Так, например, конструкция с 9 магнитными дисками помещена в герметичный корпус, заполненный гелием. Благодаря данному решению удалось добиться емкости до 14 Тбайт магнитной записи и сравнительно высокого быстродействия, достигаемого, в частности, обеспечением вращения магнитных дисков со скоростью 7200 оборотов в минуту, помещенных в корпус обычных размеров. В дисках серии MG07ACA применяется разработанная конструкторами компании Toshiba технология прецизионной лазерной сварки для заполнения гелием корпуса устройства так, чтобы вся конструкция оставалась герметичной на протяжении всего срока службы диска. Использование гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков, что позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения. Высокая надежность и удобство эксплуатации накопителей серии MG07ACA обеспечивают специальные разработки, среди которых, например, функции PLP (Power Loss Protection — защита данных при отключении питания), PWC (Persistent Write Cache — постоянный кэш записи), SIE (Sanitize Instant Erase — очищение путем моментального уничтожения информации).

Из основных характеристик жесткого диска MG07ACA14TE следует отметить: кэш-память — 256 MiB, максимальная постоянная скорость передачи данных — 248 МiB/s, уровень шума на холостом ходу — 20 дБ. Диск обладает относительно низким энергопотреблением, рассчитан на непрерывную работу в течение 24 часов в сутки и семь дней в неделю. Энергопотребление жесткого диска MG07ACA14TE в операциях чтения и записи составляет 7,8 Вт. В режиме ожидания — 4,22 Вт — самый низкий уровень среди жестких дисков большой емкости корпоративного класса. В этом режиме накопитель демонстрирует высокую энергоэкономичность: жесткий диск MG07ACA14TE потребляет всего 0,30 Вт на Тбайт.

Время наработки на отказ (Mean Time to Failure, MTBF) — 2 500 000 часов, гарантированное число циклов парковок магнитных головок — 600 000. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +55 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Оценки информационной емкости и скоростных возможностей массива RAID 0, составленного из двух накопителей MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер.

Конфигурация тестовой системы и результаты исследования массива RAID 0, составленного из двух жестких дисков MG07ACA14TE приведены  в следующей части  данной статьи
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD MG07ACA14TE, на рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки предоставленного для исследования семпла. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Фрагмент маркировки HDD MG07ACA14TE

Таблица 1. Основные параметры  HDD MG07ACA14TE

В накопителях серии MG07ACA инженеры компании Toshiba реализовали ряд перспективных технологических разработок.

Так, например, в данных жестких дисках  корпоративного класса впервые в мире реализована конструкция с 9 магнитными дисками, помещенная в герметичный корпус, заполненный гелием. Благодаря данному решению удалось добиться емкости до 14 Тбайт магнитной записи и сравнительно высокого быстродействия, достигаемого, в частности, обеспечением вращения магнитных дисков со скоростью 7200 оборотов в минуту, помещенных в корпус обычных размеров. Чтобы уместить всю многодисковую конструкцию в 3,5-дюймовый корпус, инженеры Toshiba использовали магнитные диски толщиной всего 0,635 мм (пластины  предыдущих моделей — 0,8 мм), уменьшили расстояние между ними до 1,58 мм и использовали соответствующие миниатюрные магнитные головки. Сохранение стандартного для отрасли форм-фактора 3,5 дюймов дает возможность для пользователей без всяких усилий интегрировать данные накопители в серверы, рабочие станции, мощные настольные компьютеры и сетевые системы хранения данных.

В дисках серии MG07ACA применяется разработанная конструкторами компании Toshiba технология прецизионной лазерной сварки для заполнения гелием корпуса устройства с 9 магнитными дисками так, чтобы вся конструкция оставалась герметичной на протяжении всего срока службы диска.  Использование гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков, что позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения. Остается добавить, что значительная емкость достигается за счет применения доказавших свою надежность технологий традиционной магнитной записи (Conventional Magnetic Recording, CMR) и перпендикулярной магнитной записи (Perpendicular Magnetic Recording, PMR), которые обеспечивают оптимальную совместимость и надежность хранения данных.

Высокая надежность и удобство эксплуатации накопителей серии MG07ACA обеспечивают специальные разработки, среди которых, например, такие как PLP, PWC, SIE. При этом функция PLP (Power Loss Protection — защита данных при отключении питания) обеспечивает запись данных, находящихся в буферной памяти, на жесткий диск с использованием противоэлектродвижущей силы совместно с инерцией вращения магнитного носителя информации в случае непредвиденного прекращения подачи питания. Функция PWC (Persistent Write Cache — постоянный кэш записи) совместно с PLP обрабатывает записываемые данные, о которых диск передает отчет об обычном завершении, когда они еще не были сохранены на жесткий диск. Сохраняемые данные могут быть записаны в управляемом режиме LBA (логической адресации блоков) на жесткий диск. Не записанные на жесткий диск данные хранятся во флэш-памяти, которая использует резервное питание с использованием функции PLP, когда внезапно прекращается подача питания на диск. После срабатывания функции PLP может потребоваться более длительное время на запуск диска, чем в случае нормального завершения работы. При этом PLP не защищает данные в ситуации  прекращения подачи всего питания. Когда подача питания прекращается не в соответствии с рекомендуемой процедурой, данные могут быть утрачены. В случае отключения питания до передачи отчета о завершении записи непредвиденным образом данные могут быть утрачены. Функция SIE (Sanitize Instant Erase — очищение путем моментального уничтожения) позволяет моментально аннулировать данные, записанные на магнитные диски накопителя, что иногда требуется в системах специального назначения. Кроме того, данная функция облегчает пользователям процесс быстрого вывода дисков из эксплуатации. Это может потребоваться, например, в случае необходимости их срочной замены в системах обработки и хранения данных. Кроме того, эта функция полезна в случае выполнения работ по плановой модернизации систем, а также гарантийной замены с последующей отправкой поставщикам накопителей, лишенных с помощью SIA конфиденциальной информации.

Из основных характеристик жесткого диска MG07ACA14TE следует отметить: кэш-память — 256 MiB, максимальная постоянная скорость передачи данных — 230 МiB/s, уровень шума на холостом ходу — 20 дБ. Диск обладает относительно низким энергопотреблением, рассчитан на непрерывную работу в течение 24 часов в сутки и семь дней в неделю. Энергопотребление жесткого диска MG07ACA14TE в операциях чтения и записи составляет 7,8 Вт. В режиме ожидания — 4,22 Вт — самый низкий уровень среди жестких дисков большой емкости корпоративного класса. В этом режиме накопитель демонстрирует высокую энергоэкономичность: жесткий диск MG07ACA14TE потребляет всего 0,30 Вт на Тбайт.

Время наработки на отказ (Mean Time to Failure, MTBF) — 2 500 000 часов, гарантированное число циклов парковок магнитных головок — 600 000. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +55 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Что же касается конкретных значений информационной емкости и скоростных параметров HDD MG07ACA14TE, то соответствующие оценки были получены в процессе тестирования данного накопителя с объявленным объемом 14 Тбайт.

Результаты проведенного исследования HDD MG07ACA14TE рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Ценителям качественного воспроизведения музыки хорошо известна марка Denon. Под этим брендом выпускается продукция очень высокого класса, способная удовлетворить запросы самых взыскательных меломанов.

Подтверждая высокий уровень своих разработок, компания Denon регулярно выпускает все более совершенные модели. В качестве примера можно привести недавно представленные рынку проигрыватель оптических дисков Denon DCD-2500NE и усилитель Denon PMA-2500NE. В этих новейших изделиях нашли воплощение ряд интересных технологий и конструкторских решений, заслуживающих самого пристального внимания. Но обо всем по-порядку.

Итак, основными задачами, которые поставили и решили конструкторы проигрывателя оптических дисков DCD-2500NE, являются ультравысокая точность чтения файлов с оптических дисков с последующей передачей полученных сигналов к усилителю при обеспечении высокого разрешения при минимуме помех. Пути сигналов были сделаны минимально короткими, что достигается оптимизацией общей архитектуры и использованием специальных схемотехнических решений.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

С целью повышения точности считывания информации разработчики модернизировали механизм подвеса и шасси дисковода для устранения вибрации. Как известно, они являются одной из существенных проблем, так как вибрации нарушают устойчивое считывание информации с дорожек оптического диска лазерным лучом. Еще с первых дисководов оптических дисков потери информации традиционно восполняются специальными вычислительными процедурами выравнивания и сглаживании. Это хотя и исправляет грубые ошибки и сбои считывания, не обеспечивает полное восстановление исходной фонограммы. Именно поэтому разработчики DCD-2500NE проблеме вибраций, надежного чтения и коррекции информации уделили особое внимание.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Конструкция дисковода DCD-2500NE включает улучшенный механизм S.V.H. (Suppress Vibration Hybrid – Гибридный Механизм Подавления Вибраций), который обеспечивает максимально виброустойчивое проигрывание. Различные части механизма сделаны из прочных материалов, исключающих статические и динамические деформации. Так, например, нержавеющая сталь с медным покрытием используется в корпусе механизма для увеличения его прочностных характеристик, литой алюминий — для дисковода, сталь толщиной 2 мм — для подвески загрузочного механизма. Улучшение потребительских свойств, подавление нежелательной вибрации и рассеивание резонирующих точек позволяет добиться  высокой виброустойчивости. Этому способствует и низкий центр тяжести механизма, который дополнительно подавляет любые вибрации, возникающие внутри механизма при вращении оптических дисков.

Конечно, была усовершенствована и схема считывания и преобразования информации, обеспечивающие минимизацию потерь качества. Действительно, информация с оптического диска в DCD-2500NE считывается с очень высокой точностью. Полученный высокоуровневый сигнал передается на электронную схему со специальным процессором, реализующим технологию Advanced AL32 Processing Plus, которая использует фирменные алгоритмы интерполяции данных и поддерживает источники звука высокого разрешения. При обработке сигналов рассчитываются точки интерполяции на основе большого числа семплов считывания данных, чтобы добиться корректного воссоздания звуковых волн. Как результат, достигается максимальное сходство с оригинальным звуковым сигналом. Итак, благодаря тщательному восстановлению данных, которые были потеряны из-за дефектов цифровой записи (микродефекты производства дисков, эксцентриситет, осевшие пылинки, мельчайшие царапины, следы от отпечатков пальцев и т. п.), достигается детальный, локализованный звук. Этот звук практически без помех. Он, как утверждается в технической документации, особенно выразителен в нижнем диапазоне и практически неотличим от оригинала.

Для точной синхронизации цифровых схем в DCD-2500NE используется высокоточный генератор тактовых импульсов DAC Master Clock Design. Этот элемент архитектуры координирует работу и обеспечивает оптимальную точность цифроаналогового преобразования. Устройство оснащено двумя синхронизирующими осцилляторами, по одному для каждой частоты дискретизации (44.1 кГц и 48 кГц).

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В схемах питания были использованы высококачественные конденсаторы, уменьшающие взаимные помехи от работы цифровых устройств. Для уменьшения помех пути прохождения сигнала были укорочены до минимума, а электрические платы скомпонованы так, что предотвращают возникновение помех или шумов.

Рассматривая элементы и компоненты архитектуры, нельзя не упомянуть еще об одной особенности. Для уменьшения помех или шумов DCD-2500NE были применены специальные схемы, предусматривающие раздельные каналы энергопитания для цифровых и аналоговых частей. А в критических местах были использованы еще и гальванические развязки и коммутации с помощью реле, что существенно уменьшает взаимное влияние компонентов и уровень помех.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Подавлению внутренних и внешних вибраций способствует и сам корпус, в котором использованы: дополнительная металлическая пластина для усиления шасси, алюминиевые боковые панели, мягкие ножки и др. элементы.

Остается добавить, что проигрыватель имеет цифровой оптический, цифровой коаксиальный и аналоговый выходы. Помимо чтения CD и Super Audio CD дисков, DCD-2500NE также может воспроизводить аудиозаписи высокого разрешения до PCM192/24 или DSD5.6, записанные на DVD R/RW.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Управление осуществляется либо с помощью встроенных элементов управления, либо через пульт. Для индикации режимов в конструкции DCD-2500NE используется дисплей.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Основные параметры DCD-2500NE в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры DCD-2500NE 

Для реализации всех возможностей DCD-2500NE пользователям этого устройства требуется соответствующее окружение, и в первую очередь — мощный высококлассный аудиоусилитель, например, PMA-2500NE.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценивая достоинства магнитных лент, следует отметить, что строго последовательный способ записи/чтения информации не позволяет быстрый доступ к произвольным фрагментам.

Данного недостатка в значительной степени лишены оптические диски, активно используемые к настольных компьютерах и ноутбуках, а также в многочисленных стационарных и мобильных аудио/видео прогрывателях.

Как известно, в устройствах, использующих этот тип носителя, и запись, и чтение информации осуществляются с помощью луча лазера, которому доступна вся поверхность вращающегося диска.

На начальном этапе в качестве носителя применялись исключительно CD. Однако их сравнительно быстро сменили более емкие диски стандартов DVD-R (однократная запись) и DVD-RW (многократная запись). Данные диски могут быть как односторонними, так и двухсторонними.

Односторонние диски DVD-R/-RW диаметра 8 см обладают емкостью 1,4 Гбайт, а двухсторонние — 2,8 Гбайт. Конкретные численные оценки времени записи/воспроизведения зависят от используемых режимов, основной характеристикой которых являются скорость передачи данных — битрейт (bitrate). Этот же параметр зависит от используемых алгоритмов сжатия записываемой информации. При этом, чем выше коэффициент сжатия, тем больше время записи/воспроизведения на один диск. Однако необходимо учитывать, что сильное сжатие информации сопровождается соответствующим ухудшением качества.

К бесспорным достоинствам оптических дисков относится то, что после окончания записи данный носитель можно сразу установить в оптический дисковод настольного компьютера или ноутбука для практически немедленного просмотра любых фрагментов записи. Это обстоятельство является важным преимуществом по сравнению с использованием, например, магнитных лент, для которых просмотр выбранного фрагмента требует предварительной перемотки ленты до этого фрагмента.

При всех достоинствах перечисленных выше носителей работа с ними требует механизмов, в конструкции которых используются движущиеся элементы со всеми их недостатками.

Специфика данных механизмов требует прецизионного исполнения и нередко трудоемкой настройки их компонентов. Это сказывается на цене конечных изделий, ресурс работы которых ограничивается большим количеством движущихся элементов. И в дополнение к этому списку недостатков необходимо отметить, что работа таких механизмов сопровождается сравнительно высоким расходом энергии.

В качестве альтернативы перечисленным информационным носителям и соответствующим высокоточным механизмам можно привести накопители на жестких магнитных дисках (HDD) и использующим их мобильным изделиям, применяемым для записи видео.

Примеры HDD, используемых в видеокамерах приведены на рис. 4.

Рис. 4.  Примеры 1″ и 2,5″ HDD

Из достоинств таких решений следует отметить следующие характеристики:

• очень высокая емкость, достигающая десятков и даже сотен гигабайт;
• отсутствие потенциально ненадежного лентопротяжного механизма или привода оптического диска.   

Однако и такие решения не свободны полностью от недостатков механических систем с движущимися частями, так их отдельные элементы просто переместились в состав HDD. Следовательно, у таких элементов сохранилась опасность повреждений при ударах и вибрациях.

Кроме того, хотя устройства с HDD и характеризуются меньшим энергопотреблением по сравнению с их предшественниками в лице изделий с кассетами и дисками, они все-таки не являются очень экономичными, конечно, по современным меркам.

В следующей части  данной статьи — о картах флэш-памяти. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценивая внешний вид и приведенные параметры M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse, необходимо отметить, что возможны варианты в трех цветовых гаммах:

• серый,
• голубой,
• ярко-красный.

Предоставляемая гарантия на данные продукты — 2 года.

Беспроводная лазерная мышь M821 предназначена по замыслу ее создателей для работы дома, в конференц-зале или во время поездок.

В устройстве используется технология лазерного отслеживания положения мыши. Это  позволяет с высокой точностью отслеживать изменение координат на практически любых поверхностях, причем с большой скоростью. 

Беспроводная лазерная мышь типа М821 с радиоинтерфейсом 2,4 ГГц имеет разрешение 800/1600 cpi. Это универсальное устройство с компактной оптикой (рис. 3), удобной формой корпуса и высокой функциональностью.

Остается добавить, что данная беспроводная лазерная мышь характеризуется высокой энергоэкономичностью. Конструкторы утверждают, что время работы от батареи без ее замены составляет до шести месяцев (при условии ежедневной эксплуатации на протяжении шести часов).

Благодаря новейшим технологиям, компания Apacer разработала чрезвычайно компактный USB микроприемник. Микроприемник настолько легок и компактен, что помещается в специальный отсек в корпусе мыши.

Необходимо отметить, что производитель уменьшил адаптер до такой степени, что он больше походит на заглушку для USB порта (рис. 4). И при этом, несмотря на сверкомпактные размеры данного USB приемника, все его технические характеристики работы сохранены.

Рис. 4.  USB приемник, установленный в USB порт субноутбука

Благодаря использованию соответствующих полупроводниковых компонентов и реализации специальных технологий мышь M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse обладает очень большим радиусом действия. По утверждению разработчика он может достигать 20 метров.

Как показало проведенное тестирование, комплект действительно способен обеспечить большой радиус действия, превышающий 10 м.

В заключение следует отметить, что указанная беспроводная лазерная мышь может быть полезной для широкого круга пользователей ПК. Благодаря большому радиусу действия она может быть удобна еще и в качестве элемента управления стационарным мультимедийным комплексом, построенным на основе компьютера, большого дисплея высокого разрешения, усилителя и акустической системы.

Беспроводная мышь M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse была предоставлена европейским представительством компании Apacer Technology Inc. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Мышь модели M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse и комплектный USB приемник, созданные компанией Apacer, приведены на рис. 2,
технические параметры — в таблице 1.
         

Рис. 2.  Мышь M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse и USB приемник

Таблица 1. Основные параметры мыши M821 

   
Специальная кнопка, расположенная на верхней поверхности (рис. 3), позволяет аппаратно переключать разрешение мыши без установки дополнительных драйверов.

Конструкция мыши снабжена еще и специальной кнопкой (рис. 3) для перевода устройства в режим ожидания. Это обеспечивает экономию энергии в режиме бездействия.
      

Рис. 3.  Нижняя часть мыши M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse

В следующей части  данной статьи описаны особенности и результаты тестирования M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Со времени разработки первой компьютерной мыши, созданной  Дугласом Энгелбартом (Douglas Engelbart) еще в первой половине шестидесятых годов, ее многочисленные потомки подверлись многократной модернизации. На этом пути было создано много разнообразных моделей, которые отличались:

• дизайном,
• используемыми элементами,
• реализованными в них технологиями.

В результате эволюции чисто механические модели постепенно были вытеснены оптическими. Первоначально это были изделия со сравнительно простыми оптическими компонентами и технологиями, но в настоящее время компьютерный рынок постепенно завоевывают лазерные модели.  

Новые компьютерные мыши обладают следующими преимуществами:

• высокая надежность,
• высокое разрешение,
• низкое энергопотребление,
• отсутствие сколько-нибудь заметного свечения,
• возможность работы даже на зеркальных поверхностях.

Рассматривая эволюцию компьютерных мышей нельзя обойти вопросы интерфейсов. На начальном уровне это были последовательные и параллельные интерфейсы: COM и LPT. В дальнейшем их сменил более скоростной и удобный USB.

Но несмотря на удобство интерфейса USB, уже сравнительно длительное время не прекращаются работы, связанные с попытками избавиться от соединяющего мышь и компьютер провода.

Следует отметить, что первые беспроводные радиомодели компьютерных мышей появились еще во времена механических устройств с обрезиненными шариками и оптоэлектронными парами. Их сравнительно быстро сменили беспроводные варианты простейших чисто оптических моделей.

Такие модели долгое время работали в радиодиапазоне 27-28 МГц и не отличались компактностью и большой дальностью работы.

Все это связано как с особенностями схемотехники данного радиодиапазона, требующего соответсвующих решений, так и ограничениями, связанными еще и с особенностями излучения и приема сигналов частотой 27-28 МГц.

В конце концов конструкторам удалось покорить существенно более высокочастотный радиодиапазон. В результате удалось создать и выпустить соответствующие модели компьютерных мышей, отличающиеся компактностью и приемлемой ценой.

Как пример, можно привести беспроводную, лазерную мышь M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse, работающую в диапазоне 2,4 ГГц. Эта модель представлена на рынок хорошо известной компанией Apacer.

В состав комплекта M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse (M821) входят:

• упаковка,
• мышь M821,
• USB приемник,
• краткая инструкция,
• два элемента питания 1,5 В типа ААА,

Комплект M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse приведен на рис. 1,
внешний вид M821 — на рис. 1,
основные параметры M821 — в таблице 1.

Рис. 1.  Комплект M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse

Внешний вид и основные параметры M821 2.4GHz Wireless Laser Mouse —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Оценивая возможности рассмотренной беспроводной лазерной мыши модели M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse (M811) с радиоинтерфейсом 2,4 ГГц, необходимо отметить, что производителю удалось уменьшить радиоадаптер до такой степени, что он больше походит на заглушку для USB порта. И при этом, несмотря на сверхкомпактные размеры данного USB приемника, все его технические характеристики работы сохранены. Миниатюрные габариты данного радиоадаптера просто впечатляют. Достаточно вставить его в порт и просто забыть о нем — он практически не будет заметен, и он практически не будет мешать (рис. 7).

Рис. 7.  USB приемник, установленный в USB порт субноутбука

А еще необходимо отметить, что благодаря использованию соответствующих полупроводниковых компонентов и реализации специальных технологий мышь M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse обладает еще и очень большим радиусом действия. По утверждению разработчика, что зафиксировано в сопровождающей данное устройство технической документации, радиус действия мыши M811 может достигать 20 метров.

Как показало проведенное тестирование, комплект действительно способен обеспечить очень большой радиус действия. Данная мышь устойчиво работала на дистанции порядка 10 м. По организационным и техническим причинам было трудно проверить работу на больших расстояниях, но и этого вполне достаточно, достаточно даже с изрядным избытком.

Что же касается точности позиционирования, то ее вполне достаточно даже в режиме минимальной точности для большинства выполняемых на компьютере работ. 

Относительно же объявленного производителем времени работы от батареи можно сказать, что реальное время работы мыши M811 действительно очень велико и действительно составляет несколько месяцев.

В заключение следует отметить, что указанная беспроводная лазерная мышь M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse с радиоинтерфейсом 2,4 ГГц хотя в целом и ориентирована на мобильных пользователей, она может быть полезной и удобной и для многих пользователей настольных ПК.

Благодаря же очень большому радиусу действия беспроводная лазерная мышь M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse может быть удобна еще и в качестве элемента управления стационарным мультимедийным комплексом, построенным на основе компьютера и большого дисплея высоко разрешения.

Беспроводная мышь M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse была предоставлена европейским представительством компании Apacer Technology Inc. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Беспроводная лазерная мышь модели M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse (М811) с радиоинтерфейсом 2,4 ГГц, выпущенная компанией Apacer, имеет разрешение 800/1600 cpi. Это универсальное устройство обладает компактной оптикой (рис. 5, рис. 6), удобной формой корпуса и высокой функциональностью.

Мышь модели M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse и комплектный USB приемник сприведен на рис. 5.
    

Рис. 5.  Мышь M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse и USB приемник

Модель M811 представлена в двух цветовых гаммах: белый и черный. Предоставляемая производителем гарантия на данные продукты составляет 2 года. Беспроводная лазерная мышь М811 из-за своих комактных размеров в целом ориентирована на мобильных пользователей, но, конечно, может использоваться и совместно с настольными компьютерами. Данная весьма миниатюрная мышь удобна для пользователей с маленькой или средних размеров ладонью.

В данном устройстве используется технология лазерного отслеживания положения мыши. Это  позволяет с высокой точностью отслеживать изменение координат на практически любых поверхностях, причем делается это с большой скоростью.

Специальная кнопка (рис. 6) позволяет аппаратно переключать разрешение мыши M811 без установки дополнительных драйверов. Такая настройка сегодня очень важна, например, для рисунков или черчения графиков предпочтительнее использовать 800 cpi, в то время как, для любителей видео и компьютерных игр, больше подошло бы разрешение в 1600 cpi.

Беспроводная лазерная мышь с радиоинтерфейсом 2,4 ГГц, выпущенная компанией Apacer, характеризуется высокой энергоэкономичностью. Действительно, объявленное создателями данного устройства время работы от батареи без ее замены составляет до шести месяцев (при условии ежедневной эксплуатации на протяжении шести часов).

Конструкция мыши снабжена специальной кнопкой (рис. 6) для перевода устройств в режим ожидания. Это обеспечивает экономию энергии в режиме бездействия.
    

Рис. 6.  Нижняя часть мыши M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse

Остается добавить, что благодаря реализации новейших технологий компания Apacer разработала еще и чрезвычайно компактный USB микроприемник. Микроприемник настолько легок и компактен, что для своего хранения легко помещается в специальный отсек в нижней части корпуса этой очень компактной мыши. На Рис. 5 соответствующий отсек расположен справа от оптической системы.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые результаты тестирования M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse. 
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Некоторые модели современных, беспроводных радиомышей поражают воображение своим дизайном, удобством, функциональностью, размерами и весом.

Как пример удачной конструкции можно привести компактную, беспроводную, лазерную мышь M811 (M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse), работающую в диапазоне 2,4 ГГц. Эта модель выпущена компанией Apacer, которая является известным производителем модулей динамической и флэшпамяти, а также ряда линеек мультимедийных аудио и видеоустройств.

Комлект M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse (M811) упакован в жесткую, элегантную коробку из прозрачного пластика.

В состав комплекта входят:

• упаковка,
• мышь M811,
• USB приемник,
• краткая инструкция, 
• один элемент питания 1,5 В типа ААА.

Комплект M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse приведен на рис. 4,
основные параметры — в таблице 1.

Рис. 4.  Комплект M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse

Таблица 1. Основные параметры мыши M811 

В следующей части  данной статьи приведены некоторые подробности конструкции результаты тестирования M811 2.4GHz Wireless Laser Mouse. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Как уже отмечалось, конструкция с шаровым приводом и оптоэлектронными датчиками является более надежной и точной по сравнению с альтернативным вариантом, предусматривающим использование чисто механических датчиков.

Однако и она была не свободна от недостатков, например, тех, которые связаны с загрязнением обрезиненного шарика.

Эти загрязнения вызывают нарушение равномерного вращения входящего в состав такой мыши шарика и его проскальзывание на поверхности.

Кроме того, пыль и грязь, попадая внутрь, вызывают сбои в работе датчиков, что сказывается на числе выданных электрических импульсов, по которым встроенная в операционную систему программа определяет направление перемещения и длину пройденного шариком мыши расстояния.

Все это снижает точность позиционирования, которая для многих задач даже в идеальном случае уже не всегда явлется неприемлемой.

В борьбе за повышение точности и надежности позиционирования компьютерных мышей конструкторы предложили модели полностью оптические.

В новой конструкции перемещение мыши призвана отслеживавть специальная оптическая система, роль которой по замыслу создателей должен был выполняеть источник света, освещающий поверхность под мышью, и специальный оптический датчик.

Первые мыши, созданные на основе свето- и фотодиодов, требовали специальных ковриков, что ограничивало удобство.

Однако после появления мышей с лазерными источниками света и сравнительно несложными фотоматрицами решили эту проблему.

Новые компьютерные мыши обладают следующими преимуществами:

• высокие надежность,
• высокое разрешение,
• возможность работы на зеркальных поверхностях,
• отсутствии сколько-нибудь заметного свечения, низкое энергопотребление.

Но рассматривая эволюцию компьютерных мышей, нельзя обойти и вопросы интерфейсов.

На начальном уровне это были последовательные и параллельные интерфейсы: COM, LPT.

В дальнейшем их сменил более скоростной и удобный USB.

Но независимо от типа интерфейса оставался основной признак, который и дал данным устройствам сходство с одноименным грызуном.

Здесь речь идет о проводе, которым компьютерная мышь соединена с остальной системой.

Этот арибут не только ограничивает свободу перемещения, но и нередко являлся источником неприятностей на столе, который обычно завален бумагами, личными вещами, а на работе — еще и разнообразными офисными атрибутами.

Кроме того, провод сравнительно быстро теряет свой первозданный вид из-за быстрого загрязнения.

Справедливости ради необходимо отметить, что работы по отказу от досадливого «хвоста» велись параллельно с усовершенствованием внутреннего устройства данного манипулятора.

Здесь уместно упомянуть и опыты по использованию инфракрасного излучения и радиоизлучений. Последние благодаря успехам полупроводниковой схемотехники стали перспективными.

Следует отметить, что первые беспроводные радиомодели компьютерных мышей появились еще во времена механических устройств с обрезиненными шариками и оптоэлектронными парами. Но их сравнительно быстро сменили варианты простейших оптических моделей.

Такие модели долгое время работали в диапазоне 27-28 МГц и не отличались компактностью. Последнее связано с особенностями схемотехники данного диапазона, требующего соответсвующих решений. Например, адаптеры, подключаемые к компьютеру, как правило, имеют сравнительно длинные соединительные шнуры, играющие роль антенн, а их длина не может быть очень короткой в указанном частотном диапазоне. Кроме того, связь действовала на очень коротких расстояниях, редко превышающих в реальности 1-1,5 м.

Но прогресс не стоит на месте. В конце концов конструкторам удалось покорить более высокочастотный диапазон. В результате удалось создать и выпустить соответствующие модели компьютерных мышей, отличающиеся компактностью и приемлемой ценой.

В следующей части  данной статьи рассмотрен пример лазерной беспроводной мыши, работающей в радиодиапазоне 2,4 ГГц. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Рассматривая дальнейшую эволюцию конструкции манипулятора мышь (компьютерной мыши), необходимо отметить, что замена ортогонально расположенных колес на шаровой привод существенно повысило надежность работы и точность позиционирования мыши и представляющего его на экране монитора курсора.

В шаровом приводе движение компьютерной мыши передается на выступающий из ее корпуса обрезиненный стальной шарик. Два прижатых к этому шарику специальных ролика снимают его движения по каждому из двух измерений и передают их на датчики, которые преобразуют эти движения в электрические сигналы.

Первоначально датчики были представлены исключительно механическими контактами, которые просто замыкали и размыкали электрические цепи, в результате чего формировались импульсы тока. Их подсчет и анализ, как и в предыдущих вариантах, обеспечивали получение информации о направлении перемещения устройства и месте его текущего позиционирования.

Но из-за присущих механическим контактам недостатков в дальнейшем эти контакты были заменены на специальные оптоэлектронные пары. При этом каждая оптоэлектронная пара состояла из излучающего свет светодиода и фотодиода, принимающего этот свет. По замыслу конструкторов в каждой оптоэлектронной паре луч от светодиода прерывался соответствующим колесиком с радиальными прорезями. Эти колесики были механически связаны с обрезиненным шариком. Вращаясь, эти колесики и прерывали лучи света от светодиодов, а специальные электронные схемы формировали импульсы электрического тока.

На рисунке рис. 2 представлено внутреннее устройство типичной компьютерной мыши с обрезиненным шариком и оптоэлектронными парами. А на рис. 3 показаны элементы управления в увеличенном масштабе.

Рис. 2.  Внутреннее устройство компьютерной мыши с шариком и оптоэлектронными парами

Рис. 3.  Элементы управления, входящие в состав мыши

Полученная с датчиков информация обрабатывается специализированным аппаратно-программным обеспечением.

Остается добавить, что такая конструкция компьютерной мыши является более надежной и точной по сравнению с использованием чисто механических датчиков. Однако и эта конструкция была не свободна от недостатков, главными из которых являются загрязнения обрезиненного шарика и датчиков.

Тема дальнейшей эволюции компьютерных мышей продолжена  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Для большинства пользователей компьютерная мышь является настолько традиционным компонентом системы, что, покупая ПК, на это устройство, как, впрочем, и на клавиатуру, особого внимания обычно не обращают. Этому способствуют кажущаяся простота и сравнительно низкая стоимость этого устройства ввода. Однако для людей, проводящих много времени за компьютером, мышь является важным и традиционным атрибутом. От дизайна этого устройства ввода и его технических параметров зависит удобство работы.

Согласно определению, данному в Википедии, манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») — одно из указательных устройств ввода, обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером.

Мышь воспринимает свое перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передает эту информацию компьютерной системе.

Специальная программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором.

В дополнение к детектору перемещения, мышь имеют кнопки, а также дополнительные элементы управления.

Этими дополнительными элементами могут быть, например, колеса прокрутки, действие которых обычно связывается с текущим положением курсора.

Вот так, всего несколькими предложениями, описывается принцип работы популярного устройства ввода, сопровождающего компьютеры в течение уже нескольких десятков лет. 

Необходимо отметить, что впервые этот тип устройства ввода увидел свет в 1981 году в составе компьютерной системы фирмы Xerox. Данная мышь имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует примерно $900 в существующих ценах с учетом инфляции.

Однако прототип мыши был создан еще в 1964 году изобретателем Дугласом Энгелбартом (Douglas Engelbart). Ее корпус был выполнен из дерева (рис. 1), а внутренняя часть состояла из двух зубчатых колес, вращающихся перпендикулярно друг другу.

Рис. 1.  Мышь Дугласа Энгелбарта

В дальнейшем этот тип устройства компьютерного ввода подвергся многократной модернизации. При этом в процессе «эволюции» компьютерной мыши наибольшие изменения претерпели встроенные в ее конструкцию датчики перемещения.

Здесь следует напомнить, что изначальная конструкция датчика перемещения мыши состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении мыши колеса крутились каждое в своем измерении, генерируя импульсы тока, число которых соответствовало перемещению мыши в системе ортогональных координат. Эти импульсы тока подсчитывала специальная программа, перемещая изображение курсора на экране монитора. 

Но конструкция, основанная на использовании двух колес, имела много недостатков и довольно скоро была заменена на мышь с шаровым приводом.

Тема эволюции компьютерных мышей продолжена  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

Сегодня компьютеры проникли практически во все сферы человеческой деятельности. Элементарное знакомство с данными устройствами и умение выполнять с помощью них простейшие офисные часто воспринимается работодателями в качестве необходимого элемента грамотности и профессиональной пригодности.

Более того, уже у большинства из нас компьютеры присутствуют дома, и в ряде случаев представлены даже не одним устройством. Действительно, к мощному настольному компьютеру, часто добавляетсяеще несколько ноутбуков.  

Необходимо отметить, что домашние компьютеры являются сегодня не только инструментами домашних офисов, но и центрами личной связи и досуга.

А уже в ближайшей перспективе компьютеры помогут преобразить и окружающую нас среду, став основой умного дома. Правда, для этого, как считают некоторые эксперты, потребуются мощные компьютеры, обладающие развитой архитектурой. Но так ли это?

Кстати, обсуждая архитектуру компьютеров, большинство пользователей концентрируются на процессорах, часто забывая, что без соответствующего электронного окружения они не представляют никакой потребительской ценности.

Более того, не умаляя их значения, следует отметить, что, например, материнские платы по своей сложности не только не уступают процессорам, но, пожалуй, по ряду характеристик даже превосходят их.

Но и этих двух компонентов явно не достаточно. Нам потребуются еще и модули памяти, и жесткий диск, а если отсутствуют встроенные графические средства, то еще и видеоадаптер.

Вот если всю эту конструкцию вместе с соответствующим блоком питания поместить в соответствующий корпус, то получится системный блок – важнейший компонент компьютерной системы (рис. 1). Почему компонент? — Так ведь этот блок не существует сам по себе.

Рис. 1.  Системный блок – важнейший компонент компьютерной системы

Дело в том, что компьютер должен решать какие-то задачи. Исходя из поставленных задач, системный блок дополняется необходимыми периферийными устройствами. Для вывода информации потребуется монитор, а для ввода — клавиатура. Учитывая распространенность операционных систем с графическими интерфейсами, целесообразно дополнить комплект манипулятором мышь. Указанной конфигурации вполне достаточно для выполнения простейших офисных задач, например, для подготовки текстов и просмотра документов.

Для работы с мультимедийной информацией компьютерную систему потребуется дополнить громкоговорителями (динамиками). Это позволит реализовать прослушивание музыки и просмотр видеофайлов, включая фильмы.

При необходимости использования дополнительных внешних устройств, к которым относятся, например, внешние накопители, струйные и/или лазерные принтеры, сканеры, МФУ и др., не помешает и комплект кабелей USB, FireWire, RGB, S-video и т. п. А для некоторых устройств могут потребоваться еще и дополнительные контроллеры. 

Остается отметить, что высокодинамичные игры могут потребовать не только высокой производительности, но и специальных игровых средств.

Ну а подключение компьютерной системы к Интернету через соответствующий модем позволит превратить компьютерную систему в терминал для доступа к поисковым и справочным системам, к средствам электронной почты, а также к IP-телефонии и к IP-видео. Правда, для IP-телефонии дополнительно потребуется специальная гарнитура или микрофон (и динамики). А для осуществления видеозвонков придется добавить еще и веб-камеру. 

В следующей части  данной статьи разговор пойдет об инфраструктуре “умного дома”.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

В состав Light Peak входит микросхема контроллера и модуль, осуществляющий прямое и обратное преобразование оптического и электрического сигналов. В модуле используются специальные разъемы,  миниатюрные лазеры и фотоприемники.

Первоначально скорость обмена данными составит 10 Гбит/с. Чтобы оценить эту величину достаточно сказать, что передача полнометражного фильма в стандарте видео высокой четкости с одного устройства на другое займет менее 30 с.

Несмотря на высокие параметры, инженеры рассчитывают в течение ближайших 10 лет повысить скорость до 100 Гбит/с.

Оценивая достоинства данных разработок, остается добавить, что высокоскоростные интерфейсы найдут применение не только в стационарных, но и в мобильных компьютерах. Последние все больше становятся доминирующим классом компьютеров. Более того, начиная с конца 2008 года, они составляют доминирующий класс компьютеров, обогнав по продажам  своих настольных собратьев.

Форум показал, что в разработке современных решений для мобильных и ультрамобильных устройств достигнут значительный прогресс. Это продемонстрировали не только новые мобильные процессоры для ноутбуков, но и компоненты для сверкомпактных устройств, такие как Intel Atom. Так, уже в начале 2010 года состоится запуск платформы Moorestown, ориентированной на применение в составе легких карманных интернет-устройств (MID) и смартфонов. В отличие от нынешних процессоров Intel Atom первого поколения платформы Menlow, для чипов с архитектурой Moorestown характерно сверхнизкое энергопотребление: потребление энергии в режиме простоя снизилось в несколько десятков раз по сравнению с предшественниками.

Благодаря использованию улучшенных транзисторов, 45-нм техпроцессу и интегрированному контроллеру ввода/вывода, платформа Moorestown обладает производительностью, достаточной для работы с мультимедийными и интернет-приложениями.

В дальнейшем параметры возрастут еще больше после перевода микроархитектуры Intel Atom на техпроцесс 32 нм. Сменившая Menlow платформа Medfield станет еще компактнее, экономичнее и производительнее. Она станет основой широкого класса мобильных компьютеров — от смартфонов до интернет-планшетов и нетбуков. А высокая степень интеграции Medfield будет способствовать снижению цены устройств  (рис. 8).

Рис. 8. Платформы MID

Но это в будущем, хотя и очень близком. А пока на Форуме было представлено большое количество компактных и недорогих мобильных компьютеров, созданных на основе процессоров Intel Atom линейки Z500.

Улучшенные модели представили практически все известные производители мобильных устройств, которые реализовали в своих разработках самые перспективные технологии. Среди них можно отметить, например, Wi-Fi (802.11b/g и 802.11g/n) и WiMAX, Bluetooth 2.1, а также стремительно набирающим популярность технологиям, связанным с SSD.

В ряде моделей планируется реализовать технологию Intel Anti-Theft Technology, предназначенную уменьшить последствия от утери или кражи ноутбука. Попавший в чужие руки компьютер можно удаленно блокировать через сеть. Если же сеть не будет активна, сработает защита и ноутбук также будет блокирован.

Строго говоря, данная технология может защищать не только мобильные, но и стационарные компьютеры. Конкретная же реализация зависит от разработчиков и поставщиков ПК, вносящих в свои модели различные инновации, повышающие конкурентную привлекательность изделий.

К таким технологиям можно отнести, например, перспективную технологию охлаждения  Piezo Heatsink. Данная технология предназначена для охлаждения маломощных процессоров (до 20 Вт). Основой предложенной конструкции являтся пьезоэлектрический элемент, представляющий собой вибрирующую с высокой частотой пластину. Колебательные движения пластины создают воздушный поток, охлаждающий чип. К преимуществам такого решения над традиционными кулерами относится в пять раз меньшее энергопотребление, меньшая стоимость и уровень шума. Разработчики ориентируют Piezo Heatsink на мобильные системы.

В заключение следует отметить, что приведенными примерами не исчерпывается список новейших разработок, однако он позволяет оценить инновации, которые вскоре будут воплощены в готовые изделия.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Чипы Arrandale (таблица 1) получают два центральных вычислительных ядра, выполненных по 32 нм технологии, интегрированный контроллер памяти и встроенный графический контроллер, изготовленный с применением 45 нм техпроцесса.

Конструктивно процессоры Arrandale представляют собой многочиповую компоновку на единой подложке. Данные процессоры станут первыми x86-совместимыми мобильными процессорами с интегрированным видеоядром.

Как ожидается, максимальное значение рассеиваемой тепловой энергии (TDP) процессоров Arrandale составит 35 Вт. Здесь надо напомнить, что к традиционному теплообразованию вычислительного ядра необходимо еще прибавить теплообразование контроллера памяти и встроенных видеосредств.

Процессорный блок состоит из монолитного двухъядерного кристалла, выполненный по технологии 32 нм, и кэш-памяти объемом 4 Мбайт. Поддерживаются все свойственные 45-нм поколению процессоров технологии, включая двухпоточные задачи на ядро (развитие Hyper-Threading) и технология ускорения одного из ядер за счет отключения другого (Turbo Boost). Кроме этого компания Intel планирует расширить набор инструкций для ускорения операций шифрования.

Что касается графического ядра, оно будет выпущено по нормам 45 нм и размещено на одном кристалле с двухканальным контроллером памяти DDR3-1333 МГц. Снижение норм техпроцесса позволит поднять рабочую частоту видеопроцессора, а тесная интеграция обещает уменьшение латентности при обращении к графическому ядру, а также повышение пропускной способности шины графической памяти.

Конечно, можно уделять много внимания важнейшим комплектующим, однако ни один компьютер не обходится без внешних интерфейсов, от работы которых зависит эффективность всей системы. Именно поэтому инженеры большое внимание уделяют их совершенствованию, улучшая как традиционные средства, так и создавая новые.

Уже к традиционных интерфейсам относятся, например, USB. Несмотря на его популярность, уже сравнительно давно стало понятно, что стандарт USB 2.0 перестал удовлетворять возросшим требованиям высокопроизводительных систем. Отвечая на запросы рынка, конструкторы активно внедряют в свои разработки новый вариант стандарта USB — USB 3.0, десятикратно увеличивший скорость передачи информации.

Для поддержки новейших HDD, таких как 2 Тбайт Seagate Barracuda XT, используется интерфейс SATA 6 Гбит/сек. Соответствующие модели материнских плат уже выпустили ряд производителей, среди которых компания Gigabyte, представившая линейку плат GA-P55.

Не забыты и другие интерфейсы. Так, например, уже разработаны изделия с видеошиной PCI Express 3.0, продолжают развиваться многоканальные варианты Wi-Fi и WiMAX.

Но пожалуй самой интересной разработкой является новый интерфейс, названный Light Peak. В этой технологии высокоскоростной передачи данных используется оптический кабель. Как утверждается, технология будет готова к массовому производству в 2010 году. Предполагается, что она свяжет между собой ноутбуки, дисплеи высокой четкости, камеры, мультимедийные плееры, док-станции и накопители. Помимо высокой скорости, к достоинствам новой технологии относятся уменьшенные размеры разъемов, более тонкие, длинные и гибкие кабели, чем были доступны до сих пор (рис. 7).

Рис. 7. Чип Light Peak

Характеристики Light Peak приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Выпуск все более совершенных и функциональных процессоров стал возможен благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В настоящее время компания Intel находится в завершающей стадии внедрения технологии массового производства с нормами 32 нм. Однако компания Intel уже опробовала опытный выпуск полупроводниковых чипов, созданных по нормам 22 нм. Ими традиционно стали чипы памяти SRAM.

Микросхемы SRAM, произведенные с применением техпроцесса 22 нм — это массив ячеек памяти емкостью 364 млн бит из 2,9 млрд транзисторов (рис. 6), где каждая ячейка SRAM занимает площадь 0,092 кв. мм. Это примерно вдвое больше плотности, достигаемых при работе с 32-нм техпроцессом.

Тестирование новых техпроцессов Intel на чипах памяти SRAM и соответствующей логической обвязке в рамках стратегии “тик-так” является шагом перед следующим этапом — выпуском процессоров с соблюдением этих норм производства.

Рис. 6. Пластина с чипами, произведенными по технологии 22 нм

Необходимо отметить, что переход на 22 нм нормы заключался в масштабировании разработок предыдущих поколений на новые, более тонкие нормы производства. Для нового техпроцесса пришлось разрабатывать сложнейшие многослойные фотомаски с фазовым сдвигом, применять иммерсионную (с погружением в жидкость) фотолитографию с двойным проходом и множество других инженерных ухищрений. В дополнение к этому пришлось значительно усовершенствовать сами транзисторы, в которых используются новые специальные материалы.

А первые процессоры согласно традиции появятся примерно через два года. К тому времени среди процессоров утвердится микроархитектура Sandy Bridge, а пока и в настольных, и в мобильных системах доминирующей останется микроархитектура Nehalem.

Первыми мобильными процессорами с микроархитектурой Nehalem стали соответствующие четырехъядерные модели, ранее известные под кодовым именем Clarksfield. Для их поддержки был выпущен чипсет — Mobile Intel PM55 Express Chipset.

А в 2010 году запланирован выход гибридных двухъядерных процессоров Arrandale, созданных по технологии 32 нм (таблица 1).

Таблица 1. Процессоры микроархитектуры Nehalem

Основные характеристики процессоров Arandale приведены  в следующей части  данной статьи. В этой же части рассмотрены некоторые тенденции, связанные с совершенствованием компьютерных комплектующих и узлов.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве иллюстрации высокой производительности 32-нанометровых процессоров на Форуме была продемонстрирована система, сердцем которой явился шестиядерный процессор с кодовым именем Gulftown.

Данный процессор способен обрабатывать данные в 12 потоков (рис. 4).

Этот процессор может быть установлен во многие модели существующих материнских плат, разработанные на основе Intel X58, конечно, конечно, после соответвующего обновления программного кода BIOS.

Рис. 4. Смена топовой модели процессоров LGA1366

Необходимо отметить, что поставки 32 нм процессоров уже начались. Но  массовые поставки ожидаются в первом квартале 2010 года.

А после Westmere должен выйти следующий 32-нм процессор Intel, созданный уже по следующей после Nehalem микроархитектуре (рис. 1).

Данная разработка известна под кодовым наименованием Sandy Bridge. У одноименного процессора графическое ядро будет уже не просто в одном корпусе с вычислительным ядром, но интегрировано с ним уже на одном полупроводниковом кристалле.

Sandy Bridge будет поддерживать набор команд AVX для ускоренной работы с числами с плавающей запятой, обработки видео и сокращения времени выполнения приложений, интенсивно использующих вычислительные ресурсы, например, мультимедийных программ.

На Форуме были продемонстрированы системы на базе Sandy Bridge, на которых запускались различные приложения по работе с видео и 3D-графикой.

В этом году исполняется 40 лет одному из самых известных законов, определяющих развитие отрасли. В 1969 году Intel Гордон Мур (Gordon Moore), являющийся одним из основателей компании Intel, на основе доступных ему данных предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в сложных микросхемах. Теперь это называется законом Мура (Moore’s Law).

Здесь следунт напомнить, каким образом произошло открытие данного закона. Оказывается, все было очень просто.

Журнал по электронике попросил Гордона Мура предсказать развитие полупроводниковой индустрии на следующие 10 лет. Необходимо отметить, что в то время микросхемы, доступные на рынке, содержали до 30 компонент на чипе. Однако в лаборатории был уже 60-компонентный экспериментальный чип. Гордон Мур выполнил экстраполяцию на период 10 лет и получил сформулированную выше закономерность, предсказывающую появление очень сложных чипов с несколькими десятками тысяч транзисторов.

Как оказалось, предсказание на несколько лет вперед темпа усложнения архитектуры электронных чипов оказалось намного более точным, чем кто-либо ожидал.

Рис. 5. Закон Мура

Остается напомнить, что все это стало возможным благодаря регулярным улучшением полупроводниковых технологических процессов.

В дальнейшем период смены технологий был откорректирован и определен в два года, и с удивительным постоянством соблюдается уже не один десяток лет.

Как следствие регулярного уменьшения масштабов, которыми оперируют инженеры, растет плотность размещения транзисторов: плотность размещения транзисторов удваивается каждые два года. А следствием этого процесса является возможность усложнять архитектуру процессоров.

Все зто стало возможным благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые планы по совершенствованию полупроводниковых техпроцессов и микроархитектур.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Подтверждением реальности данных планов стала демонстрация работающих систем с 32 нм процессорами следующего после процессоров с кодовым наименованием Nehalem поколения, получивших кодовое наименование Westmere (рис. 2). Об этом объявили специалисты Intel на прошедшем Форуме.

Рис. 2. Ключевые особенности Westmere

Уменьшение размеров транзисторов при переходе на меньшие технологические (литографические) нормы приводит к уменьшению размеров кремниевых кристаллов, на которых размещаются все процессорные схемы. Это позволяет с одной пластины получать большее число кристаллов, являющихся основой процессоров.

Таким образом, пререход на новый техпроцесс, обеспечивает снижение себестоимости процессоров.

Процессоры Westmere поддерживают:

• технологию Turbo Boost,
• технологию Hyper-Threading,
• шифрование и дешифрование по алгоритму AES.

Следствием внедрения 32 нм технологии в процессостроение стала возможность объединения в едином корпусе процессорных ядер и GPU.

Учитывая изменения, произведенные во внутреннем устройстве процессоров Westmere,  по сравнению с решениями на Penryn упрощается проектирование компьютеров со встроенной графикой и уменьшается размер печатной платы при переходе от решений с Penryn к Westmere (рис. 3).   

Рис. 3. Эволюция архитектуры компьютеров от систем с Penryn к системам с Westmere

Остается добавить, что уменьшение размера транзисторов увеличивает скорость их срабатывания. Это положительно отражается на функциональных возможностях процессора, а следовательно, и всей компьютерной системы.

По официальным данным, эта величина возросла на 22%, что обеспечивает пропорциональный рост числа операций, выполняемых за единицу времени процессорными цепями, а следовательно, увеличивает общую производительность.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые характеристики шестиядерного процессора, созданного по технологии 32 нм.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

В числе многочисленных IT-продуктов корпоративного и бытового секторов на выставке были представлены: современные принтеры, мобильные компьютеры и телефоны, фото и видеокамеры, мониторы, телевизоры и другие изделия.

Оценивая предлагаемые модели принтеров, необходимо отметить, что компания Samsung, следуя тенденциям рынка, планомерно снижает цены на свои изделия. Так, например, модель ML-1640 лазерного монохромного принтера, обеспечивающая печать 16 страниц в минуту с разрешением до 1200х600 dpi, имеет цену порядка $100. Незначительно от этой величины отличается цена монохромного лазерного многофункционального устройства SCX-4300, обеспечивающего печать, копирование и сканирование. К сравнительно недорогим устройствам относится и цветное сетевое лазерное многофункциональное устройство CLX-3175FN, снабженного картриджами четырех цветов и обеспечивающего качественную, с разрешением до 2400х600, печать документов, подготовленных на компьтерах.

Выставленные компьютеры были представлены широкой гаммой ноутбуков с дисплеями от 10 до 16 дюймов (Фото 1).

Фото 1. Ноутбуки Samsung

Продемонстрированные модели характеризуются широкими функциональными возможностями, компактностью, низким весом и продолжительным временем автономной работы.

На выставке были представлены модели, созданные как на процессорах Intel, так и процессорах AMD.

Кроме моделей со встроенной графикой, конструкторы создали модели с дискретной графикой. В качестве примеров таких устройств можно привести следующие модели:

• Q320 (процессор — Intel, видео — NVIDIA GeForce G105M 256 Мбайт), 
• R522/R520 (CPU Intel, видео — ATI Mobility Radeon HD 4330 512 Мбайт / HD 4650 1 Гбайт),
• R505 (CPU AMD, видео — ATI Mobility Radeon HD 3470 256/512 Мбайт),
• R610 (CPU Intel, видео — NVIDIA GeForce 9200M GS  512 Мбайт).

Особый интерес вызвали сверхмобильные устройства, созданные на энергоэффективных процессорах Intel Atom и VIA Nano.

В качестве примеров можно привести модели N310 WiTuPC и NC20 WiTuPC.

Первая из них — N310 WiTuPC построена на основе процессора компании Intel. Ее основные параметры: CPU — Intel Atom N270, LCD — 10,1” WSVGA (1024×600), память —1024 Мбайт, HDD — 160 Гбайт, веб-камера — 1.3 Мп, аккумулятор — 4/6 ячеек, вес — 1,23/1,35 кг.

Основой второй — NC20 WiTuPC стал процессор компании VIA. Ее основные параметры: CPU — VIA Nano ULV U2250, LCD — 12,1” LED WXGA (1280×800), память —1024 Мбайт, HDD — 160 Гбайт, веб-камера — 1.3 Мп, аккумулятор — 6 ячеек, вес — 1,52 кг.

По словам руководителя пресс-службы компания Samsung и дальше будет уделять повышенное внимание сверкомпактным моделям и вообще сектору ноутбуков. Более того, Samsung планирует к концу 2009 год в секторе ноутбуков занять третье место на российском рынке. Для достижения данной цели выделены соответствующие ресурсы. Это по мнению руководства компании позволяет рассчитывать на успех.

При этом реализация данных планов будет вестись без ослабения  позиций в других сегментах, связанных с уже традиционными изделиями, к которым относятся, в частности, мобильные телефоны, фото и видеоаппараты.

Мобильные телефоны, фото и видеоаппараты описаны  в следующей части  данной статьи.     

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Технология DWDM

В настоящее время сети нередко объединяют большое количество компьютеров, удаленных друг от друга на значительные расстояния. Это приводит к необходимости прокладки сравнительно длинных линий связи, что сказывается на стоимости организации и эксплуатации сети.

Один из способов снижения общих расходов — использование методов уплотнения информации. Это позволяет не только уменьшить количество линий передачи, но и увеличить пропускную способность.

В оптических системах передачи применяются те же методы образования многоканальной связи, что и в обычных системах передачи по электрическому кабелю. К ним относятся хорошо отработанные методы частотного и временного разделения каналов. Во всех случаях оптической передачи информации обеспечивается модуляции несущего информацию оптического луча. В промодулированном виде световой сигнал передается по оптическому каналу, представленному кварцевым волокном. В результате обеспечивается передача огромных потоков информации.

Сознавая перспективность оптических технологий, многие компании ведут интенсивные исследования, связанные с их развитием. Реализацией полученных результатов становятся  соответствующая продукция.

В качестве примера можно привести оптические средства передачи данных компании Cisco, являющейся признанным мировым лидером в области сетевых технологий. В добавление традиционных компонентам, к которым относятся волоконно-оптические кабели, лазерные светодиодные (излучающие) и фотодиодные (принимающие) преобразователи, компания Cisco представила на рынок очередные изделия, относящиеся к построению DWDM-сетей. Здесь необходимо напомнить, что DWDM означает Dense Wavelength Division Multiplexing — спектральное уплотнение каналов.

Принцип работы системы со спектральным уплотнением каналов довольно прост. Заключается он в использовании большого количества лазерных лучей. Данные лучи с разными длинами волн, где каждая длина волны несет свою информацию, вводятся в световод через специальное устройство, так называемый мультиплексор. Далее сигналы усиливаются оптическим усилителем и передаются по волоконной линии нередко на большое расстояние. На другом конце расположен демультиплексор — устройство, разделяющее оптические каналы. Благодаря такой схеме по одному световоду можно одновременно передавать очень большое количество информационных каналов (Рис. 3), что обеспечивает очень высокие показатели пропускной способности.

Рис. 3. Обработка информации и передача данных с помощью модуля DWDM

Итак, технология DWDM обеспечивает мультиплексирование и передачу данных по оптическому каналу нескольких сигналов от разных источников. При этом каждый сигнал передается на своей длине волны, в результате чего по одному оптоволокну может передаваться более 1000 каналов информации. Остается добавить, что в кабелях может использоваться более десятка стандартных жил оптоволокна (Рис. 1 и Рис. 2).

В основу решений DWDM-сетей положена мультисервисная транспортная платформа Cisco ONS 15454 MSTP. Эта платформа использует новейшие оптические усилители, мультиплексоры и перенастраиваемые транспондеры (transponder от transmitter-responder — передатчик-ответчик).

Аппаратная функциональность DWDM-платформы Cisco ONS 15454 MSTP включает транспондерные карты,  макспондеры (позволяют организовать одновременную передачу 4 потоков STM-16 на одной длине волны), усовершенствованные усилители,  гибкие оптические мультиплексоры ввода/вывода (Рис. 3).

Среди совместно используемых элементов следует отметить 40-канальный настраиваемый оптический mesh-мультиплексор ввода/вывода (ROADM — Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer), поддерживающий от 2 до 8 направлений в DWDM–системе, карты Ethernet Xponder и систему мультисервисной агрегации SONET/SDH на базе карты MSPP-on-a-Blade.

Cisco Mesh ROADM обеспечивает переход от линейных и кольцевых сетей DWDM к более эффективным полносвязным (Mesh) оптическим сетям DWDM при одновременном упрощении управления, активации услуг и диагностики. Cisco Ethernet Xponder позволяет агрегировать потоки Ethernet со скоростями от 1 Мбит/с до 1 Гбит/с в оптические каналы 10Гбит/с. При этом, как утверждают специалисты Cisco, у компании  есть средства, обеспечивающие передачу по каждой оптоволоконной паре до 32 каналов по 10 Гбит/с, что значительно больше традиционных 1 Гбит по витой паре.

Не перечисляя все остальные компоненты, необходимо отметить, что Cisco предлагает полностью законченные решения. Такие решения позволяют создавать многоцелевые сети, реализующие большое количество функций, включая IP-телефонию. 

В следующей части  данной статьи рассмотрены некоторые особенности распространенных программных средств IP-телефонии.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

Объединение индивидуальных компьютеров в компьютерные сети способствовало не только оптимизации работы оборудования и снижению совокупной стоимости владения (за счет коммунального использования оборудования), но и значительному ускорению обработки информации и передачи программ и данных.

При этом скорость передачи информации существенно увеличивается при использовании линий с высокими скоростными параметрами, основным параметром которых является высокая полоса пропускания.  Этот параметр характеризует способность передачи  больших объемов информации за единицу времени:  чем выше значение полосы пропускания,  тем выше темп (скорость) передачи данных.

Остается добавить, что необходимость постоянного увеличения скоростных параметров систем передачи цифровых данных диктуется стремительным ростом производительности компьютеров, обрабатывающих все большие объемы разнообразной информации за меньшее время, что осуществляется благодаря совершенствованию архитектуры и выпуска новых, более производительных элементов.

Кварц вместо меди

Скоростные возможности существующих проводных (кабельных) линий передачи цифровых данных, построенных на основе традиционных металлических, обычно медных, проводников, сильно ограничиваются неизбежными потерями. Эти потери увеличиваются вместе с ростом частоты передачи данных. В дополнение к этому в последние десятилетия постоянно растут и цены на используемые в кабелях передачи цифровой информации цветные металлы.

Многих недостатков проводных линий передачи цифровых данных лишены волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). ВОЛС являются, по сути, диэлектрическими волноводами, созданными на основе тонких (примерно 120 мкм) нитей кварцевого стекла — аморфной модификация оксида кремния —  SiO₂. Получается плавлением природных разновидностей кремнезема — кварцевого песка, жильного кварца, натурального, горного, хрусталя,  а также синтетической двуокиси кремния.

Принцип передачи информации по световоду основан на физическом законе полного внутреннего отражения. Согласно этому закону пучок света, проходящий по сердцевине волоконного оптического световода, полностью отражается от его оболочки, имеющей несколько меньший показатель преломления (Рис.1)

Рис. 1. Распространение света в волоконном световоде

Первые стеклянные световоды, обладающие низкими потерями и способные передавать информацию, были созданы в 1970 г. Варианты, пригодные для массового, промышленного производства, были предложены несколько познее.

В стеклянных световодах передача цифровой информации осуществляется с помощью световых сигналов микроволнового диапазона волн. Для этой цели обычно используется инфракрасный диапазон с длиной волн от 0,8 до 1,6 мкм. В данном диапазоне прозрачность кварцевого стекла максимальна, а потери минимальны. Это обеспечивает максимальную дальность передачи информации без использования дополнительного усиления на линии, обеспечиваемого специальными устройствами.

Здесь неообходимо отметить, что указанный диапазон соответствует частотам более 100 триллионов герц.  А как известно, высокая частота обеспечивает большую информационную емкость канала передачи данных. 

Таким образом, оптический способ передачи данных, реализованный в ВОЛС, предоставляет информационную емкость, недоступную другим используемым в настоящее время способам. Это касается и радио, и традиционных проводных линий, включая самые лучшие, самые совершенные типы «витых пар», даже тех, которые обеспечивают скорости в десятки гигабит в секунду.

Действительно, 100 триллионов герц приведенного выше оптического диапазона способны передавать данные с частотой в десятки терабит в секунду (теоретически), то есть способны передать за секунду содержимое нескольких, полностью заполненных, топовых 3-дюймовых моделей накопителей на жестких магнитных дисках (HDD). Остается добавить, что данная оценка касается всего одной стомикронной оптической нити, число которых в кабеле может исчисляться десятками.

В следующей части данной статьи приведены некоторые уникальные свойства волоконно-оптических линий.
    

>>    Часть 2  
      

- 21 -

  К стр. 20 
  

      Существуют разные варианты дисков DVD. Однако в видеокамерах нашли широкое распространение диски диаметра 8 см стандартов DVD-R (однократная запись) и DVD-RW (многократная запись). Данные диски могут как односторонними, так и двухсторонними. В последнем случае информационная емкость удваивается, поскольку появляется возможность записывать информацию на обеих сторонах.

      Односторонние диски DVD-R/-RW диаметра 8 см обладают емкостью 1,4 Гбайт, а двухсторонние — 2,8 Гбайт). Конкретные численные оценки времени записи/воспроизведения зависят от режимов записи, основной характеристикой которых являются скорость передачи данных — битрейт (bitrate). Этот же параметр зависит от используемых алгоритмов сжатия записываемой информации. При этом чем выше коэффициент сжатия, тем больше время записи/воспроизведения на один диск.

      Однако необходимо учитывать, что сильное сжатие информации сопровождается соответствующим ухудшением качества. Обычно пользователю предоставляется выбор режима записи, а, следовательно, и времени записи/воспроизведения. В качестве примера можно привести видеокамеру Canon DC20, имеющую три режима — три скорости, обеспечивающие время записи/воспроизведения на двухсторонние диски DVD-R/-RW в течение 40, 60, 120 минут, при битрейтах 9, 6, 3 Мбит/с.

      Цена оптических дисков DVD-R/-RW зависит от фирмы-производителя, поставщиков и продавцов. В 2006 г цена 8-см диска DVD-R 1,4 Гбайт составляла в среднем $3, но Интернете встречались цены и менее $1, диски же DVD-R 2,8 Гбайт оказались дороже примерно в 3 раза. Еще дороже оптические диски стандарта DVD-RW.
 

 К стр. 22 

Аннотация       

Краткое содержание               

Полное содержание   

- 20 -

  К стр. 19 
    

• Неиспользуемые кассеты рекомендуется периодически (раз в полгода) перематывать для снятия механических напряжений и статических зарядов.
• Кассету, занесенную в помещение с мороза, целесообразно выдержать, не открывая пластиковой коробки, при нормальной температуре 3-5 часов и только потом вставлять в видеокамеру.
• Ни в коем случае нельзя дотрагиваться до ленты пальцами — жировые отпечатки ведут к ее порче и разрушению информации.
• Не рекомендуется приобретать кассеты неизвестного происхождения.
• Новые ленты перед использованием целесообразно полностью перемотать — это снижает вероятность «выпадения» информации при записи.

      Аналоговые видеоленты выдерживают несколько десятков перезаписей, цифровые — до ста и более.

      По неофициальной информации производителей современных магнитных носителей и опыту архивного хранения более старых, записи на неизношенных кассетах сохраняются без значительного ухудшения до 50 лет.

Оптические диски

Несмотря на достоинства магнитных лент, в качестве сменных носителей в последние годы широкое распространение получили оптические диски.

На начальном этапе это были CD. Однако в дальнейшем их сравнительно быстро сменили DVD, которые отличаются от обычных CD-ROM, CD-R, CD-RW большей информационной емкостью. Здесь следует напомнить, что DVD (Digital Versatile Disk — цифровой универсальный диск) поддерживает современный стандарт хранения информации на оптических дисках, запись данных на которые осуществляется с помощью лазерного луча.
  

 К стр. 21 

Аннотация       

Краткое содержание               

Полное содержание