Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры ноутбуков

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

Ноутбук Everex
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

Ноутбук IBM ThinkPad
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

>>    Часть 1 
       

Сокращенные версии статьи: 

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

В статье были использованы материалы книг:

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

В статье были использованы материалы сайтов:

• Википедия
• Ряда других сайтов

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ноутбуки

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

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

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

Мобильный компьютер Osborne 1
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Процессор

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

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

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

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

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

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

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

Оперативная память

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

Жесткий диск

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

Экран

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

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

Батарея

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

Клавиатура и указатель

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

Внешние интерфейсы и разъемы

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

В следующей части  данной статьи — примеры моделей ноутбуков начала девяностых
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Настольные компьютеры

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

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

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

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

Процессор

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

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

Оперативная память

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

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

Диски

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

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

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

Системная шина

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

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

Приводы и интерфейсы

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

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

Видеосистема

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

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

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

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

Блок питания

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

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

В следующей части  данной статьи — о ноутбуках начала девяностых.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Особенности эксплуатации

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

           (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

В статьи были использованы материалы книг:

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

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

   >>    Часть 1
  

Выбор модулей

Итак, как уже отмечалось ранее, модули Пельтье, выделяющие в процессе своей работы большое количество тепла, нуждаются в соответствующих радиаторах и вентиляторах, способных эффективно отводить избыточное тепло не только от защищаемых объектов, но и от самих охлаждающих модулей. Следует отметить, что термоэлектрические модули отличаются относительно невысоким холодильным коэффициентом. Выполняя функции теплового насоса, они сами являются мощными источниками тепла.

Использование данных модулей в составе средств охлаждения электронных комплектующих компьютеров вызывает значительный рост температуры внутри системного блока. Это нередко требует дополнительных мер и технических средств для снижения температуры внутри корпуса компьютера. В противном случае повышенная температура внутри корпуса создаст трудности для работы не только для защищаемых элементов и их систем охлаждения, но также и для остальных компонентов компьютера. А это может нарушить корректную работу всей системы.

Необходимо также подчеркнуть, что модули Пельтье являются сравнительно мощной дополнительной нагрузкой для блоков питания. Как результат, это приводит к целесообразности выбора полноразмерных материнских плат и весьма объемных корпусов с блоками питания достаточной мощности. Обычно все электрические параметры блоков питания приводятся на их корпусах.

Кстати, есть и еще одна важная особенность, которую следует учитывать конструкторам. Дело в том, что модуль Пельтье, в случае выхода его из строя, изолирует охлаждаемый элемент от радиатора кулера. Это приводит к очень быстрому нарушению теплового режима защищаемого элемента и скорому выходу его из строя от последующего перегрева. Поэтому целесообразно использовать только качественные модули, выпускаемые известными производителями. Такие модули, как правило, обладают высокой надежностью. Их ресурс работы нередко превышает 1 млн. часов.

Низкие температуры, возникающие в процессе работы кулеров Пельтье избыточной мощности, способствуют конденсации влаги из воздуха. Это представляет опасность для электронных компонентов, так как конденсат может вызвать короткие замыкания между элементами. Для исключения данной опасности целесообразно использовать кулеры Пельтье оптимальной мощности. Возникнет конденсация или нет, зависит от нескольких параметров. Важнейшими являются: температура окружающей среды, температура охлаждаемого объекта и влажность воздуха.

Ниже представлена таблица 1, иллюстрирующая зависимость температуры конденсации влаги на охлаждаемом объекте в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха. Используя эту таблицу можно легко установить, существует ли опасность конденсации влаги или нет. Например, если внешняя температура 25°С, а влажность 65%, то конденсация влаги на охлаждаемом объекте происходит при температуре его поверхности ниже 18°С.

Таблица 1. Температура конденсации влаги

В приложении к компьютерам указанные параметры — это  температура и влажность воздуха внутри системного блока, температура верхней поверхности корпуса процессора. Чем теплее воздух внутри корпуса и чем выше влажность, тем вероятнее произойдет конденсация влаги и последующий выход из строя электронных элементов компьютера.

Кроме указанных особенностей, необходимо учесть еще ряд важных электрических и эксплуатационных характеристик, связанных с использованием термоэлектрических модулей Пельтье в составе кулеров. Прежде всего, это касается изделий, созданных и применяемых для охлаждения высокопроизводительных центральных процессоров системных блоков мощных компьютеров.

Очевидно, что эффективность использования модулей Пельтье зависит от выбора подходящей модели и установки соответствующих режимов ее эксплуатации. Необходимо отметить, что неудачный выбор и случайно установленные режимы не только не обеспечивают необходимые условия работы охлаждаемых компонентов, но и могут привести к выходу их из строя. Однако оптимальный выбор модулей является сравнительно непростой задачей и возможно потребует проведения расчетов.

Одну из методик расчетов иллюстрируют графики, представленные на рис. 1. На этом рисунке приведены термоэлектрические характеристики одного из вариантов серийно выпускаемых модулей Пельтье.

Здесь:

• Th(K) — температура горячей стороны модуля Пельтье в градусах Кельвина,
• Imax(A) — максимальный ток в амперах,
• dTmax(K) — максимальная разность температур между горячей и холодной сторонами модуля Пельтье в градусах Кельвина, измеряется без нагрузки в вакууме,
• Umax(V) — максимально допустимое напряжение в вольтах,
• Qcmax(W) — максимальная мощность хладообразования в ваттах,
• RdTm(OHM) — сопротивление модуля по переменному току в омах.

Необходимо отметить, что значения указанных параметров модуля Пельтье зависят от его температуры горячей стороны. Они несколько отличаются от тех значений, которые указываются в каталогах, где характеристики модулей приводятся для температуры 300 K (27°С).

Рис. 1. Термоэлектрические характеристики модуля Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Методика расчетов по представленным графикам характеристик сводится к следующим основным действиям:

1. По графику U(I) для выбранного напряжения U определяют ток I, протекающий через модуль Пельтье, при этом величина тока I должна быть в диапазоне восходящей кривой dT(I).
2. Для значения тока I по линиям, определяющим зависимость dT от Qc, (в левом нижнем углу рисунка графиков) выбирается соответствующая характеристика.
3. По известным значениям температур Th и dT определяется температура холодной стороны модуля Пельтье Tc, вычисляемая из формулы dT = Th – Tc, где Tc — температура холодной стороны модуля, Th — температура горячей стороны модуля, dT — разность температур.

Из графиков dT от Qc видно, что с увеличением тепловой мощности (Qc) охлаждаемого элемента снижается разница температур (dT) между горячей (Th) и холодной сторонами (Tc) используемого модуля Пельтье. При этом, чем выше ток, протекающий через модуль и определяемый приложенным напряжением U, тем выше разность dT при фиксированной тепловой мощности Qc.

Ниже приведен пример расчета, исходя из следующих начальных условий: подаваемое напряжение — 12 B, мощность охлаждаемого элемента — 20, 40 и 60 Вт, температура горячей стороны модуля Пельтье (температура основания охлаждающего модуль Пельтье радиатора) — 50°С.

Итак, результаты расчета:

1. Для напряжения 12 В сила ток составляет 5 А.
2. Для электрического тока в 5 А и тепловой мощности охлаждаемого элемента 20 Вт разница температур dT составит примерно 45 К (45°С), для 40 Вт — 25 К (25°С), для 60 Вт — 4 К (4°С).
3. По определенным значениям dT и температуре горячей стороны модуля Пельтье, которая в данном примере составляет 323 К (50°С), можно вычислить температуру Tc для каждого значения Qc. Для случая тепловой мощности охлаждаемого элемента, равной 20 Вт, температура холодной стороны модуля Пельтье составит 278 К (5°С), для 40 Вт — 298 К (25°С), для 60 Вт — 319 К (46°С).

Очевидно, что при использовании более мощного модуля Пельтье можно достичь большей разности температур горячей и холодной сторон. Так, например, модуль с Qc=131 Вт (Imax=8,5 А, Umax=28,8 В), обеспечивает разность температур в 35–40°С для объектов с мощностью теплообразования 60 Вт.

Однако, выбирая подходящий по мощности хладообразования модуль, нельзя забывать и о проблеме его собственной теплотворной способности. Действительно, для рассмотренного модуля, эксплуатируемого в указанных режимах (U = 12 В, I = 5 А), эта мощность составляет 60 Вт. Но существует еще и тепловая мощность охлаждаемого элемента, например, процессора. Тепловой поток, порождаемый данными источниками тепла, ложится тяжелым бременем на охлаждающие средства в лице традиционных радиаторов и вентиляторов.

Особенности эксплуатации  модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 3 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Вступление

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

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

Особенности выбора модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD P2 500GB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 4 приведен накопитель SSD P2 500GB, установленный в системный блок.

Рис. 4. Накопитель SSD P2 500GB в системном блоке
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров накопителя SSD P2 500GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Емкостные параметры SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая емкостные параметры SSD P2 500GB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. В этих единицах емкость накопителя SSD P2 500GB составляет 500 104 687 616 байт (рис. 5), то есть немного больше объявленного производителем значения. В единицах, привязанных к двоичной системе счисления, информационная емкость составляет 465 Гбайт (рис. 5).

Скоростные возможности накопителя SSD P2 500GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Перед каждым этапом накопитель форматировался, компьютер перезапускался. Полученные результаты тестирования SSD P2 500GB приведены на рис. 6 – рис. 9.

Рис. 6. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 5.2.0 х64

Рис. 7. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 7.0.0 х64

Рис. 8. Результаты теста ATTO Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Показатели линейных записи и чтения в тесте AIDA64 Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD P2 500GB, выпущенный компанией Micron, в тестах продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. Более того, в ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. При этом очень интересны результаты работы тестов AIDA64 Disk Benchmark. Так, например, показатели скорости линейного чтения находятся между значениями 3029.7 MB/s и 2908.0 MB/s, среднее значение — 3003.4 MB/s. А вот с линейной записью все намного сложнее и интереснее. Действительно, в течение примерно 26% информационного объема накопителя график линейной записи находится на уровне около 1100 MB/s, но далее скорость записи скачком падает до весьма низкого уровня, составляющего примерно 38 MB/s, и остается на этом уровне до конца объема. Это объясняется кэшированием операций записи на начальном участке, а после исчерпания кэша скорость определяется исключительно возможностями применяемой флэш-памяти. В данном случае использется флэш-память QLC, обеспечивающая хранение четырех бит в обной ячейке (рис. 1). Конечно, ее скоростные параметры уступают TLC, однако на реальных задачах исследуемый накопитель все равно предпочтительнее традиционных HDD, особенно в операциях случайных чтения/записи (IOPS). Остается напомнить, что данный твердотельный накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации, а также очень малыми размерами и сравнительно низкой ценой. Тем не менее, несмотря на все достоинства, использование данного устройства целесообразно в соответствии с рекомендациями производителя ограничить системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Crucial CT500P2SSD8 
M.2 SSD Crucial P1 500GB 
Архитектура мини-ПК от Intel 
Твердотельный накопитель Crucial P2 500GB. / Компьютер Mouse. 2021, №9, с.14-15.  

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

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

Таблица 1.  Основные характеристики SSD P2 500GB

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — HDD HDWL110UZSVA (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD 760P 2TB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 5 приведен накопитель SSD 760P 2TB, установленный в системный блок.

Рис. 5.  Накопитель SSD 760P 2TB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Для поддержки твердотельных накопителей силами самих пользователей компания Intel можно использовать специальные программные средства. Это может быть, например, многофункциональная утилита Intel Solid-State Drive Toolbox (Intel SSD Toolbox).

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 6.

Рис. 6.  Емкостные параметры SSD 760P 2TB

Оценивая емкостные параметры SSD 760P 2TB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 760P 2TB составляет 2 048 390 066 176 байт (рис. 6), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 2 048 390 066 176 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 1.86 Тбайт (рис. 6).

Скоростные возможности накопителя SSD 760P 2TB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 7 – рис. 9.

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9.  Оценка скоростных параметров, выполненная AS SSD Benchmark
  

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD 760P 2TB (модель SSDPEKKW020T8), выпущенный компанией Intel, продемонстрировал очень высокие значения скоростных параметров. При этом скоростные параметры данного накопителя значительно превышают аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но даже и новейших 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. Более того, в других компьютерных системах исследованный твердотельный накопитель вполне возможно сможет показать еще более высокие результаты. Остается добавить, что накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации. Тем не менее, использование данного устройства целесообразно ограничить, в соответствии с рекомендациями производителя, системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Intel SSDPEKKW020T8
M.2 SSD Intel 760p 1TB 
Архитектура мини-ПК от Intel
SSD Intel 760p 2048GB

Евгений Рудометов 
 

Для решений широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. В настоящее время эта серия состоит из моделей с информационным объемом следующих значений: 128, 256, 512, 1024, 2048 Гбайт.

Данные накопители выполнены в конструктиве M.2 2280, используют интерфейс PCIe Gen3 x4 с протоколом NVMe, созданы на основе 64-слойной флэш-памяти TLC 3D NAND, что обеспечивает хранение трех бит в каждой ячейке массива флэш-памяти накопителя. При этом все модели характеризуются высокими скоростными параметрами, а также высокими показателями надежности и ресурсов записи. По мнению производителя, накопители серии 760p оптимальны для широкого спектра задач, выполняемых на компьютерных системах потребительского класса, снабженных слотами, поддерживающими PCI NVMe 3.1×4.

Возможности накопителей серии 760p можно оценить на примере старшей модели SSD, имеющей информационный объем 2 Тбайт: “Intel SSD 760p Series 2.048TB”. Модель получила техническое наименование SSDPEKKW020T8 (далее — SSD 760p 2TB).

Комплект SSD 760p 2TB поставляется в красочной коробке (рис. 1) с указанным на ее поверхности рядом характеристик накопителя. Сам накопитель дополнительно упакован в пластиковый контейнер (рис. 2) и картон, что обеспечивает его защиту.

Рис. 1.  Комплект SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  SSD 760p 2TB в пластиковом контейнере
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Внешний вид накопителя представлен на рис. 3, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 3.  Внешний вид, лицевая и обратная стороны SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 760p 2TB

Накопитель SSD 760P 2TB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с двухсторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 3). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке (рис. 4), наклеенной на лицевой стороне поверх электронных элементов (рис. 3).

Рис. 4.  Этикетка SSD 760p 2TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Обычно для большинства пользователей, кроме информационной емкости, наиболее важны показатели надежности и скоростные параметры. Из данных, объявленных производителем, следует, что, например, показатель MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,6 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 576 Тбайт. Это эквивалентно регулярной записи примерно 315 Гбайт данных в день в течение установленного гарантийного срока, который для этого 2-терабайтного накопителя составляет 5 лет. К слову сказать, 576 Тбайт — объем гарантированный производителем. Оценивая это значение, кстати, довольно значительное, следует учитывать, что обычно у SSD от известных брендов фактическая износоустойчивость значительно выше (нередко “в разы”). Что же касается скоростных возможностей, то они приведены в таблице 1, и они очень высокие, особенно, если сравнивать с SATA-моделями SSD и HDD. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой описываемого накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3.

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760P 2TB, созданного компанией Intel, были оценены в процессе проведенного тестирования с использованием популярных программных инструментов.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи. 

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Оценки информационной емкости и скоростных возможностей HDD 14TB были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер, основу которого составили следующие компоненты:

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

Конфигурация дисковой подсистемы приведена на рис. 4.

Рис. 4.  Дисковая подсистема

Оценки емкостных параметров HDD 14TB, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5.  Емкостные параметры HDD 14TB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 Гбайт = 1 000 000 Мбайт = 1 000 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость HDD 14TB составляет 14 000 383 324 160 байт (рис. 5), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, емкость 14 000 383 324 160 байт преобразуется и приводится уже как 12,7 Тбайт (рис. 4 и рис. 5). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как KiB, MiB, GiB, TiB.

На рис. 6 – рис. 8 представлены результаты оценки скоростных характеристик HDD 14TB, полученные с помощью ряда тестовых программ.

Рис. 6.  Результаты теста Benchmark (HD Tune Pro 5.00)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, четырнадцатитерабайтная модель HDD (HDWG21EUZSVA), относящаяся к семейству накопителей Toshiba N300, характеризуется не только очень высокой информационной емкостью (14 000 383 324 160 байт), но еще и очень высокими скоростными возможностями.

Несмотря на указанные рекомендации производителя, приведенные выше, необходимо отметить, что, как показало тестирование, HDD 14TB можно успешно использовать и в настольных компьютерах в качестве системного диска и/или в качестве высокоемкого и высокоскоростного накопителя для хранения пользовательских программ и данных. Но вполне возможно, что часть пользователей предпочтут иные решения. Однако если требуется высокая информационная емкость при сравнительно высоких скоростных параметрах и при сравнительно низкой стоимости хранения данных (в пересчете на стоимость хранения единицы информации), то модели накопителей Toshiba N300 в настоящее время являются весьма привлекательными вариантами.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1

Евгений Рудометов 
 

Рынок сетевых хранилищ информации (NAS — Network Attached Storage), основанных на использовании накопителей на жестких магнитных дисках (HDD, жесткие диски), продолжает свой стремительный рост. В отличие от традиционных внешних накопителей, в NAS часто используются несколько HDD. При этом основными характеристиками накопителей для NAS являются высокие показатели надежности и, конечно, информационной емкости и скоростных характеристик.

Отвечая на запросы рынка сетевых хранилищ информации, компания Toshiba разработала и выпустила специализированные HDD высокой емкости и высокой надежности, объединив их в семейство накопителей N300. Накопители этой линейки созданы и оптимизированы для круглосуточной работы. Поддерживают непрерывную работу в многодисковых средах. Ориентированы на NAS с числом дисков до 8 штук при высоких нагрузках: до 180 Тбайт записываемой информации в год на каждый накопитель N300.

Рекомендуемые области применения накопителей N300:

• Сетевые устройства хранения информации (NAS), имеющие до 8 отсеков,
• RAID-массивы десктопов и серверов,
• Хранилища информации серверов мультимедийных данных,
• Частное облачное хранилище,
• Сервер и хранение данных для малого бизнеса.

Семейство 3,5-дюймовых накопителей N300 имеет в своем составе в настоящее время SATA-модели (Bulk и Retail) следующих значений информационной емкости: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Тбайт.

Кроме рекомендованных областей применения, накопители семейства N300 могут успешно применяться и в рабочих станциях, и в настольных компьютерных системах, например, в качестве высокоемких системных дисков, а также в качестве второго диска для хранения архивных данных. Указанные накопители обеспечивают и высокую скорость операций чтения/записи данных, и очень высокую информационную емкость дисковых подсистем, особенно при использовании нескольких накопителей в дисковых подсистемах. Рассчитаны на круглосуточную работу в режиме 24/7.

Емкостные и скоростные достоинства одного из изделий семейства N300 были оценены в процессе тестирования. В качестве объекта исследования, результаты которого приведены ниже, была использована модель, имеющая информационный объем 14 Тбайт (модель HDWG21EUZSVA). Внешний вид этого накопителя (далее — HDD 14TB) представлен на рис. 1.

Рис. 1.  HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD 14TB, на рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, представлены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Фрагмент маркировки HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные параметры HDD 14TB

В накопителях семейства N300 компании Toshiba реализован ряд перспективных технологических разработок. К их числу относится использование встроенных датчиков угловых колебаний. Применение высокопрочных компонентов — одна из причин, по которым диски серии N300 отличаются более высокой прочностью, чем обычные жесткие диски. Автоматическая корректировка скорости подвода головки для сокращения нагрева при высокотемпературных условиях работы еще больше повышает надежность функционирования накопителей даже в самых сложных условиях эксплуатации. Буфер данных размером 256 Мбайт и скорость вращения магнитных дисков 7200 об/мин обеспечивают высокие скоростные характеристики в условиях высоких нагрузок, связанных с доступом множества пользователей. А еще накопители N300, отличающиеся высокой надежностью и масштабируемостью, позволяют добиваться коэффициента рабочей нагрузки до 180 Тбайт, что, как утверждает производитель, до 3 раз выше, чем у обычных жестких дисков. Все это делает устройства пригодными для малого бизнеса, а также для пользователей, которым необходимы технические решения для обработки больших объемов данных с применением сетевых устройств хранения с несколькими массивами RAID.

Рассматривая особенности накопителей N300, необходимо отметить, что высокая информационная емкость достигнута не только за счет применения специальных магнитных дисков, но и использования в старших моделях большого числа таких дисков. Для бесперебойной их работы конструкторы поместили магнитные диски в гермозону, заполненную гелием. Применение гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков. Данное решение позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения.

Из других важнейших характеристик модели 14 Тбайт следует отметить: максимальная постоянная скорость передачи данных — 260 Мбайт/с, уровень шума на холостом ходу — не более 20 дБ. Накопитель предназначен для длительной непрерывной работы в режиме 24/7, то есть 24 часа в сутки все семь дней недели. Время наработки на отказ (MTBF) — 1 000 000 часов. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +65 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Результаты проведенного исследования Toshiba N300 NAS HDD 14TB (модель HDWG21EUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 10.

Рис. 10.  Емкостные параметры SSD 760p 1TB

Оценивая емкостные параметры SSD 760p 1TB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 760p 1TB составляет 1 024 191 361 024 байт (рис. 10), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 1 024 191 361 024 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 953 Гбайт (рис. 10).

Скоростные возможности накопителя SSD 760p 1TB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 11 –рис. 12.

Рис. 11.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 12.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD 760p 1TB, выпущенный компанией Intel, продемонстрировал очень высокие значения скоростных параметров. При этом скоростные параметры накопителя SSD 760p 1TB значительно превышают аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но даже и 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. Более того, в других компьютерных системах исследованный твердотельный накопитель вполне возможно сможет показать еще более высокие результаты. Остается добавить, что накопитель обладает высокой надежностью и высокими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации. Тем не менее, использование данного устройства целесообразно в соответствии с рекомендациями производителя ограничить системами потребительского уровня.

Итак, как показало тестирование, использование твердотельного накопителя SSD 760p 1TB в совместимых с ним компьютерах действительно позволяет достичь очень высоких скоростей работы дисковых подсистем.

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Сокращенная версия статьи:
https://pcnews.ru/articles/ssd_intel_760p_1024tb-913896.html  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

Для подсистем хранения информации, используемых в решениях широкого спектра использования — от настольных ПК до ноутбуков, компания Intel предлагает твердотельные накопители (SSD) серии 760p. Данные накопители выполнены в конструктиве M.2 2280, используют интерфейс PCIe Gen3 x4 с протоколом NVMe, созданы на основе 64-слойной флэш-памяти TLC 3D NAND, что обеспечивает хранение трех бит в каждой ячейке массива флэш-памяти накопителя.

Рис. 1.  Эволюция технологий от SLC к TLC

Использование технологии TLC обеспечивает хранение в каждой ячейке флэш-памяти трех битов, что достигается восемью уровнями напряжения. Это по сравнению с предыдущей технологией MLC с двумя битами в каждой ячейке (четыре уровня напряжения) значительно увеличивает плотность записи (на 50%, рис. 1) и способствует существенному уменьшению стоимости накопителей. Конечно, это снижает ресурс записи (примерно до 3000, рис. 1). Однако снижение ресурса компенсируется конструкторами SSD применением соответствующего встроенного программного обеспечения (прошивок), реализующего специальные алгоритмы работы и высокоэффективные коды обнаружения ошибок и восстановления информации (ECC). Остается добавить, что использование четырех линий шины PCI Express обеспечивает высокие показатели скоростей чтения и записи, превышающие показатели традиционных SSD SATA форм-факторов 2,5” и M.2, а также обеспечивает низкие значения задержек.

Указанные накопители серии 760p в настоящее время представлены пятью моделями с информационным объемом от 128 до 2048 Гбайт. Рекомендуемой областью их применения являются клиентские стационарные и портативные компьютеры, архитектура которых поддерживает накопители M.2 2280 с интерфейсом PCIe Gen3 x4 и протоколом NVMe. Благодаря высоким скоростным параметрам указанные накопители сокращают время обработки информации. По мнению производителя, они оптимальны для широкого спектра задач.

Возможности накопителей серии 760p можно оценить на примере одной из старших моделей SSD, имеющей информационный объем 1 Тбайт: Intel SSD 760p Series 1.024TB. Модель получила техническое наименование SSDPEKKW010T8 (далее — SSD 760p 1TB).

Внешний вид накопителя SSD 760p 1TB представлен на рис. 2, основные характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Внешний вид, лицевая и обратная стороны SSD 760p 1TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 760p 1TB

Накопитель SSD 760p 1TB выполнен в сверхкомпактном форм-факторе M.2, обладает очень малыми размерами, составляющими 80,0 × 22,0 мм. Выпущен в бескорпусном варианте с односторонним монтажом элементов на плате из стеклотекстолита, окрашенного в черный цвет (рис. 2). Ряд технических и эксплуатационных характеристик приводится на этикетке (рис. 3), наклеенной на лицевой стороне поверх электронных элементов (рис. 2).

Рис. 3.  Этикетка SSD 760p 1TB

Накопитель характеризуется высокими показателями надежности и износоустойчивости. Так, например, MTBF (Mean Time Between Failures — время наработки на отказ) составляет 1,6 млн часов, а показатель TBW (Total Bytes Written — общее количество байт, которое может быть записано на накопитель) — 576 Тбайт, что эквивалентно записи примерно 315 Гбайт данных в день в течение установленного гарантийного срока. Анонсированные производителем скоростные возможности приведены в таблице 1. Необходимо отметить, что для передачи компьютерных данных архитектурой накопителя резервируются 4 линии PCI Express Gen3. На указанный накопитель предоставляется 5-летняя гарантия.

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760p 1TB, созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8) рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD P1 500GB (CT500P1SSD8), созданного компанией Micron, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD P1 500GB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 6 приведен накопитель SSD P1 500GB, установленный в системный блок.

Рис. 6.  Накопитель SSD P1 500GB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров накопителя SSD P1 500GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 7.

Рис. 7. Емкостные параметры SSD P1 500GB

Оценивая емкостные параметры SSD P1 500GB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD P1 500GB составляет 500 104 687 616 байт (рис. 7), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 500 104 687 616 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 465 Гбайт (рис. 7).

Скоростные возможности накопителя SSD P1 500GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ.

Результаты проведенного исследования скоростных возможностей SSD P1 500GB (CT500P1SSD8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

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

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

Таблица 1.  Основные характеристики SSD P1 500GB

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

Рис. 4.  Этикетка SSD P1 500GB

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценки скоростных возможностей SSD BX500 240GB, полученные с помощью ряда тестовых программ, представлены на рис. 7–9.

Рис. 7. Результаты теста AS SSD Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 8. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 9. Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как показало дополнительное исследование, реальный ресурс записи (износоустойчивость) накопителя SSD BX500 240GB в несколько раз больше объявленного значения. Однако при его эксплуатации следует учитывать условия гарантийных обязательств, приведенные выше. 

Итак, накопитель SSD BX500 240GB  (модель CT240BX500SSD1), выпущенный компанией Micron и установленный для тестирования в мощный настольный компьютер, продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. В ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. И что важно, скоростные параметры SSD BX500 240GB в разы превышают аналогичные параметры традиционных жестких дисков.

Таким образом, с учетом полученных оценок и особенно сравнительно невысокой цены, указанный накопитель SSD BX500 240GB является неплохим выбором для использования не только в ноутбуках, но и в настольных компьютерах.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Емкостные и скоростные параметры SSD BX500 240GB (CT240BX500SSD1) были оценены в процессе тестирования в составе мощного настольного компьютера. В архитектуру тестового компьютера входят следующие основные компоненты:

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

Конфигурация дисковой подсистемы тестового компьютера с установленным SSD BX500 240GB приведена на рис. 5.

Рис. 5. Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров SSD BX500 240GB, выполненные стандартными средствами ОС Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 6.

Рис. 6. Емкостные параметры SSD BX500 240GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD BX500 240GB составляет 240 054 693 888 байт (рис. 6), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 240 054 693 888 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 223 Гбайт (рис. 6).

Оценки скоростных возможностей приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешняя и обратная стороны, а также фрагмент этикетки с некоторыми техническими и эксплуатационными параметрами SSD BX500 240GB (CT240BX500SSD1) представлены на рис. 2

Рис. 2.  Стороны и фрагмент этикетки SSD BX500 240GB

Накопитель SSD BX500 240GB очень легкий, выпущен в пластиковом корпусе черного  цвета. Качество сборки не вызывает каких-либо нареканий. На лицевой стороне матового корпуса выдавлены буквы BX и наклеена небольшая этикетка с торговой маркой продукта, а на обратной — этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик (рис. 2).

Необходимо отметить, что производитель крайне скуп на информацию в представлении своего продукта. На фирменном сайте приводятся всего несколько характеристик, из которых, пожалуй, важными для пользователя являются ресурс и два заявленных скоростных параметра. А еще в спецификациях сообщается о дополнительных возможностях SSD серии BX. Этими возможностями являются: алгоритм многоэтапной целостности данных, температурный контроль, ускорение записи SLC, активный сбор мусора, поддержка TRIM, технология автоматического контроля и отчетности (SMART), код исправления ошибок (ECC).

Несмотря на ограниченность предоставляемой производителем информации, кое-какие дополнительные сведения о накопителе можно получить, вскрыв его корпус, верхняя и нижняя части которого соединены очень тугими защелками.

Рис. 3.  Плата SSD BX500 240GB в корпусе
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4.  Лицевая и обратная стороны платы SSD BX500 240GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Первое, что бросается в глаза, — это габариты платы, размеры которой много меньше площади корпуса (рис. 3). На плате накопителя SSD BX500 240GB расположены пять больших микросхем, из которых четыре — чипы флэш-памяти Micron 3D TLC NAND 8MA2D NW912 (рис. 3 и рис. 4), пятая — чип контроллера Silicon Motion SM2258XT (рис. 4). С целью уменьшения себестоимости изделия из архитектуры накопителя исключены микросхемы оперативной памяти. Снижение из-за этого скоростных возможностей частично компенсируется использованием технологии SLC-кэширования.

На указанный накопитель предоставляется 3-летняя ограниченная гарантия, которая «действует в течение трех лет с даты первоначальной покупки или до израсходования общего количества записанных байт, опубликованного в спецификациях продукта и измеренного данными S.M.A.R.T.».

Емкостные и скоростные параметры SSD BX500 240GB были оценены в процессе тестирования в составе мощного настольного компьютера.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD BX500 240GB рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На основе микросхем флэш-памяти 3D NAND (64-слойная 3D NAND второго поколения, TLC) компания Micron выпустила сравнительно недорогие 2,5-дюймовые твердотельные накопители (SSD) серии BX500. В настоящее время линейка 2,5-дюймовых SSD этой серии, получивших традиционную торговую марку Crucial, состоит из моделей с информационным объемом 120, 240, 480, 960 Гбайт. Все они ориентированы на сектор потребительских компьютеров.

Возможности SSD этой серии можно оценить на примере средней модели, имеющей объем 240 Гбайт: Crucial BX500 240GB 3D NAND SATA. Модель получила техническое наименование CT240BX500SSD1.

Эта модель (далее — SSD BX500 240GB) поставляется в небольшой картонной коробке, на поверхности которой приведены некоторые характеристики указанного устройства. В комплекте, представленном на рис. 1, кроме SSD, помещенного в пластиковый контейнер, присутствует краткая инструкция по использованию накопителя. С сайта, адрес которого указан в инструкции, можно скачать программу Acronis True Image, обеспечивающую клонирование эксплуатируемого HDD/SSD с целью последующей замены его на предлагаемый SSD.

Комплект и внешний вид SSD BX500 240GB представлен на рис. 1, характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Комплект  и  внешний вид  SSD BX500 240GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD BX500 240GB

Некоторые особенности архитектуры SSD BX500 240GB рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Основу высокопроизводительного настольного компьютера, используемого в тестировании  накопителя S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA), составили следующие компоненты:

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

На рис. 4 приведена конфигурация дисковой подсистемы с подключенным S300 HDD 10TB.

Рис. 4.  Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров S300 HDD 10TB, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Емкостные параметры S300 HDD 10TB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость накопителя S300 HDD 10TB составляет 10 000 695 029 760 байт (рис. 5), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт. Таким образом, 1 Тбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 099 511 627 776 (2 в степени 40). Как результат, «десятичная» емкость 10 000 695 029 760 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 9.09 Тбайт (рис. 5).

На рис. 6 приведен ряд характеристик S300 HDD 10TB, определенных программой CrystalDiskInfo 7.0.4 x64.

Рис. 6.  Параметры S300 HDD 10TB, определенные CrystalDiskInfo 7.0.7 x64
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В процессе дальнейшего исследования данного накопителя, входящего в линейку S300 Surveillance Hard Drive, были оценены с помощью тестовых программ и его скоростные возможности.

Результаты проведенного исследования накопителя S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны 3,5-дюймового накопителя S300 HDD 10TB (модель HDD HDWT31AUZSVA). На рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки предоставленного для исследования семпла. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны S300 HDD 10TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Этикетка с параметрами S300 HDD 10TB

Таблица 1. Основные параметры S300 HDD 10TB

В накопителях серии S300 конструкторы компании Toshiba реализовали ряд перспективных технологических разработок, увеличивающих надежность работы жестких дисков и их производительность в операциях чтения и записи видеоинформации от большого количества источников. Все они выполнены без использования гелия в традиционных «вентилируемых» корпусах.

Описывая достоинства изделий S300, производитель акцентирует внимание на двух фирменных технологиях: Dynamic Cache Technology и Stable Platter Technology.

Разработанная Toshiba технология Dynamic Cache Technology основана на самодостаточном алгоритме кэширования со встроенным управлением буфером. Оптимизирует выделение кэша в процессе чтения и записи с целью обеспечения быстродействия на уровне, необходимом для обработки поступающих данных в режиме реального времени.

Разработанная Toshiba инновационная технология Stable Platter Technology направлена на борьбу с вибрациями. Как известно, вибрация является традиционным врагом жестких дисков. Она мешает надежной их работе. Stable Platter Technology сводит вибрацию к минимуму за счет стабилизации вала двигателя на обоих его концах. Это позволяет добиться повышения точности выбора дорожек и максимального быстродействия операций чтения и записи.

Еще одним барьером для вибраций служат встроенные датчики угловых колебаний. Обычные жесткие диски, не оснащенные датчиками угловых колебаний, могут отрицательно повлиять на быстродействие системы с несколькими отсеками, приводя к распространению вибраций. Специальные средства, используемые в накопителях S300, обеспечивают высокую надежность, сводя к минимуму вибрации за счет расширенных методов контроля. Несколько датчиков обнаруживают малейшие сотрясения, а встроенные аппаратно-программные средства компенсируют колебания, устраняя вероятность распространения вибраций в системах с несколькими отсеками, в которых располагаются жесткие диски.

Необходимо отметить, что используемые в накопителях S300 компоненты отличаются высокими показателями прочности и быстродействия. Встроенные аппаратно-программные средства обеспечивают надежную работу жестких дисков в самых сложных условиях, включая компактные многодисковые NAS. К примеру, если жесткий диск эксплуатируется при высокой температуре, запускается режим оптимизированной скорости подвода головки. Это позволяет уменьшить потребление электроэнергии и снизить уровень теплообразования, в то же время автоматически сокращаются шум и вибрации.

Благодаря внедрению в изделиях S300 инновационных разработок конструкторы создали жесткие диски с очень высокими параметрами. Так, например, для старшей модели (HDWT31AUZSVA) при скорости вращения ее магнитных дисков 7200 оборотов в минуту ее создателям удалось достичь емкости 10 Тбайт без использования гелия. При этом жесткий диск выполнен в стандартном вентилируемом корпусе. Десятитерабайтный жесткий диск S300 содержит семь пластин по 1429 Гбайт, обладает относительно невысоким энергопотреблением, рассчитан на непрерывное функционирование в течение 24 часов в сутки в режиме работы все семь дней в неделю. В процессе работы согласно спецификациям, опубликованным производителем, допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +70 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров. При этом время наработки на отказ (Mean Time to Failure, MTBF) — 1 000 000 часов, гарантированное число циклов парковок магнитных головок — 600 000, допустимая рабочая нагрузка — до 180 Тбайт в год.

Что же касается значений информационной емкости и скоростных параметров накопителя S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA), то их оценки были выполнены с помощью высокопроизводительного настольного компьютера.

Результаты проведенного исследования S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

Таблица 1. Основные параметры HDD MG07ACA14TE

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

>>    Часть 2  
  

В качестве тестовой системы, с помощью которой осуществлялось исследование HDD MG07ACA14TE, был использован высокопроизводительный настольный компьютер. Основу этого компьютера составили следующие компоненты:

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

На рис. 4 приведена конфигурация дисковой подсистемы с подключенным HDD MG07ACA14TE.

Рис. 4.  Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров HDD MG07ACA14TE, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5.  Емкостные параметры HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость HDD MG07ACA14TE составляет 14 000 383 324 160 байт (рис. 4), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт. Таким образом, 1 Тбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 099 511 627 776 (2 в степени 40). Как результат, «десятичная» емкость 14 000 383 324 160 байт преобразуется и приводится уже как 12,7 Тбайт (рис. 5). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как TiB, GiB, MiB, KiB.

На рис. 6 приведен ряд характеристик HDD MG07ACA14TE, определенных программой HD Tune Pro 5.00

Рис. 6.  Параметры HDD MG07ACA14TE, определенные HDD Tune Pro 5.00
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки скоростных возможностей HDD MG07ACA14TE —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Емкостные и скоростные возможности накопителя KXG50PNV2T04 были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера, как и в случае KXG50ZNV1T02, был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока (рис. 3):

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Рис. 3. Системный блок тестового компьютера
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Материнская плата Intel NUC7i7BNB мини-ПК допускает установку твердотельного накопителя типоразмера M.2 2280 или M.2 2242. Накопитель KXG50PNV2T04 удовлетворяет этим требованиям, поэтому с его установкой проблем не возникло. Однако доступная емкость накопителя оказалась равной всего лишь 1024 Гбайт, что в два раза ниже объявленного уровня. Проблему удалось решить обновлением BIOS (BIOS update) материнской платы с версии 0062 (22.02.2018) до версии 0066 (24.07.2018). После успешного выполнения данной операции и последующей перезагрузки системы стали доступны все 2048 Гбайт накопителя KXG50PNV2T04. Последующая работа, связанная с запуском тестов и анализом результатов, какими-то существенными проблемами не сопровождалась. Далее приведены основные этапы и некоторые результаты исследования накопителя KXG50PNV2T04.

На рис. 4 приведен накопитель KXG50PNV2T04, установленный в системный блок.

Рис. 4. Накопитель KXG50PNV2T04 в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 5 приведена конфигурация дисковой подсистемы, компоненты которой определены программным средством Computer Management, которое входит в состав пакета Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit. Соответствующие логические диски — на рис. 6, некоторые параметры накопителя KXG50PNV2T04, определенные тестовой программой CrystalDiskInfo 7.0.4 x64, приведены на рис. 7 (регистрируемая температура соответствует режиму покоя).

Рис. 5. Конфигурация дисковой подсистемы с KXG50PNV2T04

Рис. 6. Логические диски

Рис. 7. Программа CrystalDiskInfo:
Параметры KXG50PNV2T04

Оценки емкостных параметров накопителя KXG50PNV2T04, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры KXG50PNV2T04

Оценивая емкостные параметры данного высокотехнологичного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах информационная емкость накопителя KXG50PNV2T04 (2048 Гбайт, где 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт) составляет 2 048 390 066 176 байт (рис. 8). Таким образом, реальное значение, как и в случае KXG50ZNV1T02 (серия XG5), кстати, и KBG30ZMS512G (серия BG3), оказалось также немного больше объявленного производителем параметра, что является хорошим примером для других производителей SSD, которые далеко не всегда поступают аналогичным образом.

Продолжая тему информационной емкости накопителя KXG50PNV2T04, необходимо напомнить, что в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт. Это означает, что 1 Тбайт = 1 024 Гбайт = 1 024 × 1 024 Мбайт = 1 024 × 1 024 × 1024 Кбайт = 1 024 × 1 024 × 1 024 × 1 024 байт. Как результат, значение информационной емкости KXG50PNV2T04, составляющее 2 048 390 066 176 байт, преобразуется и приводится уже как 1,86 Tбайт (рис. 8). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB.   

Оценки скоростных возможности твердотельного накопителя KXG50PNV2T04, относящегося к изделиям серии XC5-P и созданного компанией Toshiba, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Емкостные и скоростные возможности накопителя KXG50ZNV1T02 были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока (рис. 3):

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Рис. 3. Системный блок тестового компьютера
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет накопитель KXG50ZNV1T02, имеющий типоразмер M.2 2280. Работа, связанная с установкой этого накопителя, включением тестового мини-ПК, запуском тестов и анализом результатов, какими-то существенными проблемами не сопровождалась. Далее приведены основные этапы и некоторые результаты исследования накопителя KXG50ZNV1T02.

На рис. 4 приведен накопитель KXG50ZNV1T02, установленный в системный блок.

Рис. 4. Накопитель KXG50ZNV1T02 в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 5 приведена конфигурация дисковой подсистемы, компоненты которой определены программным средством Computer Management, которое входит в состав пакета Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit. Соответствующие логические диски — на рис. 6, некоторые параметры накопителя KXG50ZNV1T02, определенные тестовой программой CrystalDiskInfo 7.0.4 x64, приведены на рис. 7 (регистрируемая температура соответствует режиму покоя).

Рис. 5. Конфигурация дисковой подсистемы с KXG50ZNV1T02

Рис. 6. Логические диски

Рис. 7. Программа CrystalDiskInfo:
Параметры KXG50ZNV1T02

Оценки емкостных параметров накопителя KXG50ZNV1T02, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры KXG50ZNV1T02

Оценивая емкостные параметры данного высокотехнологичного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах информационная емкость накопителя KXG50ZNV1T02 (1024 Гбайт, где 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт) составляет 1 024 191 361 024 байт (рис. 8). Таким образом, реальное значение оказалось даже немногим больше объявленного производителем параметра, что является хорошим примером для других производителей SSD.

Продолжая тему информационной емкости указанного накопителя, необходимо напомнить, что в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт, то есть 1 Гбайт = 1 024 Мбайт = 1 024 × 1024 Кбайт = 1 024 × 1 024 × 1 024 байт. Как результат, значение информационной емкости KXG50ZNV1T02, составляющее 1 024 191 361 024 байт, преобразуется и приводится уже как 953 Гбайт (рис. 8). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB.

Оценки скоростных возможности твердотельного накопителя KXG50ZNV1T02, относящегося к изделиям серии XC5 и созданного компанией Toshiba, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Емкостные и скоростные возможности накопителя KBG30ZMS512G были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока данного мини-ПК (рис. 3):

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Рис. 3. Системный блок
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В процессе подготовки аппаратных средств к тестированию исследуемого накопителя пришлось столкнуться с проблемой установки KBG30ZMS512G. Дело в том, что соответствующее посадочное место на материнской плате Intel NUC7i7BNB, входящей в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитано на изделия типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Исследуемый же образец имеет типоразмер M.2 2230, то есть он короче рекомендуемых вариантов. Решить проблему удалось изготовлением примитивного кронштейна из обычной металлической скрепки (рис. 4). Дальнейшая работа, связанная с включением тестового мини-ПК с установленным накопителем KBG30ZMS512G, запуском тестов и анализом результатов, какими-то существенными проблемами не сопровождалась. Далее приведены основные этапы и некоторые результаты исследования накопителя KBG30ZMS512G.

Рис. 4. KBG30ZMS512G в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 5 приведена конфигурация дисковой подсистемы, компоненты которой определены программным средством Computer Management, которое входит в состав пакета Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit. Соответствующие логические диски — на рис. 6, некоторые параметры накопителя KBG30ZMS512G, определенные тестовой программой CrystalDiskInfo 7.0.4 x64, приведены на рис. 7 (зарегистрированная температура соответствует текущему режиму тестирования).  

Рис. 5. Конфигурация дисковой подсистемы с KBG30ZMS512G

Рис. 6. Логические диски

Рис. 7. Программа CrystalDiskInfo:
Параметры KBG30ZMS512G

Оценки емкостных параметров накопителя KBG30ZMS512G (BG3 512GB), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры KBG30ZMS512G

Оценивая емкостные параметры подобных высокотехнологичных устройств, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят обычно в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах информационная емкость накопителя KBG30ZMS512G (512 Гбайт, где 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт) составляет 512 092 008 448 байт (рис. 8). Таким образом, реальное значение оказалось даже несколько больше объявленного производителем параметра, что является очень хорошим примером для других производителей SSD.

Продолжая тему информационной емкости указанного накопителя, необходимо напомнить, что в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт, то есть 1 Гбайт = 1 024 Мбайт = 1 024 × 1024 Кбайт = 1 024 × 1 024 × 1 024 байт. Как результат, значение информационной емкости KBG30ZMS512G, составляющего 512 092 008 448 байт, преобразуется и приводится уже как 476 Гбайт (рис. 8). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB.

Оценки скоростных возможности твердотельного накопителя KBG30ZMS512G, относящегося к изделиям серии BG3 и созданного компанией Toshiba, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Благодаря успехам полупроводниковых технологий быстро растет степень интеграции и функциональные возможности микросхем. Как результат, у конструкторов появляется возможность уменьшить размеры как мобильных, так и настольных компьютерных систем. Используя современные комплектующие, сегодня можно конструировать сверхкомпактные производительные системы (мини-ПК), способные во многих случаях успешно конкурировать с моделями традиционных габаритов. При этом такой мини-ПК, обеспечивая еще и широкие функциональные возможности, отличается от традиционных настольных систем существенно меньшими габаритами, меньшим энергопотреблением, меньшим уровнем шума. Не в последнюю очередь это достигается за счет использования мобильных или специальных настольных процессоров. В дополнение к этому обычно мини-ПК обладают еще и удобным, и весьма красивым дизайном.

Чтобы облегчить многочисленным поклонникам компактных систем сборку мини-ПК, ряд известных компаний предлагает различные варианты соответствующих наборов, а также отдельных миниатюрных комплектующих с низким энергопотреблением. В качестве примера можно привести комплект Intel NUC7i7BNHX1. Важнейшими его компонентами являются:

• материнская плата Intel NUC7i7BNB с процессором низкого энергопотребления Intel Core i7-7567U и встроенными контроллерами различных проводных и беспроводных интерфейсов,
• корпус с внешними размерами 115 × 111 × 51 мм,
• компактный внешний блок питания от сети переменного тока, обеспечивающий на выходе до 65 Вт,
• модуль энергонезависимой памяти Intel Optane Memory для эффективного кэширования 2,5-дюймового накопителя HDD/SSD.

Для превращения комплекта Intel NUC7i7BNHX1 в сверхкомпактный системный блок мини-ПК пользователю потребуются еще приобрести и установить модули памяти DDR4 SO-DIMM, а также накопитель HDD/SSD с последующей инсталляцией операционной системы и необходимых драйверов.

Детали выбора и настройки дисковой подсистемы и соответствующего программного обеспечения будут рассмотрены в следующих публикациях. В этой же статье объектом исследования станет подсистема оперативной памяти мини-ПК, созданного на базе комплекта Intel NUC7i7BNHX1.

Разработчики комплекта Intel NUC7i7BNHX1 предусмотрели использование в его архитектуре до двух модулей памяти SO-DIMM типа DDR4-2133 1.2V с максимальным общим информационным объемом 32 Гбайт. Для облегчения проблемы выбора модулей памяти (и накопителей), совместимых с материнской платой Intel NUC7i7BNB комплекта Intel NUC7i7BNHX1, целесообразно руководствоваться фирменными материалами, в которых приводятся соответствующие рекомендации, основанные на результатах тестирования моделей от разных производителей. Не все модели являются подходящими, однако список совместимых с Intel NUC7i7BNB вариантов достаточно большой, чтобы выбрать оптимальные варианты. Выбирая оптимальные модули оперативной памяти, целесообразно ознакомиться с расширенным списком совместимых с Intel NUC7i7BNB моделей.

В качестве примера совместимых модулей памяти можно привести модули Crucial DDR4-2400 SO-DIMM, получившие наименование CT16G4SFD824A (рис. 1).

Рис. 1.  Модули CT16G4SFD824A в защитных упаковках

Внешний вид и основные характеристики модулей CT16G4SFD824A представлены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 545s 256GB (Intel SSD 545s Series 256GB, модель SSDSC2KW256G8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 7 Home Premium 64-bit SP1, приведены на рис. 7.

Рис. 7.  Емкостные параметры SSD 545s 256GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 Мбайт = 1 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 545s 256GB  составляет 256 058 060 800 байт (рис. 8), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт, то есть 1 Гбайт = 1 024 Мбайт = 1 024 x 1024 Кбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт. Как результат, емкость 256 058 060 800 байт преобразуется и приводится уже как 238 Гбайт (рис. 7). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB.

Скоростные возможности SSD 545s 256GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены ниже, при этом:

• на рис.  8 — оценки, полученные с помощью тестовой программы CrystalDiskMark 3.0.2 x64;
• на рис.  9 — оценки, полученные с помощью тестовой программы CrystalDiskMark 5.2.0 x64;
• на рис. 10 — оценки, полученные с помощью тестовой программы ATTO Disk Benchmark;
• на рис. 11 — оценки, полученные с помощью тестовой программы HD Tune Pro 5.00.

Рис.  8.  Тесты CrystalDiskMark 3.0.2:
Оценка скоростных параметров SSD 545s 256GB

Рис. 9.  Тесты CrystalDiskMark 5.2.0:
Оценка скоростных параметров SSD 545s 256GB

Рис. 10.  Тесты ATTO Disk Benchmark:
Оценка скоростных параметров SSD 545s 256GB

Рис. 11.  Тесты File Benchmark пакета HD Tune Pro 5.00:
Оценка скорости чтения и записи SSD 545s 256GB  

Как следует из полученных оценок, накопитель SSD 545s 256GB  (модель SSDSC2KW256G8), выпущенный компанией Intel и установленный для тестирования в мощный ноутбук, продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров, особенно по сравнению с аналогичными характеристиками HDD. В ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. И что особенно важно, скоростные параметры SSD 545s 256GB  в разы превышают аналогичные параметры жестких дисков. Это касается не только ноутбуков, в которых установлены HDD с 5400 об/мин, но и мощных ноутбуков с более скоростными дисковыми подсистемами, созданными на базе HDD с 7200 об/мин. Особенно ярко достоинства SSD проявляются в сравнении с традиционными жесткими дисками в конце их емкостного пространства, где скоростные характеристики обычно снижаются в два раза. А еще у SSD время доступа к данным в десятки раз меньше, чем у HDD с 7200 об/мин. Остается добавить, что замена HDD на SSD обеспечивает улучшение целого ряда характеристик.    

Таким образом, с учетом полученных оценок скоростных параметров, перечисленных ранее характеристик и сравнительно невысокой цены, указанный накопитель SSD 545s 256GB является очень неплохим выбором для использования не только в ноутбуках, но и в настольных компьютерах. Это позволяет обеспечить сравнительно высокую скорость работы дисковой подсистемы.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

Рис. 1.  Комплект SSD 545s 256GB

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

Рис. 2.  Внешний вид SSD 545s 256GB

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 545s 256GB

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2