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 4 
  

MIPS и ARM
    

MIPS (сокращение от названия соответствующего проекта Стэнфордского университета — Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) — система команд и микропроцессорных архитектур, разработанных компанией MIPS Computer Systems в соответствии с концепцией проектирования процессоров RISC. Ранние модели процессоров имели 32-битную структуру, позднее появились его 64-битные версии. Существует несколько наборов команд: MIPS32, MIPS64, microMIPS и nanoMIPS. Помимо этого, доступны дополненные наборы инструкций и модели процессоров. С середины до конца 1990-х годов каждым третьим микропроцессором на рынке был процессор под управлением MIPS. В настоящее время различные реализации MIPS используются в основном во встроенных системах, например, в шлюзах, маршрутизаторах, во встраиваемых системах, контроллерах, смартфонах, игровых приставках, видеоплеерах.

Процессоры архитектуры MIPS разработали и выпустили многие компании, среди которых Broadcom, NEC, Realtek, Toshiba. В мае 2015 года российская компания Байкал Электроникс (Baikal Electronics) объявила о тестировании своего первого продукта, процессора Baikal-T1 на ядре MIPS Warrior. В этом же году был выпущен первый коммерческий продукт на этом процессоре. Данный процессор ориентирован на широкий класс изделий, среди которых мультимедийные центры, роутеры, маршрутизаторы, промышленные контроллеры и т. п. 

 Процессор Baikal-T1
 (Википедия)

ARM (Advanced RISC Machine — усовершенствованная RISC-машина) — система команд и семейство описаний, а также готовых топологий 32-битных и 64-битных микропроцессорных/микроконтроллерных ядер, разрабатываемых компанией ARM Limited. Среди лицензиатов готовых топологий ядер ARM много известных компаний, среди которых, например, AMD, Apple, Analog Devices, Intel, Marvell, NXP, STMicroelectronics, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony, Texas Instruments, Nvidia, HiSilicon, Байкал Электроникс. При этом многие лицензиаты проектируют собственные топологии ядер на базе системы команд ARM. Многие специалисты считают процессоры ARM перспективными для использования и в серверах. В настоящее время процессоры ARM широко используются в потребительской электронике: в смартфонах, мобильных телефонах, плеерах аудио и видео, игровых консолях, калькуляторах, умных часах и компьютерных периферийных устройствах, таких, как жесткие диски или маршрутизаторы. Эти процессоры имеют низкое энергопотребление, поэтому находят широкое применение во встраиваемых системах и преобладают на рынке мобильных устройств, для которых данный фактор критически важен. Кстати, российская компания Байкал Электроникс разработала микропроцессор Baikal-M (BE-1000) на базе 8 ядер ARM Cortex-A57 и GPU Mali-T628. В 2020 году были представлены ARM-процессоры Baikal-M/2, Baikal-M/2+ и Baikal-S (16 нм техпроцесс, 48 ядер ARM-Cortex A75 с частотой 2 ГГц). Модели этого семейства ориентироаны на мобильные и настольные компьютерные системы, а Baikal-S — на рабочие станции и серверы.

Оценивая особенности архитектур CISC и RISC, необходимо отметить, что они находятся в постоянном развитии. Более того, в своей эволюции каждая из них часто заимствует достоинства и решения соперника. Таким образом, в некоторых процессорах можно найти узлы и технологии обеих архитектур, что делает их, по сути, гибридными.

 Процессор Baikal-M
 (Википедия)

В следующей части  — о гибридах и развитии.

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

Таблица 1.  Основные характеристики SDCZ43-128G

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

Внешний вид данного устройства представлен на рис. 2.

Рис. 2.  Накопитель SDCZ43-128G

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

Рис. 3.  Характеристики, расположенные на обратной стороне упаковки

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Для карточек стандарта SD интегральная характеристика скорости указывается в виде специального коэффициентов кратности, например, 100х, 133х, 150х и т.п.

Кстати, уровня 133x, как правило, достаточно для большинства применений, включая HD.

Для карточек SDHC, емкость которых простирается до 32 Гбайт, ассоциация SDA (SD Card Association) установила и определила специальные классы скорости.

Указанные классы скорости SDHC основаны на минимальной скорости записи, уровень производительности карточек  указан на логотипе класса скорости:

• «Class 2» — скорость записи не менее 2 Мбайт/с,
• «Class 4» — не менее 4 Мбайт/с,
• «Class 6» — скорость записи не менее 6 Мбайт/с.

Остается добавить, что все эта информация наносится непосредственно на поверхность карточек флэш-памяти.

А спустя некоторое время ряд производителей карточек флэш-памяти анонсировал выпуск моделей SDHC Class 10, гарантирующих скорость записи 10 Мбайт/с.

В качестве примера можно привести SDHC 32GB Class 10 компании Kingston (рис. 3). Ее скоростных возможностей достаточно для записи видео стандартов HD с самыми высокими значениями битрейта, что обеспечивает высокое качество изображения.

Чем выше класс флэш-карточки SDHC, тем выше ее скоростные параметры (рис. 5).

Рис. 5.  Классы флэш-карточек SDHC 

Что же касается совместимости карточек SD, SDHC и соответствующих устройств, то это иллюстрирует схема, приведенная на рис. 6.

Рис. 6.  Совместимость карточек SD, SDHC и устройств 

В следующей части  данной статьи — о карточках флэш-памяти SDXC и о совместимости карточек SD, SDHC, SDXC с использующими их устройствами. 
    

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Технология E-Ink

Экран E-Ink представляет собой массив микрокапсул с прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает двухцветная взвесь, состоящая из отрицательно заряженных черных и положительно заряженных белых частиц (гранул) краски (рис. 1). Управляя зарядами на подложке, как одни, так и другие гранулы можно заставить всплыть к лицевой поверхности экрана или, наоборот, опуститься вниз. Совокупность микрокапсул со всплывшими черными и белыми гранулами краски формирует черно-белое изображение на дисплее.

Важно, что при снятии приложенного напряжения гранулы краски остаются там же, где и были. Это означает, что для удержания картинки не приходится  расходовать энергию автономного источника. Остается добавить, что это свойство экрана называется бистабильностью.

Рис. 1.  Принцип работы дисплея E-Ink.

В качестве примера электронной книги с дисплеем E-Ink можно привести модель Treelogic Lecto.

Комплект ридера

В комплект Treelogic Lecto входят (рис. 2):

• Ридер Treelogic Lecto,
• Защитный чехол,
• Карта памяти microSD объемом 4 Гбайт,
• Кард-ридер для карт флэш-памяти формата microSD,
• Сетевое зарядное устройство,
• Наушники,
• USB-кабель,
• Руководство по эксплуатации,
• Гарантийный талон.

Рис. 2.  Комплект Treelogic Lecto

Основные параметры ридера Treelogic Lecto приведены в  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Развитие и облик нашей цивилизации во многом обязаны бумаге. Действительно, бумага, изобретенная несколько тысячелетий назад, длительное время являлась практически единственным носителем информации. Многие столетия читателями рукописных книг оставались сравнительно небольшие группы людей, однако после Гуттенберга печатная продукция получила широкое распространение.

Сегодня в издательствах и типографиях работают миллионы людей, выпускающие огромное количество книг, журналов, газет и т. п. Однако закат традиционной печатной индустрии уже, можно считать, предрешен. Дело в том, что все больше и больше текстовой и графической информации фиксируется и распространяется электронным путем. Этому способствует и развитие Интернета, и появление большого числа разнообразных устройств, созданных на основе современных электронных компонентов и компьютерных технологий. Эти устройства уже успешно конкурируют с традиционной печатной продукцией. 

Часть из таких устройств рассчитана на стационарное применение, другая — ориентирована на мобильное использование.

К первым относятся, например, настольные компьютеры, ноутбуки с дисплеями большого размера, а в последнее время — и современные модели телевизоров. Ко вторым — компактные ноутбуки, нетбуки, смартфоны, мобильные телефоны, планшеты и т. п. 

Необходимо отметить, что ко второй группе относятся и специализированные устройства, предназначенные для чтения книг. Такие устройства получили наименование:  «электронные книги». Кроме того, их еще называют «е-ридерами» или просто «ридерами» (ридер — от англ. reader — читатель, «читалка» — устройство для чтения текстов).

Электронная книга — общее название группы узкоспециализированных компактных, планшетных компьютерных устройств, предназначенных для отображения текстовой информации, представленной в электронном виде. Основным отличием данной группы компьютерных устройств от, например, КПК, планшетных ПК или субноутбуков является ограниченная функциональность при существенно большем времени автономной работы.

Основные преимущества:

• В электронной книге может быть реализован поиск по тексту, переходы по гиперссылкам, отображение временных выделений и примечаний,
• В одном устройстве могут храниться сотни и тысячи книг. Электронную книгу значительно проще транспортировать, за счет меньшей массы и объема, по сравнению с печатными книгами,
• Начертание и размер шрифта при необходимости можно изменять в процессе чтения,
• В то время, как устройство для чтения электронных книг значительно дороже одной книги, электронные тексты дешевле, чем их бумажные аналоги,
• Распространение и поиск электронных книг имеет существенно меньшие издержки, чем бумажных аналогов,
• Использование электронных книг уменьшает вред, наносимый природе, так как при производстве (в отличие от печатных аналогов) «экономится» большое количество бумаги.

Среднегодовой прирост продаж электронных «читалок» в ближайшие несколько лет ожидается на уровне 70 % (некоторые эксперты считают, что рост может превысить даже 100%). По прогнозу в текущем году объем выпущенных и проданных ридеров может достигнуть 10 млн. устройств. В следующем году ожидается рост объема уже до 20 млн. устройств.

К слову сказать, продажи электронных версий текстов в популярном магазине Amazon уже обошли в том же магазине продажи книг в твердой обложке. Популярности электронным книгам Amazon добавляет то, что они продаются по себестоимости или даже дешевле. Убытки же от продаж покрывает прибыль от торговли текстами, представленными в электронном виде.

Остается добавить, что в настоящее время большинство электронных книг (ридеров) комплектуется дисплеями, созданными на основе технологии «электронных чернил» (E-Ink).

В следующей части  данной статьи описаны технология E-Ink и приведен комплект ридера Treelogic Lecto. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 8 
  

Рассматривая описанные выше архитектурные особенности платформы Montevino, необходимо отметить, что подобно всем предшественницам, данная платформа Centrino 2 (Intel Centrino 2) определяется тремя ключевыми компонентами.

Этими ключевыми компонентами являются:

• Процессор компании Intel,
• Чипсет компании Intel, 
• Сетевые контроллеры компании Intel.

По определению производителя этих компонентов и держателя бренда Centrino 2 это должны быть:

• Процессор Intel Core 2 Duo, выпущенный с применением 45-нанометровой производственной технологии,
• Набор микросхем Intel 45 Express, созданный для мобильных персональных компьютеров,
• Беспроводной сетевой адаптер Intel Wi-Fi Link серии 5000,
• Гигабитный сетевой адаптер Intel 82567.

В составе платформы Centrino 2 используются еще ряд дополнительных продуктов и функциональных возможностей, повышающих возможности мобильных компьютеров.

В качестве примера можно привести опциональный модуль Intel Turbo Memory емкостью 2 Гбайт.

Этот модуль обеспечивает:

• повышение производительности,
• ускорение загрузки,
• увеличение времени автономной работы.

Данный опциональный модуль позволяет повысить производительность системы и одновременно существенно сократить энергопотребление.

Переключение графического режима является очередная опциональной возможностью для ноутбуков на базе процессорной технологии Centrino 2. Данная опциональная возможность позволяет пользователям переключаться между энергоэкономичной встроенной графической системой и видеокартой на дискретных элементах.

Первая из них интегрирована в чипсет и обеспечивает длительное время автономной работы.

Вторая подсистема видеосредств, представленная дискретной видеокартой, обеспечивает более высокую производительность системной 3D-графики.

В результате такого выбора пользователи могут пользоваться преимуществами каждого из этих двух подходов.

В заключение следует отметить, что и на этой платформе прогресс, конечно, не остановился.

Следующая мобильная платформа — Calpella. Основа данной платформы — процессор микроархитектуры Nehalem. Остается добавить, что очередная мобильная платформа — это еще большая производительность для ноутбуков при обеспечении высокой энергоэкономичности основных компонентов, являющейся залогом длительной работы в автономном режиме. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Платформа Montevino

Пятая платформа Centrino, созданная для мобильных систем, получила наименование Montevino. Она увидела свет в середине 2008 года и сразу стала востребованной и популярной у производителей ноутбуков.

Отличия новой платформы ее предшественников в лице Santa Rosa и Santa Rosa Refresh представлены на Рис. 7.   

Рис. 7.  Основные параметры платформ Santa Rosa, Santa Rosa Refresh и Montevino

На момент объявления платформы Montevino ее основой стали чипсеты

• Intel PM45 (iPM45),
• Intel GM45 (iGM45).

Здесь следует отметить, что iPM45 требует внешних видеосредств, а iGM45 обладает встроенной видеографикой. Архитектура мобильной системы, созданной на основе Montevino, представлена на Рис. 8.

Рис. 8.  Архитектура мобильной системы, созданной на основе Montevino 

Что интересно, разработчики Intel решили для компьютеров на платформе Montevino использовать модифицированный бренд Centrino. Этот модифицированный бренд получил наименование Centrino 2.

Остальные характеристики платформы Montevino приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 9  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Платформа Napa

Третье поколение появилось в начале 2006 года после выпуска нового процессора, построенного на основе принципиально нового ядра. Разработка получила наименование Yonah, а двуядерный процессор — Intel Core Duo. Был выпущен и одноядерный вариант — Intel Core Solo. Платформа, построенная на основе мобильного чипсета i945 (Рис. 4) со встроенной графикой Intel GMA 950, получила наименование Napa. Она сохранила все достоинства предыдущей разработки, обеспечив рост производительности и повышение экономичности в соответствии с критерием «производительность на ватт». Из новых параметров следует отметить повышение частоты процессорной шины и памяти до 667 МГц с одновременным внедрением более совершенных технологий энергосбережения.

Основой новой платформы стали чипсеты семейства Intel 945 (i945), представленного тремя версиями:

• i945GM,
• i945PM,
• i945GMS.

К этому же семейству относится и i940GML.

Чипсет i945GM является самым мощным представителем из мобильных наборов i945. Он поддерживает все процессоры семейства Intel Pentium M/Celeron M, а также одноядерные и двухъядерные модели процессоров.

Кроме того, чипсет поддерживает: частоты процессорной шины 533 и 667 МГц, встроенную графику Intel GMA 950, внешний видеоадаптер PCI Express x16, один или два канала DDR2 533/667 с максимальным объемом памяти 4 Гбайт.

Чипсет i945PM не имеет встроенных графических средств, но предусматривает наличие внешнего видеоадаптера PCI Express x16. Остальные параметры совпадают с i945GM.

Чипсет i915GMS специально разработан для ноутбуков малого форм-фактора, рассчитанного на энергоэкономичные модели мобильных процессоров.

Остается добавить, что для управления периферийными устройствами в базовых комплектах перечисленных моделей мобильного чипсета i945 предусмотрено использование компонента ICH7-M. Он поддерживает работу двух портов Serial ATA-150 и одного порта Parallel ATA-100, до восьми портов USB 2.0, аудиосистемы Intel High Definition Audio (Azalia) и AC’97 2.3 (до трех кодеков), 10/100 Mbit Ethernet LAN, 7 PCI и 4 PCI Express x1 для карт расширений, и т. п. Кроме того, поддерживаются технологии энергосбережения, включая технологию Intel Display Power Saving Technology.

Оценивая функциональные возможности чипсета i945, необходимо отметить поддержку беспроводного способа подключения к сети для скоростной передачи данных. Это нашло свое воплощение в следующей версии технологии Intel Centrino.

Рис. 4.  Архитектура мобильного компьютера с чипсетом i945GM

Одновременно с семейством чипсета i945 для мобильных компьютеров, как и ранее в случае i915, был объявлен и выпущен набор микросхем системной логики Intel 940GML Express (i940GML). Этот сравнительно недорогой чипсет оптимизирован для использования с процессорами низкого и сверхнизкого напряжение питания.

Остальные характеристики платформы Napa и появление следующей приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Все приведенные функции, впервые были реализованы в настольных системах, созданных на основе моделей семейства настольного набора микросхем системной логики аналогичного наименования — i915, а также настольного чипсета i925. Теперь эти же возможности реализованы и средствами нового высокопроизводительного мобильного чипсета i915 (Рис. 3), представленного тремя версиями:

• i915GM,
• i915PM,
• i915GMS.

Структура мобильного компьютера с чипсетом i915GM представлена на рис. 3

Рис. 3.  Архитектура мобильного компьютера с чипсетом i915GM

Чипсет i915PM не имеет встроенных графических средств, но предусматривает возможность подкдючения внешнего видеоадаптера PCI Express x16. Он поддерживает процессоры Intel Pentium M, Intel Pentium M (LV), Intel Pentium M (ULV), Intel Celeron M, Intel Celeron M (ULV) с процессорной шиной 533 или 400 МГц и один или два канала DDR2 333/400/533.

Чипсет i915GMS специально разработан для ноутбуков малого форм-фактора, рассчитанного на энергоэкономичные модели процессоров Intel Pentium M (LV), Intel Pentium M (ULV), Intel Celeron M (ULV). Он имеет встроенные средства Intel GMA 900 с производительностью в 1,4 раза больше i855GME (следует обратить внимание, что у i915GM — в 2 раза). Кроме того, чипсет i915GMS поддерживает шину только 400 МГц (у i915GM — и 400 МГц, и 533 МГц) и только один канал памяти DDR2 400 МГц (у i915GM — и DDR2 400, и DDR2 533).

Остается добавить, что для управления периферийными устройствами в базовых комплектах перечисленных моделей мобильного чипсета i915 предусмотрено использование компонента ICH6-M. Он поддерживает работу двух портов Serial ATA-150 и одного порта Parallel ATA-100, до восьми портов USB 2.0, аудиосистемы Intel High Definition Audio (Azalia) и AC’97 2.3 (до трех кодеков), 10/100 Mbit Ethernet LAN, шины PCI и PCI Express x1 для карт расширений и т. п. Кроме того, поддерживаются технологии энергосбережения, включая технологию Intel Display Power Saving Technology 2 (Intel DPST 2), обеспечивающую снижение энергопотребления LCD-дисплеев. Встроенные видеосредства предоставляют возможность просмотра двух независимых изображений при подключении внешнего монитора или панели к ноутбуку.

Оценивая функциональные возможности чипсета i915, необходимо отметить поддержку беспроводного способа подключения к сети для скоростной передачи данных. Это нашло свое воплощение в новой версии технологии Intel Centrino.

Одновременно с семейством чипсета i915 для мобильных компьютеров в рамках платформы Sonoma был объявлен и выпущен набор микросхем системной логики Intel 910GML Express (i910GML). Этот сравнительно недорогой чипсет оптимизирован для использования с процессорами Intel Celeron M и Intel Celeron M Ultra Low Voltage (ULV — сверхнизкое напряжение питания).

Дальнейшее совершенствование процессоров и чипсетов потребовало внесения соответствующих корректив и в архитектуру систем.

В следующей части  данной статьи описаны особенности платформы Napa — третьей платформы Centrino. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Рассматривая особенности перечисленных чипсетов, необходимо отметить, что при использовании в мобильном компьютере модулей оперативной памяти типа DDR 333 интегрированное графическое решение i855GME демонстрирует более высокую производительность, чем графическое решение в i855GM. В чипсете i855GME использован встроенный 32-разрядный 3D/2D графический адаптер с частотой до 250 МГц, бикубической фильтрацией, Video Mixer Rendering или разъем AGP 4X (для установки внешнего графического адаптера).

Среди перспективных энергосберегающих технологий следует отметить технологию Intel Display Power Saving Technology (Intel DPST). Применение этой технологии позволяет снизить энергопотребление жидкокристаллической панели дисплея до 25%. Это достигается рядом встроенных в видеосредства функций, например, за счет снижения частоты графического ядра при работе от батарей. Кроме того, имеется возможность автоматического анализа выводимого изображения и уровня окружающей освещенности. По результатам анализа аппаратно-программные средства, основу которых составляет чипсет, осуществляют автоподстройку яркости экрана без существенного снижения качества выводимого изображения, но при экономии энергии автономного энергопитания. 

Рис. 2.  Архитектура мобильного компьютера с чипсетом i855GME

Однако сравнительно скоро процессор с ядром Banias сменило новое изделие Intel, основой которого послужило ядро Dothan, являющееся модификацией Banias. Новое ядро было создано по технологии 90 нм.

В результате появления нового процессора платформа Carmel получила дальнейшее развитие. Однако она не могла обеспечить реализацию всех достоинств нового процессора, сохранившего, кстати, наименование Intel Pentium M.

Платформа Sonoma

В 2005 году была разработана платформа Sonoma, которая стала вторым вопрощением Centrino. Эта платформа определяет референс-дизайн мобильных систем. Ее основой стал чипсет с кодовым наименованием Alviso, получивший в дальнейшем наименование Alviso Mobile Intel 915 Express (далее i915).

В платформе Sonoma и чипсете i915 нашли воплощение перспективные разработки, уже проверенные в настольных системах, созданных на основе настольных чипсетов семейства аналогичного наименования.

Прежде всего, это реализованные для мобильных решений поддержка:

• двух- или одноканальных подсистем памяти DDR2 400/533 с полосой пропускания до 8,5 Гбайт и общим объемом до 2 Гбайт;
• внешних видеоадаптеров, подключаемых посредством шины PCI-Express x16 с пропускной способностью по 4 Мбайт в оба направления (8 Гбайт против чуть более 2 Гбайт у AGP 8X),
• средств встроенной графики Intel Graphics Media Accelerator 900 (Intel GMA 900) с двукратной производительностью ядра Extreme Graphics 2, использованного в аналогичных средствах чипсетов семейства i855.

Для управления вводом/выводом использованы шина PCI Express x1 для карт расширений, обеспечивающая в два раза большую пропускную способность по сравнению с традиционной PCI, а также интерфейс Serial ATA для накопителей, технологии AC’97 2.3 и Intel High Definition Audio (32 бит, до 192 кГц, восьмиканальный звук стандарта 7.1, технологии Dolby) и т. п.

Остальные особенности платформы Sonoma —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

По оценкам аналитиков IDC доля рост рынка мобильных ПК сохраняет высокие темпы. Уже в 2010 году свыше 50% всех продаваемых в ЕМЕА компьютеров - мобильные устройства. Среди которых основная доля - ноутбуки традиционных форматов.

Развитие российского компьютерного рынка представлено на Рис. 1.

Рис. 1.  Развитие российского компьютерного рынка

Оценивая темпы развития рынка мобильных устройств, необходимо отметить, что успех ноутбуков в первую очередь объясняется быстрым развитием полупроводниковых технологий и микроархитектуры процессорных ядер. Появление более совершенных моделей центральных процессоров позволяет снижать энергопотребление и увеличивать скорость обработки информации, которая долгое время определялась в основном тактовыми стотами процессора.

Однако в результате быстрой эволюции полупроводниковых технологий рост частоты перестал быть основной целью конструкторов мобильных изделий. Вместо этого критерием стала «производительность на ватт» затраченной энергии. Смена критерия потребовала переработки внутренних структур основных микросхем. Для их поддержки были внесены соответствующие изменения и в архитектуру платформенных решений. Концентратом реализованных  изменений стала технология Intel Centrino, прошедшая вместе с эволюцией мобильных платформ несколько стадий.

Платформа Carmel

Первое поколение решений, основанных на новых принципах, появилось вместе  с бендом Intel Centrino в 2003 году. Здесь следует напомнить, что соответствующий логотип допустимо было ставить только на те изделия, в которых были установлены:

• процессор Intel Pentium M (ядро Banias),
• чипсет линейки i855 (Рис. 2),
• модуль беспроводной передачи данных Wi-Fi от Intel.

Платформа для таких ноутбуков получила наименование Carmel.

Чипсет Intel 855 (i855) представлен тремя вариантами. По аналогии со своим предшественником i852 они получили следующие наименования:

• i855GME,
• i855GM,
• i855PM.

Первый, самый мощный вариант чипсета имеет встроенные графические средства и предусматривает поддержку внешнего видеоадаптера AGP 4X. Он поддерживает процессорную шину с частотой передачи данных 400 МГц, оперативную память типа DDR 333/266/200 с общим объемом до 2 Гбайт.

Второй вариант чипсета имеет встроенные графические средства и не предусматривает поддержку внешнего видеоадаптера. Этот чипсет также поддерживает процессорную шину с частотой 400 МГц, оперативную память типа DDR 200/266, объемом до 2 Гбайт.

Третий вариант чипсета уже не имеет встроенных графических средства, но предусматривает поддержку внешнего видеоадаптера AGP 4X. Поддерживает процессорную шину с частотой 400 МГц, память типа DDR 333/266/200, объемом до 2 Гбайт.

Остальные особенности платформы Carmel и появление следующей —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве примера неослабевающего внимания компаний к вопросам безопасности можно привести недавно проведенное мероприятие, прошедшее под лозунгом «Мобильная безопасность: реалии и мифы о мобильном мошенничестве» и  организованное компаниями ОАО «ВымпелКом» (оператор сотовой связи стандарта GSM, оказывает услуги под торговой маркой Билайн) и «Лаборатория Касперского» (известный производитель программных средств информационной защиты).

В этом мероприятии приняли участие авторитетные эксперты по мобильной безопасности, которые рассказали о некоторых проблемах, связанных с угрозами пользователям мобильных устройств, и о некоторых методах и инструментах защиты информации.

С краткими сообщениями выступили следующие специалисты:

• Ольга Осокина, начальник отдела по управлению фродом, ОАО ВымпелКом (Санкт-Петербург);
• Денис Масленников, ведущий антивирусный эксперт, Лаборатория Касперского (Москва);
• Алекс Пацай, эксперт по мобильным технологиям (Москва).

Выступающие отметили, что увеличение количества мобильных устройств связи сопровождается и увеличением  числа пользователей, пострадавших от мошеннических действий различного рода злоумышленников, использующих для этого весьма изощренные схемы обмана и соответствующие программные инструменты.

Более того, эксперты сообщили присутствующим, что число краж конфиденциальной информации и личных средств пользователей мобильных средств связи, несмотря на все усилия специалистов, неуклонно растет. Во многом это связано с излишней доверчивостью самих пользователей, беспечность которых приносит злоумышленникам многие миллионы (а возможно и сотни миллионов, и даже миллиарды) рублей.     

Как отметили выступавшие, в основе любой самой современной схемы мошенничества – беспечность граждан и нежелание проверять информацию. При этом часто такие схемы довольно просты, например:    

• «Положи мне денег на счет»,
• «Подарок от Кати»,
• «Ты выиграл автомобиль»,
• «Твоя банковская карта заблокирована»,
• «Дозвонись всем в новогоднюю ночь»,
• Фишинговые сайты и т.п.

Реагируя неадекватно на подобные преступные схемы, пользователи мобильных устройств часто совершают необдуманные действия, представляющие угрозу для их конфиденциальной информации, а также и для их денежных средств: они и звонят на платные телефоны, и переводят мошенникам свои деньги.

Кроме того, многие пользователи довольно часто идут по присылаемым им ссылкам на зараженные сайты, открывают «подарки», инсталируют программы, загружают файлы и т. п.

А в результате за свою неосторожность пользователи мобильных (и стационарных) устройств нередко получают различного рода продукцию вредоносного программного обеспечения. 

В следующей части  данной статьи — краткая информация об уязвимости наиболее распростаненных платформ.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, как отмечалось выше, среди мобильных операционных систем больше всего увеличилось количество вредоносного ПО для четырех платформ, составляющих основу подавляющего числа современных мобильных устройств.

Анализируя рост количества вредоносного ПО, созданного для мобильных систем, необходимо отметить, что замыкает рейтинг четырех OC Windows Mobile с показателем негативного роста в 13%.

«Бронзу» за третье место получает ОС Symbian с 16% роста.

Среда Java2ME (J2ME) по-прежнему остается весьма «лакомым кусочком» для вирусописателей, ведь на ее базе работает огромное количество простейших мобильных телефонов. Количество вредоносного ПО для J2ME увеличилось на целых 160%.

Но лидером по увеличению числа различных зловредов стала ОС Android. В начале 2011 года их насчитывалось около двух десятков. Однако ближе к концу их стало около 2000. В итоге прирост вредоносного ПО для Android составил почти 12000%.

Данные вредоносные создания представляют огромную опасность для пользователей, способствуя похищению или искажению конфиденциальных данных, а также предоставляют возможность злоумышленникам дистанционно  контролировать не принадлежащие им девайсы. Все это приностит ощутимый вред пользователям и обеспечивает огромные доходы преступнимам.

Именно поэтому вопросам безопасности уделяют повышенное внимание и провайдеры, продоставляющие услуги связи, и  сотрудничающие с ними компании, обеспечивающие защиту информации. Особенно это касается сектора мобильных устройств, развитие которого осуществляется очень высоким темпом.

О некоторых проблемах и защите —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В окружающем нас мире количество персональных электронных устройств постоянно растет. При этом в своих ежедневных коммуникациях современный активный человек не ограничивается лишь одним девайсом, а использует широкую гамму различных изделий. Эти изделия представлены как стационарными, так и мобильными моделями разной конструкции с разным набором функциональных возможностей. Количество таких изделий постоянно увеличивается.

Действительно, по данным глобального исследования, проведенного в 2011 г. и сравнительно недавно опубликованного компанией «Лаборатория Касперского» — создателя серии известных антивирусных продуктов, на каждую семью в России в среднем приходится 3,3 персональных электронных устройства с интернет-доступом и возможностью хранения большого объема разнообразной информации.

Собственниками «умных телефонов» оказались более половины опрошенных (52,5%), а почти четверть (24,5%) респондентов сообщили, что в их семьях есть два и даже более более двух смартфонов.

Что же касается такого новомодного гаджета, как планшетный персональный компьютер (планшет), то каждый десятый опрошенный (10,7%) уже его приобрел, а еще почти столько же участников исследования (11,3%) собираются обзавестись им в ближайшие полгода.

В настоящее время в России почти 6,5% семей в мегаполисах являются счастливыми обладателями полного набора современных электронных гаджетов. Этот набор сегодня, как правило, представлен:

• домашним персональным компьютером,
• ноутбуком,
• смартфононом,
• планшетом.

Растущая популярность персональных электронных устройств, основную долю которых в настоящее время составляют различные мобильные устройства, открывает очень большие возможности киберпреступникам. Деятельность данных злоумышленников наносит большой ущерб пользователям, которые:

• делают покупки онлайн,
• осуществляют аудио и видеозвонки,
• общаются в социальных сетях и чатах,
• отправляют и получают электронную почту,
• осуществляют разнобразную деятельность в Интернете и т. п.

Кстати, необходимо отметить, что для всех перечисленных операций пользователей  одинаково эффективно могут использоваться как настольные компьютеры и/или ноутбуки/ультрабуки/нетбуки, так и смартфоны и/или планшеты, созданные на основе использования разных аппаратно-программных платформ. И именно эти устройства подвергаются опасности от деятельности киберпреступников.

Важно, что на фоне стремительного развития всех пепечисленных средств эксперты «Лаборатории Касперского» наблюдали в 2011 году интенсивный рост вредоносного программного обеспечения (ПО), созданного для большинства существующих платформ.

Так, например, популярная у пользователей настольных и мобильных ПК операционная система (ОС) Windows пользуется такой же популярностью и у вирусописателей: вредоносное ПО для нее увеличилось на 80%.

Зловреды для Mac OS также показали значительный прирост, составивший 35%.

Не оставили без своего преступного внимания злоумышленники и сектор мобильных устройств. Среди мобильных операционных систем наиболее всего увеличилось количество вредоносного ПО для четырех платформ, составляющих основу подавляющего числа современных мобильных устройств.

О мобильных платформах —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, изделие выпускается по технологии 32 нм. Однако на ближайшие три года запланирован последовательный переход к технологическим нормам 22 нм и 14 нм с использованием 3D-транзисторов (3D Fin Field Effect Transistor — транзисторы с трехмерной структурой затвора). Этот переход должен дать значительное преимущество при работе чипов с низкими уровнями напряжения. Так, например, 22 нм чипы будут примерно наполовину более энергоэффективными по сравнению с изделиями, созданными по техпроцессу 32 нм.

Эволюция технологий и чипов

Все это позволит:

• увеличить производительность,
• расширить функциональные возможности,
• существенно повысить энергетическую эффективность.

По сравнению с предыдущим решением, созданным для мобильных устройств (Morestown), новый вариант (Medfield) потребляет на 43% меньше энергии или способен работать на большей на 37% частоте при сохранении того же уровня энергопотребления.

Необходимо отметить, что в Medfield используются разработки нидерландской компании Silicon Hive. Эта компания, которая была выделена из состава Philips Electronics, специализируется на разработке технологий параллельных вычислений для однокристальных систем. Остается добавить, что год назад Silicon Hive была куплена компанией Intel. В результате она стала  собственностью Intel, конечно, вместе c перспективными разработками.

Благодаря усилиям ученых и инженеров обеих компаний были созданы SoC и платформа Medfield, ориентированные на сверхмобильные устройства, к которым относятся совремнные смартфоны и планшеты.

Более того, платформа Medfield компанией Intel предлагается уже не просто в виде компонентов для смартфонов и планшетов, но существует и в виде соответствующего устройства референсного дизайна. Фактически этот дизайн можно брать за основу разработок конечных устройств. И как сообщили специалисты, выступившие на презентации, новая платформа уже получила поддержку нескольких производителей мобильных устройств, что позволяет рассчитывать на скорое массовое производство соответствующих моделей.

Одно из таких устройств, представленных референсным смартфоном, который был создан на основе платформы Medfield, было продемонстрировано специалистами Intel на упомянутой презентации.

Референсный смартфон на платформе Medfield

Некоторые технические подробности, связанные с основными параметрами референсного смартфона, созданного на основе платформы Medfield, а также связанные с реализованными перспективными технологиями, —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На недавно проведенной в Москве закрытой презентации специалисты компании Intel рассказали о новейшей фирменной разработке, получившей наименование Medfield и ориентированной на сектор компактных мобильных устройств, к которым относятся современные смартфоны и планшеты.

Более того, в ходе презентации специалисты Intel продемонстрировали действующую модель смартфона, построенного на платформе Medfield.

Алексей Рогачков, менеджер по развитию бизнеса Intel,
Владимир Слинько, директор по развитию бизнеса Intel в России

Medfield — это система на чипе (System-on-Chip, SoC). Является следующей разработкой после Moorestown, которая не нашла по ряду причин широкого применения.

Все основные компоненты SoC Medfield (далее — Medfield) реализованы на едином полупроводниковом кристалле. В их число, в частности, входят:

• процессор Intel Atom серии Z6xx (архитектура — x86, объем кэш-памяти второго уровня — 512 Кбайт, поддержка Hyper-Threading, кодовое имя — Saltwell),
• графический ускоритель PowerVR SGX540.

Основные компоненты Medfield

Вычислительная часть Medfield построена по одноядерной схеме.

Тактовая частота встроенной процессорной части Medfield в турбо-режиме достигает 1,6 ГГц, графический ускоритель работает на частоте 400 МГц.

Потребляемая мощность зависит от вычислительной нагрузки:

• максимальная нагрузка — 0,9 Вт,
• обычная — 0,3 Вт.

Как подчеркнули выступавшие на презентации специалисты Intel, одноядерная конфигурация Medfield была выбрана вполне осознано. Связано это с тем, что важность многоядерных решений в мобильных устройствах сегодня сильно преувеличена, так как в настоящее время большинство программных приложений не использует более одного вычислительного ядра.

А интенсивно рекламируемые многоядерные решения являются в большинстве случаев просто маркетинговыми акциями производителей компонентов и конечных устройств. Однако по мере совершенствования программного обеспечения использование многоядерных решений станет оправданным, но это в перспективе.

В соответствии с планами развития полупроводниковых процессов компании Intel и создания на их основе соответствующих изделий система на чипе Medfield производится по 32 нм техпроцессу с использованием high-k.

Необходимо отметить, что выпускаемые чипы отличаются очень низкими утечками, что позволило в ряде случаев не только сравняться по эффективности с существующими решениями ARM, которые в настоящее время производятся по нормам 45 нм, но и превзойти их.

Некоторые подробности о технологиях —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

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 конце сентября 2009 года в Сан-Франциско прошел IDF (Intel Developer Forum) — Форум Intel для разработчиков и специалистов электроники.

Представленные на этом Форуме Intel новейшие изделия и технологии заложили основу многих направлений. Они будут долгое время оказывать большое влияние на развитие не только отраслей индустрии, связанных с компьютерами и электроникой, но, учитывая значение современных информационных технологий, и на всю экономику большинства стран мира. 

Значение различных научно-технических школ, семинаров, конференций и симпозиумов, оказывающих большое влияние на развитие современных перспективных технологий, трудно переоценить. Участвуя в их работе, специалисты получают возможность ознакомиться с новейшими достижениями и оперативно обменяться знаниями. В дальнейшем они информируют о результатах и перспективах широкие слои общественности, заинтересованные в использовании новейших достижений на работе и в быту, стимулируя развитие соответствующих отраслей промышленности.

К числу подобных мероприятий, представляющих большое общественное значение, относится Форум Intel (далее просто Форум). На заседаниях Форума крупнейшие специалисты отрасли обсудили проблемы, достижения и перспективные направления развития существующих и будущих технологий.

Несколько лет назад компания Intel представила концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Эта концепция получила наименование Tick-Tock.

Данная концепция предусматривает переход на новые технологии по нечетным и новые микроархитектуры — по четным годам, то есть каждые два года.

При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем, хорошо отлаженном технологическом процессе (техпроцессе), а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой, хорошо отлаженной, тщательно оттестированной микроархитектуре процессорных ядер (рис. 1).

Рис. 1. Концепция Tick-Tock

В соответствии с этой стратегией в 2008 году Intel представила первые процессоры Intel Core i7 микроархитектуры Nehalem, созданные на основе техпроцесса 45 нм.

Ключевыми для конструкторов и пользователей стали:

• 4 ядра (кодовое наименование Bloomfield),
• отдельные для каждого ядра 256 Кбайт кэш-памяти L2 и общая кэш-память третьего уровня объемом 8 Мбайт,
• три канала встроенного в процессор контроллера подсистемы основной памяти DDR3,
• поддержка технологий многопоточной обработки данных (Hyper-Threading),
• автоматическое увеличение рабочих частот активных ядер (динамический разгон), обеспечиваемого технологией Turbo Boost.

Ядра, реализующие все это, были заключены в корпус с 1366 контактами (LGA1366).

В дальнейшем на основе накопленного опыта данной разработки были выпущены модели Intel Core i7 и Intel Core i5 в конструктиве LGA1156 (кодовое название Lynnfield).

Отличительными характеристиками являются:

• встроенный в процессор контроллер двух каналов оперативной памяти,
• встроенный контроллер шины PCI Express, используемой в ПК для подключения графических карт.

Для поддержки данных процессоров выпущен специальный чипсет Intel P55, состоящий только из одной микросхемы. Данный чипсет стал основой целого ряда материнских плат для высокопроизводительных компьютеров.

В соответствии с планами реализации концепции Tick-Tock опыт, накопленный в ходе выпуска и реализации 45-нм процессоров архитектуры Nehalem, позволяет постепенно перейти  к следующему этапу, который характеризуюется еще более тонкой литографией.

О перспективах и объемах предстоящих работ свидетельсьтвует, например, то, что к настоящему времени уже поставлено более 200 млн. процессоров, выполненных с соблюдением норм 45-нм техпроцесса.

Нет оснований сомневаться в снижении темпов и при выпуске 32-нанометровых чипов, ставших основой процессора Westmere.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые характеристики процессора Westmere.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Оценивая приведенные изделия интенсивного процессорстроения, следует отметить, что долгое время одним из факторов увеличения производительности процессоров был рост тактовых частот.

Более того, тактовая частота ядра была основным параметром, фигурировавшем в маркетинговой и рекламной политике всех компаний, которые занимались конструированием и выпуском процессоров.

Этот параметр был простым и понятным как для инженеров, так и для потенциальных пользователей, “голосовавших” своими кошельками за более высокочастотные, а следовательно, и более мощные модели процессоров.

Отвечая на потребности рынка, производители процессоров выпускали модели со все более высокими тактовыми частотами.     

Однако данный рост сопровождалось соответствующим ростом теплообразования, уровень которого в ряде настольных моделей стал приближаться к 150 Вт и рисковал превысить даже этот весьма высокий уровень.

В поисках альтернативных путей дальнейшей эволюции конструкторы создали могоядерные архитектуры чипов.

Как результат данного подхода в мае 2005 г. дебютировал первый массовый двухъядерный процессор Intel.

Этим первым двухъядерным представителем стал процессор Intel Pentium D, созданный на основе микроархитектуры Netburst. Он содержал 230 миллионов транзисторов и выпускавшийся по самой передовой на то время 90-нанометровой производственной технологии.

Но длительно доминировавшая архитектура Netburst постепенно перестала удовлетворять конструкторов даже в двухъядерном варианте. 

В дальнейшем Intel Pentium D сменил более призводительный двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo. Выпущенный в июле 2006 года этот процессор, содержал более 290 миллионов транзисторов. Его кристалл был создан с использованием 65-нанометровой производственной технологии.

Улучшенной модификацией данной разработки стал процессор с кодовым именем Penryn, представляющий эволюционный шаг в развитии микроархитетуры Intel Core и предназначенной для сегментов рынка настольных, мобильных и корпоративных систем.

Его варианты, выпущенные по 45-нанометровой технологии, содержат два или четыре ядра, объединенные в одном корпусе. Соответсвующие модели для настольных систем получили наименование Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad.

Однако прогресс не стоит на месте и компания Intel объявила о выпуске новых процессоров. Но об этом чуть ниже. А а здесь самое время напомнить еще об одной инициативе крупнейшего производителя процессоров, которым уже много лет является компания Intel. 

Как известно, несколько лет назад эта компания представила свою концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Эта концепция получила наименование «Tick-Tock».

Согласно этой концепции каждая новая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на уже зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Период цикла обновления (и для техпроцессов, и для микроархитектур) в настоящее время и в течение ближайших лет компанией Intel определен в два года (Рис. 8).

Рис. 8. Обновление полупроводниковых технологий и процессорных архитектур

Именно в соответствии с этой стратегией в 2007 году компания Intel представила разработку с кодовым наименованием Penryn.

Однако несмотря на доказанное на практике совершенство данных процессоров, конструкторы понимали, что внутренняя микроархитектура их ядер (Intel Core Microarchitecture) уже практически исчерпала ресурс дальнейшего роста производительности.

В результате, как и было запланировано в концепции «Tick-Tock», компания Intel решила существенно модифицировать микроархитектуру процессорных ядер.

На основе проделанной работы компания Intel решила выпустить новые изделия. Известные как Nehalem, они получили официальное наименование Intel Core i7.

В следующей части данной статьи приведены некоторые детали микроархитектуры моделей Intel Core i7.
    

>>    Часть 6  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Итак, компания Intel выпустила в 1971 г. первый в мире процессор – Intel 4004.

Этот процессор имел размеры 1/8 дюйма на 1/16 дюйма (3,18х1,59 мм), содержал лишь немногим больше 2000 транзисторов и выпускался по 10-микронной производственной PMOS-технологии Intel (Рис. 5).

Рис. 6. Процессор Intel 4004

Его наследниками стали хорошо известные процессоры. Вот только некоторые разработки и числа.

В 1978 г. появился 16-разрядный процессор 8088, содержавший 29000 транзисторов. Он работал с тактовыми частотами 5, 8 или 10 МГц. На основе этого процессора в 1981 г. был создан персональный компьютер IBM PC, ставший родоначальником современных настольных, мобильных и серверных моделей.

В 1982 г. создан микропроцессор 286, известный также как 80286. Данный 16-разрядный процессор Intel был способен выполнять программы, написанные для его предшественника. 286-й процессор содержал 134000 транзисторов, его тактовые частоты составляли 6, 8, 10 и 12,5 МГц.

В 1985 г. выпущен микропроцессор Intel 386, в котором содержалось 275000 транзисторов. Он представлял собой 32-разрядную микросхему и поддерживал многозадачность, т. е. был способен выполнять несколько программ одновременно. Было выпущено несколько моделей (Рис. 7).

Рис. 7. Модели Intel 386

В 1993 г. выпущен процессор Intel Pentium, насчитывавший уже 3 миллиона транзисторов и изготовленный по 0,8-микронной производственной технологии Intel.

В 1999г. Intel выпустила в продажу процессор Pentium III, содержавший более 9,5 миллионов транзисторов и изготовленный по 0,18-микронной производственной технологии Intel. Вскоре его сменил процессор Intel Pentium 4. Новый лидер отличался от своих предшественников внутренней архитектурой, предусматривающей существенно большие тактовые частоты ядра и шины, значения которых стало стремительно увеличиваться в последующих моделях.

В марте 2003 г. на свет появился бренд Intel Centrino. В состав мобильных устройств был включен новейший по тем временам процессор Intel Pentium M.

Процессор Intel Pentium M, созданный на базе новой микроархитектуры, специально оптимизированной для мобильных ПК, выпускался по 0,13-микронной производственной технологии Intel и состоял из 77 миллионов транзисторов. Этот процессор значительно отличался по своему внутреннему устройству от доминирующей в этот момент архитектуры Netburst, ставшей основой Intel Pentium 4 и его мибильного варианта. Они обладали меньшими тактовыми частотами и меньшим энергопотреблением, но при демонстрировали большую производительностью. Последующие модификации процессора Intel Pentium M и его упрощенного варианта Intel Celeron M выпускались по улучшенным архитектурам и полупроводниковым технологиям. 

Здесь следует прерваться и сделать ряд замечаний.

В следующей части рассмотрены некоторые проблемы эволюции процессоров и пути дальнейшего развития.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, первый патент на интегральную схему был выдан в 1961 г. Его получил Роберт Нойс (Robert Noyce), впоследствии ставший одним из основателей корпорации Intel (Рис. 4).

Рис. 4. Патент Роберта Нойса

Традиционно первые модели были сравнительно простыми. Однако уже в 1965 г. Гордон Мур (Gordon Moore), также один из основателей корпорации Intel, в статье, опубликованной в журнале Electronics Magazine, предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в микросхемах.

Как показало дальнейшее развитие, сложность полупроводниковых чипов уже несколько десятков лет увеличивается согласно закону Мура.

Согласно этому эмпирический закону каждые два года проиходит переход на новую технология с уменьшением масштаба литографии. Это позволяет с той же периодичностью удваивать плотность полупроводниковых элементов на кристаллах микросхем (первые версии данного закона утверждали, что увеличение числа элементов на полупроводниковых чипах будет происходить каждый год, в дальнейшем — каждые 18 месяцев).

Что же касается самого Гордона Мура и Роберта Нойса (Рис. 5), то они в 1968 г. уволились из компании Fairchild Semiconductor и основали новую корпорацию, получившую название Intel (сокращение от «integrated electronics» — микроэлектроника).

Рис. 5. Гордон Мур и Роберт Нойс

Именно эта компания выпустила в 1971 г. первый в мире  микропроцессор  (или просто процессор), открывший, по сути, новую эру в схемотехнике арифметико-логических устройств, сделав их компактнее и надежнее, а также проще в проектировании.

В следующей части данной статьи даны ряд фактов из эволюции первых процессоров.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, 16 декабря 1947 г. Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Браттейн (Walter Brattain) из Bell Labs создали первый транзистор (Рис. 2).  По технологии изготовления он относился к классу точечных транзисторов.

Необходимо отметить, что благодаря этой работе они были награждены в 1956 г. Нобелевской премией по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». 

Интересно, что Джон Бардин вскоре был удостоен во второй раз Нобелевской премии. На этот раз уже за работы в области сверхпроводимости.

Рис. 2. Первый транзистор

На основе разработки своих первых моделей в 1950 г. Уильям Шокли создал биполярный планарный транзистор.

А всего через три года появились первые коммерческие устройства. Их схемы были просты и основывались всего на нескольких транзисторах. Но это были первые коммерческие устройства, созданные на полупроводниках.

Однако стремление увеличить функциональные возможности транзисторных изделий потребовало усложнения электронных схем и роста числа используемых элементов. Расширение же сферы применения новых полупроводниковых элементов привело к их специализации. Это привело к увеличению номенклатуры электронных компонентов, что внесло свои коррективы в процессы разработки конечных изделий.

Стремление к унификации схемотехнических решений, сокращению сроков выпуска новых устройств, снижению их себестоимости и размеров привело к появлению новых перспективных элементов.

Этими элементами стали первые интегральные схемы (Рис. 3).

Рис. 3. Первая микросхема

Остается добавить, что первый патент на интегральную схему был выдан в 1961 г.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые факты из истории разработок компании Intel.
    

>>    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 4 
  

В ответ на выпуск компанией Intel процессоров Atom компания VIA представила ряд решений, созданных на основе процессоров Nano. Модели сверхкомпактных ноутбуков (субноутбуков) VIA во многом не уступают по функциональности изделиям, созданным на основе Intel Atom, но отличаются компактностью и сравнительно низкой ценой.

Фото 7. Субноутбук, созданный на основе процессора VIA

В ходе Computex 2008 свой мобильный продукт на платформе VIA продемонстрировала и компания HP. Недорогой субноутбук HP 2133 весом около 1,2 кг создан на основе процессора C7-M, обладает широкоэкранным дисплеем диагональю 8,9 дюйма. Устройство снабжено оперативной памятью до 1 Гбайт, HDD емкостью до 160 Гбайт либо SSD, а также средствами связи Wi-Fi и Bluetooth.

Оценивая представленные на Computex 2008 модели субноутбуков, необходимо отметить, что большинство из них позиционировались как семплы, готовящиеся к скорому массовому выпуску. Представителями многочисленных компаний назывались и сроки массового производства, которые обычно составляли 1–3 месяца. Однако, как оказалось, многие из анонсированных моделей можно было во время проведения выставки приобрести в соседних компьютерных магазинах Тайбэя. При этом цены устройств располагались в довольно широком диапазоне, и в ряде случаев они были даже ниже анонсированных производителями. Например, субноутбук HP 2133 можно было приобрести немногим дороже $450. Аналогичные устройства от менее именитых производителей характеризовались еще меньшей ценой, что повышает доступность подобных изделий. Особенно это касается бездисковых моделей на основе флэш-памяти, емкость которой, кстати, стремительно растет, а стоимость хранения гигабайтов информации уменьшается еще более быстро.

Подобную тенденцию можно было наблюдать и на примере различных флэш-накопителей. Многие из производителей этого типа памяти активно анонсируют накопители SSD, ориентированные на замену традиционных HDD. Емкость типичных представителей SSD составляет 32 и 64 Гбайт, хотя в ходе Computex 2008 были представлены и модели на 128 и даже 256 Гбайт. Большинство из них были выполнены в традиционном для таких накопителей форм-факторе 2,5″, хотя были представлены и варианты в форм-факторе 1,8″ и 3,5″.

Лишенные движущихся механических элементов, накопители SSD обладают не только очень высокой надежностью, но и нередко высокой скоростью записи и чтения информации. Уже сегодня скорость чтения/записи для некоторых образцов превышает 200 Мбайт/с, что в несколько раз выше аналогичных параметров 1,8 и 2,5-дюймовых жестких дисков.

Неудивительно, что такими накопителями заинтересовались многочисленные производители ноутбуков, представившие на выставке соответствующие модели. Как ожидается, число таких моделей будет быстро увеличиваться. А спустя несколько лет вполне возможно, что традиционные HDD постепенно исчезнут из архитектуры мобильных устройств. Такая тенденция уже получила свое подтверждение в миниатюрных аудио — и видеустройствах, к которым относятся плееры, видеокамеры и др. Из архитектуры этих устройств уже практически полностью исчезли 1-дюймовые HDD. Их, как известно, заменили встроенные или сменные флэш-накопители. Этот факт подтвердили многочисленные примеры изделий потребительской электроники, представленные на выставке.

В заключение следует отметить, что перечисленными изделиями и технологиями не исчерпываются новинки выставки Computex 2008, однако они могут дать представление об основных тенденциях IT-отрасли.
    

>>    Часть 1