Евгений Рудометов 
 

За почти три десятка лет, прошедших со времени изобретения флэш-памяти и соответствующих микросхем, устройства хранения информации, созданные на их основе, завоевали известность и популярность. А благодаря прогрессу в области полупроводниковых технологий удалось повысить не только информационную емкость чипов, но и многократно снизить стоимость ее хранения в пересчете на единицу информации.

В результате соответствующие накопители получили большое распространение, особенно это касается изделий, снабженных контроллерами последовательных интерфейсов, в основном — USB. Такие изделия обычно именуют USB флэш-накопителями или просто флэшками.

Модели USB флэш-накопителей, выпускаемые разными производителями, обладают разной емкостью и разным дизайном. Однако общим среди них является то, что в каждом из этих устройств, кроме контроллера, присутствуют микросхемы флэш-памяти, одна или несколько.

Необходимо отметить, что в настоящее время в накопителях используется память NAND. Она представлена соответствующими чипами, в элементарных ячейках которых могут храниться один или несколько бит информации.

В однобитовых ячейках различают только два уровня заряда, соответствующие логическим значениям нуля и единицы. Такие ячейки называют одноуровневыми (single-level cell, SLC).

В многобитовых ячейках — несколько уровней заряда. Они способны в каждой ячейке хранить два или даже три бита информации, что соответствует четырем и восьми уровням заряда (и уровням выходного напряжения). Такие ячейки называют многоуровневыми (multi-level cell, MLC).

При этом следует отметить, что чипы MLC NAND являются существенно более дешевыми и более емкими, чем традиционные SLC NAND.

Однако чипы флэш-памяти MLC NAND обладают большим временем доступа и меньшими скоростными показателями. К сожалению, характеризуются еще и меньшим числом возможных перезаписей, уступая по этим параметрам SLC NAND.

Последний показатель является, по сути, особенно важным для пользователей, которые заинтересованы в надежных накопителях, обладающих максимальным ресурсом работы. Впрочем, даже в тех случаях, когда число возможных перезаписей исчисляется всего-навсего тысячами или даже сотнями, этих значений вполне достаточно для выпуска на основе чипов с многоуровневыми ячейками вполне привлекательных и востребованных устройств, не прибегая к сложным схемотехническим решениям и изощренным алгоритмам защиты информации.

Используя чипы флэш-памяти MLC NAND, производители флэш-накопителей, снабженных контроллерами USB (USB-накопителей), выпускают различные модели, отличающиеся привлекательным соотношением емкости и цены.

В качестве примера недорогих накопителей можно привести модель Kingston DataTraveler 101 G2 8GB (рис. 1).

Рис. 1.  Kingston DataTraveler 101 G2 8GB

Параметры и некоторые особенности USB-накопителя Kingston DataTraveler 101 G2 8GB —  в следующей части  данной статьи.
   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Еще одним важным нововведением является внедрение в архитектуру платформы мобильной системы специального модуля, основу которого составляет флэш-память NAND, объем которой может достигать 1 Гбайт.

Использование данного модуля призвано увеличить производительность при низком энергопотреблении и существенно расширить функциональные возможности ноутбука.

Лежащия в основе функционирования данного модуля технология, известная ранее как технология Robson, получила наименование Intel Turbo Memory.

Использование  Intel Turbo Memory способно уменьшить время загрузки необходимых данных и программ, включая быстрый запуск операционной системы, в качестве которой рекомендована ОС Windows Vista.

Кроме того, часто используемая информация, хранящаяся в модуле флэш-памяти, сокращает число обращений к накопителю на жестких магнитных дисках, что способствует повышению производительности и времени работы от автономного источника питания.

Следует отметить, что кроме указанных нововведений в платформе Santa Rosa реализовано большое количество перспективных технологий. Например, Intel Clear Video и Intel TV Wizard призваны обеспечить пользователям качественное изображение, удобную и быструю работу с HD-видео и TV-контентом.

Учитывая мобильную направленность систем, выпускаемых на основе платформа Santa Rosa, ее разработчики большое внимание уделили технологиям, снижающим энергопотребление, что позволило значительно увеличить время автономной работы.

Так, например, с целью оптимизации производительности и снижения энергопотребления в архитектуре платформы в случае малой вычислительной нагрузки  предусмотрено снижение тактовой частоты системной шины (технология Dynamic FSB Switching).

Еще одним резервом служит жидко-кристаллический дисплей, потребляющий до 35% энергии. Снижение этого уровня позволяет увеличить время автономной работы. Одна из энергосберегающих технологий — технология Display Power Saving (DPST 3.0), регулирующая работу подсветки ЖК-матрицы без видимой потери качества. Экономия энергии — до 400 мВт.

Кроме DPST, заслуживает внимания технология, получившая наименование Dinamic Display Power Optimization (D2PO) и направленная на уменьшение энергопотребления. Принцип ее работы основан на анализе типа изображения. Если же работа осуществляется со статичными или медленноизменяющимися изображениями, то происходит переход в режим  чересстрочного формирования кадров. Это означает, что сначала идут четные строки, затем нечетные, как в телевизоре. В случае же запуска программного приложения, требующего высокой скорости вывода высококачественного изображения, например, динамической игры, используется режим прогрессивного (все строки изображения выводятся последовательно) формирования кадров при частоте их смены 60 Гц. Благодаря этой технологии в среднем экономится еще до 400 мВт.

Кроме перечисленных технологий, соответствующим изменением подверглась подсистема питания — Mobile Power System и управление дисковой подсистемы с помощью Intel Matrix Storage Manager 7.0 (экономия — до 400 мВт), реализованной в компоненте ICH8M-E.

В дополнение к этому обесточивание неиспользуемого контроллера Gigabit Ethernet дает экономию до 100 мВт, а переключение с режима 1000MBPS в режим 10/100MBPS при переходе с внешнего на автономное питание экономит еще до 950 мВт.

Дальнейшее развитие получили и ставшие традиционными технологии энергосбережения Intel Enhanced SpeedStep, Deeper Sleep и т.п.

Все эти разработки направлены на экономию энергии и позволяют не только улучшить тепловые режимы компактных мобильных систем, но и существенно повысить время работы от встроенного аккумулятора.

Несмотря на техническое совершенство платформы Santa Rosa, в связи с появлением процессоров, созданных на основе новой полупровожниковой технологии (45 нм) была модифицирована и платформа. По традиции она получила наименование Santa Rosa Refresh.

Но и на этом прогресс в мобильных системах не остановился, и на свет появилась очередная платформа.

В следующей части  данной статьи приведены архитектурные особенности платформы Montevino — пятой платформы Centrino. 
    

>>    Часть 8  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 8 
  

Расширению возможностей платформы способствует наличие контроллера Gigabit Ethernet. В дополнение к этому максимальное число портов USB 2.0 увеличилось до десяти, а скоростного Serial ATA II – до трех.

Модернизация коснулась и обязательного для бренда Intel Centrino во всех его вариантах модуля беспроводной радиосвязи Wi-Fi. Производителям ноутбуков рекомендован новый модуль Intel Next-Gen Wireless-N 802.11AGN — Intel Wireless WiFi Link 4965AGN, ранее известный под наименованием Kedron, поддерживает спецификацию IEEE802.11n. Данная спецификация, которая основана на реализации Multiple Input Multiple Output (MIMO) Technology, предусматривает большую дальность и большую скорость передачи данных  по сравнению с предшествующим стандартом IEEE802.11g. Указанный рост  обеспечивается одновременным использованием нескольких радиоканалов и специальной системы антенн, работа которых поддержана соответствующими аппаратно-программными средствами. В результате скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с, что в пять раз быстрее предшествующего стандарта IEEE802.11g.

Еще одним важным нововведением является внедрение в архитектуру платформы мобильной системы специального модуля, основу которого составляет флэш-память NAND, объем которой может достигать 1 Гбайт. Использование данного модуля призвано увеличить производительность при низком энергопотреблении и существенно расширить функциональные возможности ноутбука. Данная технология, известная ранее как технология Robson, получила наименование Intel Turbo Memory. Ее использование  способно уменьшить время загрузки необходимых данных и программ, включая быстрый запуск операционной системы, в качестве которой рекомендована ОС Windows Vista. Кроме того, часто используемая информация, хранящаяся в модуле флэш-памяти, сокращает число обращений к накопителю на жестких магнитных дисках, что способствует повышению производительности и времени работы от автономного источника питания.

Следует отметить, что кроме указанных нововведений в платформе Santa Rosa реализовано большое количество перспективных технологий. Например, Intel Clear Video и Intel TV Wizard призваны обеспечить пользователям качественное изображение, удобную и быструю работу с HD-видео и TV-контентом.

Учитывая мобильную направленность систем, созданных на основе платформа Santa Rosa, ее разработчики большое внимание уделили технологиям, снижающим энергопотребление, что позволило значительно увеличить время автономной работы.

Так, например, с целью оптимизации производительности и снижения энергопотребления в архитектуре платформы в случае малой вычислительной нагрузки  предусмотрено двукратное снижение тактовой частоты системной шины (технология Dynamic FSB Switching).

Использование буферной флэш-памяти вместе с соответствующими аппаратно-программными средствами значительно сокращает уровень энергопотребления. По оценке специалистов Intel экономия энергии от внедрения этой технологии составляет 260 мВт.

Еще одним резервом служит жидко-кристаллический дисплей, потребляющий до 35% энергии. Снижение этого уровня позволяет увеличить время автономной работы. Одна из энергосберегающих технологий — технология Display Power Saving (DPST 3.0), регулирующая работу подсветки ЖК-матрицы без видимой потери качества. Экономия энергии — до 400 мВт.

Кроме DPST, заслуживает внимания технология, получившая наименование Dinamic Display Power Optimization (D2PO) и направленная на уменьшение энергопотребления. Принцип ее работы основан на анализе типа изображения. Если же работа осуществляется со статичными или медленноизменяющимися изображениями, то происходит переход в режим  чересстрочного формирования кадров. Это означает, что сначала идут четные строки, затем нечетные, как в телевизоре. В случае же запуска программного приложения, требующего высокой скорости вывода высококачественного изображения, например, динамической игры, используется режим прогрессивного (все строки изображения выводятся последовательно) формирования кадров при частоте их смены 60 Гц. Благодаря этой технологии в среднем экономится еще до 400 мВт.

Кроме перечисленных технологий, соответствующим изменением подверглась подсистема питания — Mobile Power System и управление дисковой подсистемы с помощью Intel Matrix Storage Manager 7.0 (экономия — до 400 мВт), реализованной в компоненте ICH8M-E. В дополнение к этому обесточивание неиспользуемого контроллера Gigabit Ethernet дает экономию до 100 мВт, а переключение с режима 1000MBPS в режим 10/100MBPS при переходе с внешнего на автономное питание экономит еще до 950 мВт.

Дальнейшее развитие получили и ставшие традиционными технологии энергосбережения Intel Enhanced SpeedStep, Deeper Sleep и т.п.

Все эти разработки направлены на экономию энергии и позволяют не только улучшить тепловые режимы компактных мобильных систем, но и существенно повысить время работы от встроенного аккумулятора.
 

В заключение данной статьи, необходимо добавить, что на приведенных примерах развитие комплектующих и платформ не закончилось. В дальнейшем были выпущены еще более совершенные решения, но это уже тема следующих статей.  
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, как отмечалось в предыдущей части статьи, работу гибридного накопителя оптимизирует технология адаптивной памяти Adaptive Memory.

Аппаратно-программные средства, реализующие Adaptive Memory, анализирует, какие приложения и файлы с данными используются чаще всего.

Часто используемые данные они помещает в твердотельную память, представленную микросхемой флэш-памяти SLC NAND (рис. 3).

Рис. 3.  Микросхема SLC NAND

Это означает, что многократно используемые данные помещаются в быстродействующую память, работа с которой осуществляется значительно быстрее, чем с дисками HDD. Такая организация способствует росту производительности компьютерной системы, в составе которой используется гибридный накопитель.

Все это означает, что в случае часто используемых данных производительность системы хранения данных, представленной гибридным накопителем (накопителями), а следовательно, и всей компьютерной системы, может значительно возрасти. Этому и способствует технология Adaptive Memory.

Об эффективности применения технология Adaptive Memory свидетельствуют данные, приведенные на рис. 4. 

Рис. 4.  Рост производительности благодаря технологии Adaptive Memory

Что же касается оценки реальной производительности представленного на ознакомление семпла гибридного накопителя, то ее, как всегда, целесообразно выполнить оценить на основе проведения процедуры тестирования.

Конфигурация тестовой системы и оценка скоростных параметров гибридного накопителя ST95005620AS, созданного и выпущенного компанией Seagate, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, основные параметры жесткого диска гибридного накопителя модели ST95005620AS приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Параметры накопителя HDD  ST95005620AS

Линейка гибридных накопителей (SSH), часто называемых гибридными жесткими дисками, Momentus XT, созданных и выпускаемых компанией Seagate, состоит из нескольких моделей, емкость которых в настоящее время составляет:

• 250 Гбайт,

• 320 Гбайт,

• 500 Гбайт.

Данные модели согласно технической документации, размещенной на сайте производителя, способны выдерживать значительные ударные нагрузки:

• в нерабочем состоянии — до 900 G (1 ms),

• в    рабочем  состоянии — до 350 G (2 ms).

Маркировка старшей модели гибридного накопителя Momentus XT, обладающей информационной емкостью 500 Гбайт, приведена на рис. 2

Рис. 2.  Маркировка накопителя Seagate Momentus XT 500 Гбайт

Seagate Momentus XT — это гибридный накопитель, управляемый встроенным программным обеспечением, реализующим специальную технологию. Данная технология позволяет достичь производительности, как у твердотельных устройств, и при этом превзойти их в емкости благодаря использованию HDD.

Конструктивно гибридный накопитель состоит из следующих компонентов:

• 2,5-дюймового HDD со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин,

• кэш-памяти объемом 32 Мбайт,

• твердотельной флэш-памяти SLC NAND объемом 4 Гбайт.

Оптимизирует же работу гибридного накопителя технология адаптивной памяти, названная ее разработчиками технологией Adaptive Memory.

Особенности работы технологии Adaptive Memory приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Персональный компьютер ученика — Classmate PC — это новый класс компьютерных устройств. Создан на основе технологий Intel и предназначен для использования учениками 6-12 лет.

Данный мобильный компьютер был специально разработан для использования учениками и учителями на уроках и внеклассных занятиях.

Classmate PC обладает антиударным покрытием корпуса, специально разработанным для ежедневного использования учениками. Он прост  в обращении и переносе, обладает небольшим весом и внешним видом напоминает толстую тетрадь.

Данный компьютнр, может работать как на основе операционной системы Microsoft Windows XP, так и Linux.

Он может быть подключен к локальной сети  и  к  Интернету по беспроводной технологии Wi-Fi стандарта 802.11 b/g.

В состав индивидуальных компьютеров Classmate PC текущей конфигурации, предлагаемые компанией Intel в рамках реализуемой программы, входят следующие компоненты:

• центральный процессор Intel Mobile Processor ULV 900 MГц, 400 МГц,
• чипсет Intel 915GMS + ICH6-M,
• оперативная память DDR-II 256M SO-DIMM,
• Жидко-кристаллический (ЖК) экран 7″ 800 x 480,
• Накопитель 2 Гбайт NAND Flash для энергонезависимого хранения программ и данных,
• 2 стерео канала аудио, встроенные микрофон и колонки, аудио-выход и вход для внешнего микрофона,
• LAN/WLAN 10/100M Ethernet и WLAN 802.11 b/g,
• тачпад, мини-сканер (Note Taker) с беспроводным пером (опция).

Энергопитание устройства в стационарном режиме осуществляется с помощью малогабаритного сетевого адаптера (220 В).

В автономном режиме работы Classmate PC в качестве его источника энергопитания используется встроенная в состав компьютера  аккумуляторная батарея, обеспечивающая около 4 часов автономной работы).

Вес нетбука Classmate PC — менее 1,3 кг.

Фото 2. Ученики с компьютерами Classmate PC

Как следует из приведенных параметров, указанный мобильный компьютер обладает сравнительно высокими техническими и эксплуатационными параметрами.

Все это закладывает предпосылки для развития пилотной программы и рассматривать ее как как важный шаг в формировании школы нового поколения; школы, в которой ученикам с первых лет обучения будут предоставлены все возможности для самореализации и раскрытия своих способностей.

И в этом им помогут новые компьютерные средства, и новые технологии, и новые методики преподавания.

Некоторые итоги реализованной программы изложены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 1   
  

Конструкторы компании Seagate создали устройства, каждое из которых представляет симбиоз твердотельного накопителя (SSD ) и накопителя на жестких магнитных дисках (HDD). Это означает, что они объединили два таких накопителя в единое изделие, как по форме, так и с точки зрения операционной системы.

Это позволило использовать сильнейшие стороны обеих технологий:
  -  скорость ,  
  -  доступную по цене информационную емкость .

Линейка гибридных накопителей (SSH) линейки Momentus XT в настоящее время состоит из трех моделей, емкость которых составляет:
  -  500 Гбайт  (модель  ST95005620AS),
  -  320 Гбайт  (модель  ST93205620AS),
  -  250 Гбайт  (модель  ST92505610AS).  

Конструктивно гибридный накопитель состоит из 2,5-дюймового HDD со скоростью вращения жестких магнитных дисков 7200 об/мин и встроенной в состав HDD кэш-памяти объемом 32 Мбайт,  а также и твердотельной флэш-памяти SLC NAND объемом 4 Гбайт.

Основные параметры SSH приведены в таблице 1.
       

Таблица 1. Основные параметры гибридных накопителей Momentus XT 

        
Оптимизирует работу гибридного накопителя технология адаптивной памяти Adaptive Memory. Реализованные в рамках данной технологии алгоритмы слежения выделяют часто используемые программы и данные, которые после выполненного отбора помещаются в SSD-часть гибридного накопителя. Таким образом технология Adaptive Memory динамически улучшает время отклика и время загрузки приложений в зависимости от частоты использования. Это означает, для часто используемых данных производительность компьютерной системы может значительно возрасти. Об этом, кстати, свидетельствуют данные, приведенные на рис. 2.
       

Рис. 2. Оценка эффективности технологии Adaptive Memory
     

Результаты  дополнительного тестирования и оценки  стоимости  компьютерных систем с  SSH  приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3