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 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
   
   

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Основные параметры двухдиапазонного роутера ASUS RT-AX89X с WiFi 6 и 10GBE приведены в таблице 1.

Более подробно о технических параметрах и эксплуатационных характеристиках данного роутера, о его возможностях, о программном обеспечении, о настройках аппаратно-программных средств и т. п. можно прочитать в материалах, доступных на сайте производителя.

Таблица 1.  Основные технические характеристики

ASUS RT-AX89X предлагает действительно передовые технологии своим пользователям. Это и впечатляющие своей скоростью 10-гигабитные порты, набор из 8 гигабитных портов для проводного подключения устройств, 6 гигабит стандарта AX для беспроводной связи, поддержка USB устройств, включая внешние диски, сотовые модемы, смартфоны и, несомненно, прекрасный внешний вид. Программная часть порадовала легкостью использования при серьезных возможностях. Необходимо отметить и различные настройки портов, сетей, возможность создания мощной и безотказной инфраструктуры, а также поддержку внешних устройств и наличие настроек безопасности. Все это выгодно отличает данное устройство от многочисленных конкурирующих решений.

                (кликнуть мышью для увеличения картинки)
  

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:

• Обзор роутера Asus RT-AX89X с поддержкой 10 Гбит и WiFi 6 
• Asus RT-AX89X с поддержкой 10 Гбит и WiFi 6
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит: Настраиваем Link Aggregation между роутером Asus RT-AX89X и Synology NAS DS920+ 
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит 
• Возможности программного обеспечения маршрутизатора Asus RT-AX89X 
• ПО маршрутизатора Asus RT-AX89X 
• Быстрый роутер ASUS RT-AX89X c WiFi 6 и 10GbE / Вы и Ваш компьютер. 2021, №9, с.21-23
      
    

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

Роутер (маршрутизатор) ASUS RT-AX89X поддерживает бспроводные сети спецификации IEEE 802.11ax (данный вариант получил наименование Wi-Fi 6 или WiFi 6). Устройство является двудиапазонным и способно работать в диапазонах 5 ГГц и 2,4 ГГц. Обеспечивает очень высокие значения пропускной способности: 4804 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц и 1148 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц. Тщательно спроектированная конструкция, созданная на основе  высокопроизводительных элементов и снабженная восемью антеннами, обеспечивает прекрасное покрытие и одновременное подключение множества устройств (MU-MIMO и OFDMA). Существует возможность настроить до 6 гостевых WiFi сетей с различными ограничениями. Роутер имеет 10-гигабитные RJ45 и SFP+ порты с возможностью перераспределения нагрузки и обеспечения повышенной отказоустойчивости (Failover и Load Balance), 8 гигабитных портов с поддержкой Link Aggregation, 2 порта USB 3.1 для подключения внешних устройств. Поддерживаются интеллектуальный анализ и фильтрация трафика, фаервол, родительский контроль, VPN, WPA3 и многое другое.

Комплектация ASUS RT-AX89X включает все необходимое для настройки и эксплуатации (рис. 1):

• упаковочная коробка,
• сам роутер,
• блок питания на 65 Вт,
• набор кабелей,
• документация.

Рис. 1. Комплект ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинок)

ASUS RT-AX89X выглядит современно и стильно (рис. 2). Круглый корпус из серого пластика и 8 складывающихся антенн придают роутеру даже изысканный вид. По периметру данного устройства располагаются порты, кнопки и индикаторы состояния, снизу и сверху имеются вентиляционные отверстия для охлаждения.

Рис. 2. Внешний вид ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинок)

В данном роутере реализованы самые передовые современные технологии и элементы, а программная составляющая прекрасно реализует его значительные аппаратные возможности.

Основой роутера является 4-ядерный процессор с частотой 2.2 ГГц, 256 Мбайт флеш и 1 Гбайт оперативной памяти. Для охлаждения внутренних компонентов используется встроенный вентилятор, шум от которого почти незаметен. При необходимости скорость вентилятора можно регулировать через программное обеспечение вплоть до полного выключения.

В следующей части  данной статьи рассмотрены интерфейсы и технологии, реализованные в конструкции ASUS RT-AX89X.
  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Топология материнской платы NUC10i5FNB и элементы интерфейсов, расположенные на нижней ее стороне, представлены на рис. 6 и в таблице 2.

Рис. 6. Элементы нижней стороны материнской платы NUC10i5FNB

Таблица 2. Элементы нижней стороны материнской платы

Верхняя сторона материнской платы NUC10i5FNB — на рис. 7 и в таблице 3.

Рис. 7. Элементы верхней стороны материнской платы NUC8i7IHB

Таблица 3. Элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC10i5FNB приведены на рис. 8.

Рис. 8. Размеры материнской платы NUC10i5FNB

Внешний вид системного блока мини-ПК Intel NUC10i5FNK, приведен на рис. 9 и рис. 10, его технические параметры — в таблице 4.

Рис. 9. Фронтальная сторона мини-ПК Intel NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Обратная сторона мини-ПК Intel NUC10i5FNK
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Энергопитание мини-ПК осуществляется от внешнего блока питания (модель HKA09019047-6U):

• Входное напряжение — 100-240 В,
• Выходное напряжение — 19 В,
• Выходной ток — до 4,74 А.

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

В следующей части  данной статьи рассмотрен ряд элементов мини-ПК.
  

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Топология материнской платы NUC8i7INB и элементы интерфейсов, расположенные на нижней ее стороне, представлены на рис. 6 и в таблице 2.

Рис. 6. Элементы нижней стороны материнской платы NUC8i7INB

Таблица 2. Элементы нижней стороны материнской платы

Верхняя сторона материнской платы NUC8i7INB — на рис. 7 и в таблице 3.

Рис. 7. Элементы верхней стороны материнской платы NUC8i7IHB

Таблица 3. Элементы верхней стороны материнской платы

Размеры материнской платы NUC8i7INB приведены на рис. 8.

Рис. 8. Размеры материнской платы NUC8i7INB

Внешний вид системного блока мини-ПК Intel NUC8i7INН, приведен на рис. 9 и рис. 10, его технические параметры — в таблице 4.

Рис. 9. Фронтальная сторона мини-ПК Intel NUC8i7INH
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Обратная сторона мини-ПК Intel NUC8i7INH
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Энергопитание мини-ПК осуществляется от внешнего блока питания (модель PA-1900-32):

• Входное напряжение — 100-240 В,
• Выходное напряжение — 19 В,
• Выходной ток — до 4,74 А.

Таблица 4. Технические характеристики Intel NUC8i7INH

В следующей части  данной статьи рассмотрены особенности дисковой подсистемы мини-ПК.
  

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

На мероприятии, прошедшем в нижегородском центре исследований и разработок Intel, с краткими сообщениями выступили ведущие специалисты центра: Марина Алексеева, вице-президент, генеральный директор по исследованиям и разработкам Intel в России; Иван Кузьмин, руководитель отдела высокопроизводительных библиотек; Алексей Мяков, руководитель подразделения компьютерного зрения; Алексей Давыдов, главный инженер и разработчик беспроводных систем связи. Они рассказали об истории развития и направлениях работы, поделились некоторыми результатами, ответили на вопросы.

История компании Intel началась в далеком 1968 году. Образованная талантливыми инженерами она быстро превратилась в огромную корпорацию с передовыми производствами и исследовательскими центрами. Один из центров исследований и разработок находится в Нижнем Новгороде.

Центр Intel в Нижнем Новгороде сегодня является одним из крупнейших центров исследований и разработок Intel в Европе. Организован и открыт в 2000 г. В настоящее время в нем работает более 680 человек.

Ключевые направления деятельности: 

• Искусственный интеллект,
• Компьютерное зрение,
• Большие данные.

Результаты работы нижегородского центра воплощены в аппаратные и программные средства корпорации. В качестве примера были приведены: PARALLEL STUDIO XE, SYSTEM STUDIO, MEDIA SERVER STUDIO, Intel Open VINO.

Intel в России продолжает развивать свою Академическую Программу, которой уже более 15 лет. Этой программой охвачены более 10 ВУЗов, подготовку прошли 1300+ студентов из 20 городов. В рамках программы предлагаются R&D проекты, летние школы, курсы, долгосрочная интернатура.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Перспективным направлением являются решение проблем создания автономных автомобилей (Autonomous Driving) и искусственного интеллекта (AI). По оценке специалистов Intel первые автономные автомобили, чей искусственный интеллект будет основан на аппаратно-программных решениях Intel, появятся уже в 2021 г. Кстати, некоторые элементы уже сегодня находят применение также в других изделиях и системах. В дальнейшем сфера использования решений AI будет быстро расширяться.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Важным направлением, тесно связанным с проблемами искусственного интеллекта, являются работы по созданию систем компьютерного зрения. Эта проблема включает датчики, алгоритмы и средства сбора, обработки и анализа изображений, необходимых для последующего формирования соответствующих решений и действий. Подобные технологии лежат в основе не только автономных транспортных средств, но и, например, систем безопасности. Кроме того, они могут быть востребованы в некоторых промышленных производствах, в медицине, образовании, досуге и в др. сферах. Уже разработанные решения Intel в ряде случаев показывают результаты, почти не уступающие возможностям человека. Соответствующие варианты существуют и для анализа изображений, и звука. В основе этих систем служат специально разработанные модели. Для их оптимизации и ускоренного выполнения нижегородский центр предлагает ряд аппаратно-программных средств, в частности, программный пакет Open VINO и ускоритель Neural Conpute Stick 2.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

N

Традиционно Intel большое внимание уделяет перспективным средствам связи, обеспечивающим высокую скорость передачи данных. К таким средствам относится связь стандартов 4G / 5G. Технология 4G / 5G мобильной связи разрабатывается консорциумом 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Это международная организация, разрабатывающая технические спецификации систем мобильной радиосвязи. В состав входят более 500 организаций из 45+ стран, более 1000 представителей разных компаний. Консорциум 3GPP состоит из нескольких рабочих групп (Working Group), которые проводят регулярные конференции/встречи (~6-8 раз в год) для принятия решений. Технические спецификации, разработанные 3GPP, принимаются как стандарт связи региональными организациями по стандартизации (Standards Setting Organizations). Участие в данном консорциуме для Intel обеспечивает: взаимодействие с экосистемой, представленной операторами мобильной связи, разработчиками мобильных устройств и базовых станций, производителями оборудования и т. д; разработку и защиту интеллектуальной собственности (IPR) для последующего лицензирования продуктов 5G; продвижение и развитие технологии мобильной радиосвязи; защиту технических интересов продуктовых команд Intel.

(кликнуть для увеличения)

А еще нижегородский центр Intel выполняет тестирование выпускаемых корпорацией изделий, к которым, в частности, относятся: компоненты, настольные и мобильные компьютеры, серверы и серверное оборудование.

(кликнуть для увеличения)

(кликнуть для увеличения)

Евгений Рудометов 
 

По сравнению с традиционными жесткими дисками, используемыми в настольных и мобильных компьютерных системах, клиентские твердотельные накопители (клиентские SSD) имеют более высокие скорости передачи данных, высокую устойчивость к ударным нагрузкам и вибрации, малую массу и низкое энергопотребление. Предлагаются такие накопители уже многими компаниями, среди которых есть и хорошо известные бренды, имеющие собственные производства по выпуску микросхем флэш-памяти. К их числу относится компания Toshiba, разработавшая флэш-память еще в уже далеком 1984 г.

В настоящее время эта компания выпускает несколько серий клиентских SSD. Среди них модели серии SG5 — клиентские твердотельные накопители с флэш-памятью NAND Toshiba типа TLC. Эти накопители с емкостью до 1024 Гбайт с интерфейсом SATA 6,0 Гбит/с предназначены для настольных ПК и ноутбуков. Устройства этой серии также поддерживают технологию коррекции ошибок QSBC (Quadruple Swing-By Code) компании Toshiba для исправления ошибок и обеспечения высокой надежности. В этом обширном семействе SSD имеются и тонкие устройства в форм-факторе M.2 2280, и диски в стандартном 2,5-дюймовом корпусе. Одна из таких 2,5-дюймовых моделей, имеющая информационный объем в 128 Гбайт и наименование THNSNK128GCS8, была предоставлена для ознакомления и тестирования.

Внешний вид накопителя SSD THNSNK128GCS8 (далее — SSD THNSNK128GCS8) представлен на рис. 1, основные характеристики, приведенные на фирменных русскоязычных и англоязычных сайтах производителя, — в таблице 1.

Рис. 1.  Внешний вид SSD THNSNK128GCS8

Таблица 1.   Основные характеристики 
                        SSD THNSNK128GCS8

Конструктивно SSD THNSNK128GCS8 выпущен в неокрашенном металлическом корпусе. На лицевую сторону корпуса наклеена этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик (рис. 2, рис. 3).

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны SSD THNSNK128GCS8

Рис. 3.  Фрагмент этикетки SSD THNSNK128GCS8

На сайте производителя приводится расшифорвка наименований клиентских накопителей SSD и накопителей SSD интенсивного чтения для предприятий:

,

где 

          THN - Toshiba NAND drive

1. Тип модели
   • SF: SED
   • SN: без SED
2. Тип контроллера
3. Емкость
   • ***G: ***ГБ
   • ***P: с PLP *** ГБ
   • *T**: Более 1000 ГБ (например, 1T02: 1024 ГБ)
4. Форм-фактор, интерфейс
   • AC, MC: mSATA™ Модуль  mSATA™ (SATA I/F)
   • BS: 2,5 дюйма, 9,5 мм SATA I/F
   • CS: 2,5 дюйма, 7 мм SATA I/F
   • DN, 8N: M.2 2280-D2-B-M (SATA I/F)
5. Тип NAND
   • 8: TLC

Остается добавить, что среднее время наработки на отказ у SSD THNSNK128GCS8 по заявлению производителя составляет 1 500 000 часов. Это значение является очень большой величиной, превышающей типичные значения для моделей жестких дисков даже корпоративного (enterprise) класса.

Что же касается скоростных возможностей SSD THNSNK128GCS8, то производитель приводит следующие значения:

• Устоявшееся последовательное чтение данных — до 545 Мбайт/с (520 MiB/s),
• Устоявшаяся последовательная запись данных — до 136 Мбайт/с (130 MiB/s).

Справедливость подобных значений была оценена в процессе проведенного тестирования SSD THNSNK128GCS8.

Результаты оценки емкостных и скоростных параметров SSD THNSNK128GCS8 приведены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Для рынка корпоративных решений компания OCZ Storage Solutions (OCZ) предлагает специальные твердотельные накопители (SSD), отличающиеся от моделей потребительского сектора более высокими показателями надежности и износоустойчивости. Одной из таких изделий являются модели SSD линейки Intrepid 3800.

Модели данной линейки отличаются низкими задержками и высокими устоявшимися скоростями ввода/вывода. При этом стабильная производительность сохраняется независимо от износа, с выполнением самодиагностики и оптимизации. Многофункциональная надежность обеспечивает расширенное восстановление, защиту целостности данных и защиту от потери питания. Полная защита данных, находящихся в процессе передачи и обработки, в случае внезапного сбоя по питанию полностью завершает все операции записи, обеспечивая надлежащую сохранность данных. Реализованные методы управления флэш-памятью, включая расширенный вариант ECC, обеспечивают высокий уровень износостойкости. Предлагаемые возможности протоколирования с использованием расширенных SMART атрибутов облегчают упреждающей мониторинг накопителей.

Накопители SSD линейки Intrepid 3800, разработанные и выпущенные компанией OCZ, включает в настоящее время четыре модели, обладающие информационной емкостью 100, 200, 400 и 800 Гбайт. Одна из моделей этого ряда, обладающая информационным объемом 200 Гбайт (SSD Intrepid 3800 200GB), была предоставлена для ознакомления и тестирования. Внешний вид данной модели представлен на рис. 1, основные характеристики, приведенные в документации OCZ, — в таблице 1.

Рис. 1.  Внешний вид SSD Intrepid 3800 200GB

Таблица 1.   Основные характеристики накопителя
                     SSD Intrepid 3800 200GB

В следующей части  данной статьи приведены некоторые особенности конструкции, архитектуры и возможностей твердотельного накопителя корпоративного класса SSD Intrepid 3800 200GB.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Производительность семидюймового планшета NETTAB MATRIX ULTRA (NT-0704M), выпущенного компанией iconBIT, находится, как это отмечалось выше, на относительно высоком уровне, особенно, учитывая бюджетную направленность данного планшета и соответствующий для этой группы устройств уровень цен.

Действительно, реализуя возможности элементов, составляющих основу платформы NT-0704M, данный планшет в тесте AnTuTu показал более 12,6 тыс. баллов, что является весьма высоким показателем (рис. 8) для суперкомпактных моделей. Кстати, в Quadrant Standard он даже набрал 3177 баллов, что значительно больше, чем, например, у Samsung Galaxy Nexus, ASUS Memo Pad и подобных устройств.

Рис. 8.  Планшеты  NT-0704M  и  iPad mini
      

Свои неплохие параметры планшет NT-0704M продемонстрировал и в мультимедиа. Так, в процессе тестирования он беспроблемно воспроизводил HD-видеофайлы MKV, AVI, MP4 и др.

Конечно, во многом это заслуга многоядерных вычислительных и графических подсистем, работа которых поддержана соответствующим программным обеспечением.

Кстати, любителям игр будет приятно обнаружить, что указанный планшет показывает неплохую производительность и в играх.

Если же сравнивать потенциал NT-0704M с возможностями iPad mini (рис. 9), то в тесте GeekBench планшет NT-0704M показал результат в 1,35 раза больше, что несколько удивило.

Рис. 9.  Планшеты  NT-0704M  и  iPad mini

Как уже отмечалось, в процессе тестирования NT-0704M хорошо справлялся с видеофайлами AVI, MKV, MP4, включая HD. Не было проблем и с файлами youtube, но вот время работы от встроенной батареи оказалось в таких случаях примерно в два раза меньше по сравнению, например, с iPad mini. Это обстоятельство существенно огорчило.

В режиме чтения можно рассчитывать на продолжительность работы планшета NT-0704M до 6 часов. Конечно, это так, если ограничивать свои потребности в яркости экрана, в беспроводных функциях и в программах, требующих значительных ресурсов процессора, графических средств, памяти. Действительно, в динамичных играх и при воспроизведении видео, особенно это касается видео высокой четкости (HD 720p/1080p), время работы от встроенного источника может существенно сократиться, например, в два-три раза.

Конечно, даже в таких, ресурсоемких задачах хотелось бы более продолжительной работы устройства. Однако необходимо признать, что замена производителем существующего аккумулятора на более емкий вариант негативно бы отразилось на компактности и цене устройства. Хотя, вполне вероятно, что часть потенциальных пользователей (а автор статьи относится к ним) согласилось бы на небольшое ухудшение данных характеристик в пользу существенного увеличения времени автономной работы.

О других особенностях и возможностях планшета NT-0704M —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, как уже было отмечено, значительную роль в становлении рынка компактных устройств, способных осуществлять мобильную запись видеоинформации, обеспечила разработка стандарта DV. Бытовым вариантом реализации данного стандарта стали кассеты MiniDV, получившие в процессе расширения выпуска соответствующих изделий очень большое распространение.

Из технических характеристик MiniDV необходимо отметить высокое разрешение в кадре — 720х576 пикселов. Уже сразу после своего появления этот стандарт обеспечивал качество выше не только аналогового VHS (до 25 строк), но даже и Super VHS (до 400 строк).

Размер кассет MiniDV, составляющий 66 х 48 х 12 мм, позволил снизить габариты и вес видеокамер. Что же касается сравнительных размеров кассет VHS и MiniDV, то наглядное представление о них дает рис. 1.

Рис. 1.  Видеокассеты VHS и MiniDV 

Из основных преимуществ видеокамер, ориентированных на использование кассет MiniDV с тонкой и узкой лентой, необходимо выделить, например, следующие важные характеристики:

• небольшие габариты,
• четкий стоп-кадр,
• разметка и маркировка отснятых сюжетов прямо на видеокамере,
• поддержка тайм-кодов.

Для увеличения времени завиписи осуществляется умеренное сжатие информации перед записью на магнитную ленту: примерно в пять раз. В результате на получившую наибольшее распространение среди пользователей стандартную кассету MiniDV в режиме SP (Standard Play — обычное проигрывание) помещается до 60 минут записи, а в режиме LP (Long Play — долгое проигрывание) — до 90 минут записи. Кстати, как правило, время записи отображается в наименовании кассет и/или размещением на кассете соответствующих информационных сообщений. 

Следует отметить, что существуют кассеты, которые обеспечивают время записи/воспроизведения продолжительностью 80 и даже 120 минут в режиме SP, 120 и 180 минут — в LP.

Однако, оценивая привлекательность кассет с увеличенным временем записи, необходимо отметить, такие кассеты существенно дороже стандартных аналогов, обеспечивающих 60-минутную запись.

Кроме того, необходимо принимать во внимание, что увеличенное время записи/воспроизведения достигается за счет использования более тонких лент, которые требует высококачественных, безупречно работающих лентопротяжных механизмов, что не всегда выполняется в недорогих изделиях, часто используемых для целей записи видео.

Совместно с записью видео на магнитную ленту осуществляется и фиксация аудиоинформации. При этом цифровая запись звука (без сжатия) на магнитную ленту в кассетах MiniDV может производиться согласно одному из трех возможных режимов:

• один стереоканал с 16 бит, 44,1 кГц (соответствует CD-качеству);
• один стереоканал с 16 бит, 48 кГц (DAT-качество);
• два стереоканала (четыре дорожки) 12 бит, 32 кГц.

В следующей части  данной статьи — еще о некоторых особенностях MiniDV. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Поддерживая концепцию Intel, связанную с объявлением и поддержкой нового класса ноутбуков, о выпуске собственных моделей сверхкомпактных, сверхлегких, высокопроизводительных ноутбуков — ультрабуков (ultrabook) объявили все основные игроки сектора компактных мобильных компьютеров, имеющих соответствующий опыт в разработке, выпуске и обслуживании ноутбуков разного класса.

Не осталась в стороне от этого процесса и компания Lenovo, которая является вторым по величине производителем персональных компьютеров в мире. Продукция этой компании уже давно пользуется заслуженной популярностью у широкого круга корпоративных и частных пользователей.

В соответствии с новейшими тенденциями данная компания в рамках нового класса мобильных устройств предлагает несколько чрезвычайно интересных моделей.

Среди этих моделей необходимо отметить сверхкомпактный ноутбук U300s линейки IdeaPad. Его характеристики полностью удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к ультрабукам в настоящее время. Это позволяет отнести его к новому классу изделий, получившему наименование «ультрабуки», что и было сделано.

Ультрабук IdeaPad U300s выпущен в цельном алюминиевом корпусе. Это обеспечило необходимую жесткость и прочность тонкой конструкции устройства, а также улучшило температурный режим элементов, плотно размещенных в ограниченном пространстве сверхкомпактного корпуса данного изделия.

Тонкий металлический корпус помог дизайнерам и конструкторам придать данному ультрабуку весьма стильный вид. При этом у потенциальных пользователей имеется возможность выбора подходящего варианта из моделей двух доступных расцветок:

• оранжевый (верхняя и нижняя части корпуса),
• графитово-серый.

Производитель уточняет, что окраска выполнена методом электролиза, а затем подвергнута пескоструйной обработке. Это позволяет сформировать красивое, прочное, устойчивое к появлению царапин покрытие.

По словам производителя, новинка спроектирована для тех, кто следит за модой и хочет обладать стильным, и вместе с тем и высокопроизводительным устройством.

Необходимо отметить, что ультрабук IdeaPad U300s наделен ультратонким 13,3-дюймовым жидко-кристаллическим дисплеем (ЖК-дисплеем) со светодиодной подсветкой. Разрешение TN-матрицы дисплея — 1366 х 768 (HD-дисплей), соотношение сторон дисплея — 16:9, покрытие — глянцевое, яркость — достаточная, однако углы традиционно для матриц TN являются невысокими.

Данный ультрабук укомплектован, как и предусмотрено спецификациями указанного нового класса сверхкомпактных мобильных компьютерных систем, несъемным аккумулятором сравнительно высокой емкости. Этот аккумулятор размещен в корпусе устройства и полностью скрыт от глаз.

Ультрабук IdeaPad U300s cнабжен компактной акустической системой, состоящей из двух миниатюрных динамиков.

Связь же ультрабука с периферийными устройствами и компьютерными сетями осуществляется с помощью портов высокоскоростных интерфейсов, а также с помощью беспроводных средств.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые подробности о технологиях и элементах ультрабука IdeaPad U300s, выпущенного компанией Lenovo.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

В схеме Always On компьютер всегда работает на максимальной тактовой частоте и максимальном напряжении. Этот режим можно рекомендовать только в том случае, если ноутбук работает от электросети. Время работы от аккумулятора — минимально.

Схема Home/Office Desk является наиболее целесообразной. В данной схеме при питании компьютера от электросети процессор работает на максимальной тактовой частоте и при максимальном напряжении, а при переходе к питанию от аккумуляторной батареи задействуется технология управления с экономией энергии. Это позволяет увеличить время автономной работы без ощутимой потери производительности.

Схема Portable/Laptop отличается от Home/Office Desk тем, что в ней технология экономии энергии включается и при питании ноутбука от электросети. Данную схему питания можно рекомендовать для компактных моделей, которые при работе сильно нагреваются, что приводит к частому включению вентилятора кулера. В этом случае схема Portable/Laptop обеспечивает меньший по сравнению с предыдущим вариантом уровень шума.

Схема Minimal Power Management практически не отличается от схемы Portable/Laptop. Однако в этой схеме можно установить иное время выключение монитора, жесткого диска и перехода в режим Standby.

В схемах Presentation и Max Battery при питании компьютера реализуется режим энергопотребления с динамическим переключением частоты и напряжения. При питании ноутбука от аккумуляторной батареи процессор работает в режиме с минимальной тактовой частотой и напряжением. Это дает возможность получить максимальное время работы компьютера от аккумуляторной батареи, но это достигается в ущерб его производительности процессора.

Остается добавить, что изменять схему питания наиболее просто через символ On AC power в трее (символ электропитания в правом нижнем углу). Для этого необходимо выполнить следующие действия: установить курсор на символ On AC power, щелкнуть левой кнопкой мыши и в появившемся меню выбрать имя требуемой схемы (рис. 5).

Рис. 5.  Выбор схемы энергопотребления в трее

Используя тот же символ электропитания, можно вызвать меню Power Options Properties. Для этого необходимо выполнить следующие действия: установить курсор на символ On AC power, щелкнуть правой клавишей мыши и в появившемся меню выбрать Adjust Power Properties (Настройка электропитания). В результате появится окно Power Options Properties.

В заключение необходимо добавить, что и для настольных систем целесообразно использовать функции снижения энергопотребления. В результате, снижается нагрузка на кулеры, а, следовательно, уменьшается акустический шум, что повышает комфортность работы.

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с. 
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Схемы энергопитания

В операционной системе Windows XP для установки требуемого режима работы процессора предусмотрена возможность настройки схемы питания (Power Schemes) в диалоговом окне Power Options Properties (рис. 4).

Рис. 4.  Выбор схемы энергопотребления в Power Options Properties

Всего в операционной системе Windows XP предусмотрено несколько схем питания, например:

• Home/Office Desk,
• Portable/Laptop,
• Presentation,
• Always On,
• Minimal Power Management,
• Max Battery.

Данные схемы отличаются друг от друга временными параметрами и режимами энергопотребления процессора.

Соответствие между схемами питания, реализованными в операционной системе Windows XP, и режимами работы центрального процессора показано в таблице 1.

Таблица 1.   Режимы работы процессора

О некоторых подробностях режимов работы процессора —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Технологии и режимы

Далеко не все задачи требуют высокой производительности процессора. Более того, даже при выполнении ресурсоемких задач в некоторые периоды активность процессора невелика.

Поскольку производительность процессора напрямую зависит от потребляемой им мощности, в периоды невысокой утилизации процессора можно попытаться снизить его производительность, а, следовательно, и его энергопотребление, и, конечно, всей системы.

Прежде чем раскрыть суть основной технологии энергосбережения, следует напомнить, что энергопотребление процессора пропорционально его тактовой частоте и квадрату напряжения питания.

Кроме того, между тактовой частотой процессора и напряжением питания пропорциональная зависимость, означающая, что для увеличения рабочей частоты процессора необходимо повышать напряжение питания, а уменьшение частоты позволяет снизить и напряжение питания.

Очевидно, что для снижения энергопотребления процессора следует уменьшить напряжение питания, конечно, с одновременным уменьшением и тактовой частоты.

В современных процессорах для уменьшения среднего энергопотребления процессора, кроме отключения неиспользуемых блоков в ядре, используются специальные технологии. Они обеспечивают возможность снизить энергопотребление процессора за счет динамического изменения напряжения ядра процессора и его тактовой частоты. Режимы меняются в зависимости от его загрузки, от температурного режима, а также от установленных пользователем предпочтений через задание схемы энергопотребления в настройках операционной системы.

Уровню максимальной производительности соответствует режим с наибольшей тактовой частотой, что требует максимального напряжения питания.  

Минимальной производительности соответствует режим с наименьшей рабочей частотой, что позволяет понизить уровень напряжения питания до минимального уровня.  

Между указанными крайними режимами существуют промежуточные уровни. Ниже приведены примеры основных режимов.

Maximum Performance Mode — это режим работы компьютера в случае питания от сети (от внешнего источника питания). В данном режиме процессор работает на максимальной тактовой частоте, что обеспечивает максимальную производительность.

Battery-Optimized Performance Mode — это режим, устанавливаемый программным способом средствами операционной системы (Windows XP/Me/2000) через настройки схемы энергопотребления (Power Schemes). В данном режиме тактовая частота и напряжение процессора динамически изменяются в зависимости от загрузки процессора, что позволяет существенно снизить энергопотребление (и соответственно увеличить время автономной работы от батареи) по сравнению с режимом работы процессора на номинальной тактовой частоте.

Maximum Battery Mode — это режим, который, как и Battery-Optimized Performance Mode, устанавливается программным способом. При его выборе тактовая частота и напряжение процессора понижаются до минимального значения, что позволяет значительно снизить энергопотребление. Существенно, что в данном режиме процессор работает на пониженной тактовой частоте при любой степени загрузки. В результате за счет снижения производительности достигается максимально возможное время автономной работы от аккумуляторной батареи. Данный режим предназначен для тех случаев, когда пользователям наиболее критично именно время автономной работы от батареи, даже в ущерб производительности ноутбука.

В следующей части  данной статьи рассмотрены схемы энергопитания. 
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Как уже упоминалось выше, для экономии энергии автономного источника энергопитания целесообразно уменьшить время время активной работы монитора и накопителя на жестких магнитных дисках.

Для реализации данной возможности достаточно воспользоваться соответствующими программными средствами, встроенными в операционные системы, которые управляют мобильными компьютерами.

Так, например, в Microsoft Windows XP это можно сделать следующим образом: пройти по цепочке Start (Пуск) | Settings (Настройки) | Control Panel (Панель управления) | Power Options (Электропитание) | Power Options Properties (Схемы управления электропитанием) и установить соответствующие параметры, связанные с работой монитора и жесткого диска.

К данной вкладке (рис. 3) можно попасть разными путями. Например, можно на свободном участке рабочего поля щелкнуть правой клавишей мыши, и далее выбрать Properties (Свойства) | Screen Saver (Заставка) | Power (Питание ) | Power Options Properties (Схемы управления электропитанием).

Рис. 3.  Один из вариантов вызова Power Options Properties (Схемы управления электропитанием)

Данный метод управления используется в операционной системе Microsoft Windows XP, которая является основной операционной системой в многочисленных ноутбуках, выпущенных несколько лет назад, в современных нетбуках, а еще она использовалась в постепенно забываемых UMPC и MID.

Но аналогичные программные средства имеются, конечно, и в операционной системе Microsoft Windows Vista — системе, ставшей основной для многих моделей ноутбуков.

Здесь главное — это знать, что такой метод контроля работы аппаратных средств существует, и что он доступен в современных операционных системах, управляющих мобильными компьютерами.

К описанному методу следует добавить, что меры по ограничению времени работы жидко-кристаллического экрана и накопителя на жестких магнитных дисках дадут эффект только в том случае, если мобильный компьютер используется неактивно и если регулярно возникают длительные паузы в работе.

При просмотре же фильма, чтении документов, наборе текста и решении прикладных и системных задач, требующих визуального контроля и постоянной работы накопителя на жестких магнитных дисках, все указанные меры не являются результативными. Более того, они могут существенно осложнить выполнение работ, а постоянное включение и отключение данных устройств может только увеличить потребление энергии, а следовательно, уменьшить время автономной работы.

В следующей части  данной статьи рассмотрены технологии и режимы. 
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Простейшие способы

Для того, чтобы увеличить время автономной работы мобильного компьютера, необходимо уменьшить энергопотребление его подсистем и комплектующих.

Одним из простейших и эффективных способов уменьшения общего энеропотребления является снижение яркости экрана до минимального, но приемлемого для работы уровня. Благодаря снижению яркости уменьшается энергопотребление дисплея — самого расточительного компонента компьютерной системы.

В результате уменьшения яркости время работы от аккумуляторной батареи увеличится, причем при минимальной яркости время может увеличиться весьма и весьма значительно по сравнению вариантом с максимальным уровнем.

Вообще говоря, этот метод экономии энергии является универсальным для всех мобильных устройств. 

Еще одним ресурсом экономии энергии аккумулятора являются аппаратные компоненты. Конструкторы стремятся к максимальной универсальности мобильных компьютеров. С этой целью они интегрируют максимальное количество контроллеров, однако очень редко они требуются все одновременно, более того, без некоторых контроллеров можно обходиться очень долгое время без ограничения своих потребностей в функциональности.

Например, в часто выполняемых работах далеко не всегда используются оптические дисководы DVD/CD.

Аналогичным образом обстоит дело и с беспроводными средствами передачи информации Wi-Fi и Bluetooth, а также с контроллером FireWire (IEEE1394), карт-ридером SD/SDHC/MMC, контроллером PCMCIA и т. п.

Неиспользуемые компоненты можно отключить, сэкономив значительную долю энергию автономного источника, что позволит продлить время автономной работы. Ну а когда что-то из отключенных средств потребуется, можно вернуть им работоспособность, включить снова.

Доступ к аппаратным средствам мобильного компьютера, работающего под управлением операционной системы Microsoft Windows XP, открывается с помощью клика правой клавишей мыши на иконке My Computer (Мой Компьютер).  

На рис. 2 приведен пример одного из возможных способов отключения оптического накопителя.

Рис. 2.  Отключение оптического дисковода

А еще для экономии энергии можно установить небольшое время до отключения монитора и накопителей на жестких магнитных дисках (жестких дисков) в случае неактивности устройства. Для этого достаточно воспользоваться соответствующими программными средствами, встроенными в операционные системы, управляющие мобильными устройствами.

Примеры отключения неиспользуемых устройств приведены  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Автономность является одним из важнейших свойств мобильных компьютеров, к которым относятся, например, многочисленные ноутбуки, нетбуки, КПК, UMPC, MID и т. п., а время автономной работы — один из приоритетных параметров этих и подобных мобильных устройств.

Увеличить время автономной работы можно за счет применения более мощного экземпляра батареи или просто использования второго экземпляра сменного аккумулятора.

Не подвергая сомнению истинность этого утверждения, можно напомнить об еще одном мощном резерве увеличения времени автономной работы. Речь идет об экономии энергии за счет использования специальных технологий, реализуемых аппаратно-программными средствами.

Действительно, как известно, продолжительность автономной работы от аккумуляторных батарей зависит от электрической мощности мобильного компьютера и энергетической емкости его батареи. При этом время автономной работы устройства пропорционально емкости и обратно пропорционально потребляемой мощности:
  

Время автономной работы (час) =
Емкость батареи (мВт×час) / Потребляемая мощность (мВт)

  
Эта простейшая формула означает, что время автономной работы увеличивается не только с ростом емкости аккумулятора, но благодаря снижению потребляемой энергии.

Потребляемая мобильным компьютером мощность складывается из энергопотребления всех его подсистем. Основными потребителями мощности является:

• дисплейная матрица (около 1/3 всей потребляемой энергии),
• центральный процессор,
• чипсет со встроенными видеосредствами,
• преобразователь напряжения,
• накопитель на жестких магнитных дисках.

Остальные компоненты ноутбука также потребляют свою долю энергию, но в существенно меньшем количестве.

Оценка относительного энергопотребления компонентов типового ноутбука приведена на рис. 1.

Рис. 1.  Оценка относительного энергопотребления компонентов ноутбука

Для обеспечения длительной работы устройств в автономном режиме важнейшей задачей конструкторов мобильных компьютеров является максимальное уменьшение энергопотребления элементов при сохранении общей функциональности и, конечно, производительности, по крайней мере, на приемлемом уровне.

Необходимо отметить, что снижение энергопотребления компонентами способствует не только увеличению времени автономной работы, но и уменьшает нагрев элементов, а следовательно, упрощает систему их охлаждения и способствует снижению уровня шума. Кстати, уменьшение нагрева элементов повышает устойчивость их работы и увеличивает их и общий ресурс безаварийной эксплуатации.

О методах снижения энергопотребления —  в следующей части  данной статьи. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Совместно с ядром XScale в состав процессора Intel PXA255 (Рис. 2) интегрированы следующие технические средства:

• контроллер памяти,
• контроллер тактовой частоты и мощности,
• контроллер DMA,
• контроллер LCD,
• USB Client,
• AC’97,
• I2S,
• MultiMediaCard,
• FIR Communication,
• Syinchronous Serial Protocol Port,
• I2C,
• General Purpose I/O,
• Full Function UART,
• Standard UART),
• Bluetooth UART (стандартный последовательный 960 Кбит UART интерфейс к приемопередающему модулю),
• Real-Time Clock,
• OS Timers,
• Pulse Width Modulation,
• контролер прерываний.

Рис. 2. Функциональная схема процессора Intel PXA255

Встроенный в состав процессора Intel PXA255 контроллер памяти поддерживает широкий ассортимент типов микросхем памяти с учетом их разной внутренней и внешней организации. Данным контроллером памяти поддерживается: до четырех банков динамической памяти SDRAM, до шести статических  чипов памяти ROM, Flash, SRAM, а также  чипы-компаньоны. Кроме того, в компьютерной системе, созданной на основе Intel PXA255, может быть до двух слотов PCMCIA или Compact Flash. При этом интерфейс системной памяти поддерживает: 100 МГц SDRAM, от 4 Мбайт до 256 Мбайт SDRAM, 4 банка SDRAM по 64 Мбайт.

Встроенный контроллер жидко-кристаллического дисплея (LCD) способен работать с пассивными или активными панелями LCD. Этот контроллер обеспечивает поддержку 1, 2, 4 бит серого и 8 или 16 бит цвета пикселов, а 256 бит палитра обеспечивает гибкость. Возможна работа с дисплеем разрешения 1024 х 1024, однако рекомендованное разрешение — до 800 х 600 пикселов при 16 бит цвета.

Процессор Intel PXA255, как и его предшественник Intel PXA250, разработан по технологии 0,18 мкм. Поддерживается работа ядра с тактовой частотой 100-400 МГц (для сравнения максимальная тактовая частота предшественника Intel PXA250 и Intel PXA255 — процессора Intel PXA210 достигала значения всего лишь 200 МГц). Разные режимы эксплуатации обеспечивают масштабирование компьютерной системы, созданной на основе Intel PXA255, как по производительности, определяемой тактовой частотой, так и по энергопотреблению, зависящему от тактовой частоты и напряжения питания. При этом, чем выше напряжение питания процессора, конечно, в пределах допустимого уровня, тем выше можно установить значение тактовой частоты, и наоборот — чем ниже напряжение питания, тем ниже максимальное значение тактовой частоты.

Энергопотребление зависит от режимов эксплуатации. Максимальное энергопотребление процессора Intel PXA255 составляет 2,6 Вт (“active mode”, 400 МГц), типичное — 411 мВт (“active mode”, 400 МГц), минимальное — 63 мВт (“idle mode”, 200 МГц)

В следующей части  данной статьи приведены режимы процессора Intel PXA255 и некоторые подробности платформы.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

В процессе своей сравнительно быстрой эволюции карманные персональные компьютеры (КПК) постепенно стали полноценными мультимедийными устройствами, способными в ряде случаев заменить своих более сложных и крупных собратьев. Однако, несмотря на функциональную насыщенность этих устройств, есть одно обстоятельство, не всегда устраивающее потенциальных пользователей. Речь идет о цене. Действительно, при внешнем виде, напоминающем обычные калькуляторы, многие модели КПК во многих случаях не уступают по цене настольным компьютерам и ноутбукам.

Основой большого количества КПК является сравнительно ограниченные по числу компонентов наборы электронных элемнетов. Тем не менее, их количество в данных компактных компьютерах довольно большое.

Базовым же элементом системы является центральный процессор архитектуры ARM.

Примером может служить процессор Intel PXA255 с ядром микроархитектуры Intel XScale и системой команд, совместимой с ARM. Этот процессор унаследовал лучшие черты своих предшественников и заложил основы для своих более совершенных потомков.

Процессор Intel PXA255

Процессор Intel PXA255, реализующий архитектуру и систему команд ARM, создан на основе своего предшественника Intel PXA250 и унаследовал большинство его архитектурных особенностей и функциональных возможностей.

Основным отличием Intel PXA255 является использование более производительной внутренней шины, чья тактовая частота была увеличена вдвое — 200 МГц (при тактовой частоте ядра 400 МГц) против 100 МГц у той же шины его прототипа. Это обеспечило значительное повышение скорости работы процессора и соответствующее увеличение производительности компьютерных систем, созданных с использованием Intel PXA255.

Архитектура процессора 

В основе процессора Intel PXA255 лежит 32 разрядное ядро XScale, приведенное на Рис. 1.

Рис. 1.  Структура ядра Intel XScale

Система команд Intel PXA255 совместима с ARM версии 5TE ISA (ARM Thumb Instruction Support, ARM DSP Enhanced Instructions).

Ядро XScale процессора Intel PXA255 обладает следующими основными характеристиками:

• 32 Кбайт кэш команд,
• 32 Кбайт кэш данных,
• 2 Кбайт мини кэш данных,
• 2 Кбайт мини кэш команд,
• 40 бит аккумулятор и расширенное 16 разрядное устройство умножения для обработки мультимедийной информации,
• средства управления памятью инструкций и данных и др.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые подробности об архитектуре процессора Intel PXA255.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Представленные новейшие серверные процессоры Intel Xeon E5-2600 поддерживают набор команд Intel Advanced Vector Extensions (Intel AVX). Этот набор существенно увеличивает скорость работы ресурсоемких приложений. В некоторых случаях этот рост может быть двухкратным.

Технологии Intel Turbo Boost 2.0, Intel Hyper-Threading и Intel Virtualization предоставляют дополнительные возможности для увеличения производительности.

Оценивая средства повышения производительности, реализованные в новейших серверных процессорах, необходимо отметить, что благодаря интегрированным функциям и реализованным технологиям серверные процессоры Intel Xeon E5-2600 установили 15 новых мировых рекордов для двухпроцессорных систем с архитектурой x86.

Мировые рекорды для двухпроцессорных систем с архитектурой x86

Необходимо отметить, что с учетом постоянно растущего объема трафика современные серверы должны обеспечивать не только очень высокую скорость вычислений, но и быстрее передавать данные для поддержки работы ресурсоемких приложений и увеличения пропускной способности центров обработки данных (ЦОД).

Семейство процессоров Intel Xeon E5-2600 решает эту задачу с помощью технологий Intel Integrated I/O (Intel IIO) и Intel Data Direct I/O (Intel DDIO).

Intel IIO позволяет переместить контроллер подсистемы ввода-вывода с отдельной микросхемы на системной плате непосредственно в процессор с поддержкой стандарта PCI Express 3.0 и технологии Intel DDIO. 

Intel DDIO позволяет ethernet-контроллерам и адаптерам Intel направлять трафик подсистемы ввода-вывода непосредственно в кэш-память процессора, сокращая объем передачи данных в системную память и уменьшая объем энергопотребления и задержку подсистемы ввода-вывода.

Процессоры Intel Xeon E5-2600 — это первые серверные процессоры, которые имеют контроллер подсистемы ввода-вывода с поддержкой спецификаций PCI Express 3.0, интегрированный непосредственно в состав процессора. Это позволяет уменьшить уровень задержки до 30% по сравнению с решениями предыдущих поколений. А поддержка PCI Express 3.0 позволяет до трех раз увеличить скорость перемещения данных.

Современные ЦОД должны не только обеспечивать высокую производительность, но и сокращать энергопотребление и операционные расходы. Семейство процессоров Intel Xeon E5-2600 позволяет сократить стоимость владения за счет повышения энергоэффективной производительности более чем на 50% по результатам теста SPECpower_ssj*2008 при сравнении с предыдущим поколением процессоров Intel Xeon 5600.

Кроме того, они поддерживают инструменты для контроля энергопотребления, включая приложения Intel Node Manager и Intel Data Center Manager, которые в режиме реального времени и с высокой точностью передают на консоли управления информацию об энергопотреблении систем.

Таким образом, ЦОД могут увеличить производительность и сократить капитальные затраты и расходы на программные лицензии.

А еще выпуск процессоров Intel Xeon E5-2600 подтверждает стремление Intel создать более защищенную аппаратную платформу для современных ЦОД.

Набор инструкций Intel Advanced Encryption Standard New Instructions (Intel AES-NI) позволяет оперативно зашифровывать и расшифровывать данные различных приложений и транзакций, а технология Intel Trusted Execution Technology (Intel TXT) помогает более надежно бороться с вредоносными атаками.

Все эти новейшие разработки совместно с ведущими приложениями позволяют защитить ЦОД от атак и масштабировать производительность в соответствии с текущими потребностями.

В следующей части  данной статьи — заключение.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Анализируя существующие темпы развития технических средств и темпы роста объемов накапливаемой информации, управление которыми требует адекватных решений, необходимо отметить, что новые серверные процессоры линейки Intel Xeon E5-2600 обеспечивают очень высокие показатели производительности.

Важно, что высокие показатели производительности процессоров Intel Xeon E5-2600 обеспечиваются при очень высокой эффективности на каждый ватт израсходованной энергии.

Относительная производительность  и  энергопотребление
серверных процессоров  Intel Xeon X5675  и  Intel Xeon E5-2660 

Кроме того, как отметили в своих кратких выступлениях специалисты Intel, в конструкции данных серверных процессоров реализованы такие инновации, как новая система ввода-вывода и эффективные аппаратные функции защиты.

Процессоры Intel Xeon E5-2600 поддерживают до восьми ядер и до 768 Гбайт системной памяти, обеспечивая в ряде случаев на 80% более высокую производительность по сравнению с процессорами Intel Xeon 5600 предыдущего поколения.

Серверный процессор Intel Xeon E5-2660

Некоторые подробности о средствах и технологиях, реализованных в Intel Xeon E5-2600, —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Об архитектуре новых серверных процессоров и особенностях их применения приглашенным специалистам IT и представителям СМИ рассказали сотрудники российского представительства компании Intel. 

В кратком выступлении, посвященном особенностям новой серии серверных процессоров Intel Xeon E5, Дмитрий Конаш, региональный директор Intel в России и других странах СНГ, рассказал о глобальных процессах, происходящих в мире и связанных со стремительным развитием информационных технологий и проникновением их в самые разные сферы человеческой деятельности.

Выступление Дмитрия Конаша, регионального директора Intel в России и других странах СНГ

Он отметил, что по прогнозам экспертов к 2015 г. в мире будет насчитываться 15 млрд устройств, подключенных к глобальной сети Internet, и более 3 млрд активных пользователей онлайн-ресурсов. В результате количество сетевых устройств сравнительно скоро вдвое превысит численность всего населения Земли.

При сложившихся темпах роста каждый пользователь ПК, подключенный к сети Интернет, будет ежедневно создавать более 4 Гбайт трафика, что сопоставимо по объему с 4-часовым фильмом в стандарте видео высокой четкости.

В результате объем хранимых данных будет ежегодно увеличиваться почти на 50%.

Объем информации, которая будет передаваться по сетям и храниться в облачных средах, увеличится в четыре раза за ближайшие 5 лет.

Предполагается, что количество облачных серверов во всем мире к 2015 г. возрастет более чем в три раза.

К 2015 г. объем трафика центров обработки данных (ЦОД) будет ежегодно увеличиваться на 33%, превысив 4,8 зетабайт данных в год, что в 3 раза больше объема трафика в 2011 г.

Для поддержания существующих темпов развития технических средств и объемов накопления информации необходимо создавать эффективные сетевые решения, которые будут способны:

• объединить постоянно растущее число стационарных и мобильных компьютерных изделий,
• более оперативно и надежно обрабатывать и передавать постоянно увеличивающийся объем данных.

Интеллектуальной же базой этих решений могут стать компьютерные устройства и системы, созданные на основе новых серверных процессоров, объединенных в семейство Intel Xeon E5 (модели с кодовым наименованием Sandy Bridge-EP).

Пластина с кристаллами Sandy Bridge-EP и сам кристалл

О некоторых архитектурных и технологических инновациях, реализованных в новейших моделях семейства Intel Xeon E5 (Sandy Bridge-EP), —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Итак, результаты тестирования с помощью выбранных аппаратно-программных средств мобильного накопителя GoFlex 1,5 Тбайт (FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive 1.5TB), созданного на основе 2,5-дюймового жесткого диска ST1500LM003 рекордной для 2,5″ HDD емкости и подключаемого через интерфейсы USB 2.0 и USB 3.0, представлены в таблице 3, а также на рис. 8 и рис. 9.

Таблица 3.  Результаты тестирования 

Рис. 8.  Параметры тестирования GoFlex 1,5 Тбайт с USB 2.0

Рис. 9.  Параметры тестирования GoFlex 1,5 Тбайт с USB 3.0

В заключение следует отметить, что предоставленный на тестирование внешний мобильный накопитель GoFlex 1,5 Тбайт (FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive 1,5TB), основой которого послужил 2,5-дюймовый HDD ST1500LM003 очень большой емкости и нестандартных габаритов, продемонстрировал высокие уровни производительности. Особенно ярко они проявляются при использовании высокоскоростного интерфейса USB 3.0.

Внешний накопитель FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive, обладающий емкостью 1,5 Тбайт, был предоставлен компанией EAST SIDE Consulting  
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Из особенностей 2,5-дюймового жесткого диска ST1500LM003, ставшего основой мобильного накопителя GoFlex 1,5 Тбайт, кроме рекордной в настоящее время информационной емкости, следует отметить использование четырех магнитных дисков. Это является очень большим количеством даже для 3,5” HDD, а для 2,5-дюймовых — тем более.    

Необходимо отметить, что столь большое количество магнитных дисков, объединенных в рамках одного изделия, потребовало внесения соответствующих изменений в конструкив жесткого диска.

В первую очередь это относится к толщине HDD, величина которой значительно, в полтора раза, превышает стандартное значение 2,5” HDD, составляющее для большинства моделей 9,5 мм.

К слову сказать, в настоящее время в секторе 2,5-дюймовых жестких дисков выпускаются модели толщиной 7, 9,5 и 12,5 мм. Таким образом, жесткий диск ST1500LM003 с его 14,8 мм является рекордсменом не только по информационной емкости, но и по толщине.

Конечно, габариты данного HDD не позволяют использовать его в современных ноутбуках и нетбуках. Однако этот жесткий диск вполне подходит для высокоемких моделей внешних накопителей, особенно моделей, снабженных адаптерами современных интерфейсов, например, мобильный накопитель FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive (GoFlex 1,5 Тбайт). 

Что касается скоростных возможностей 2,5-дюймового жесткого диска ST1500LM003, то из-за указанных ограничений, накладываемых на модели его использования параметрами его дизайна, тратить усилия на оценку скоростных параметров данного HDD вряд ли целесообразно.

Но это не относится к конечным изделиям, созданным на основе данного HDD, например, к внешнему накопителю GoFlex 1,5 Тбайт, возможности которого традиционно были оценены в процессе выполнения операций тестирования.

В качестве основы тестовой системы был использован 17-дюймовый ноутбук HP Pavilion 9008nr.

Этот ноутбук имеет в своем составе следующие основные компоненты:

• Центральный процессор — AMD Turion 64 X2 TL-50
  (кодовое имя — Taylor, техпроцесс — 90 нм, количество ядер/потоков — 2/2, частота работы ядер — 1,6 ГГц, кэш-пямять L2 — 2 х 256 Кбайт, частота системной шины — 1600 МГц),
• Материнская плата — Quanta 30B9
  (чипсет — NVIDIA GeForth Go 6150 + nForce 410/430 MCP, BIOS — F.42), 
• Оперативная память — два модуля DDR-2  2 Гбайт  (после модернизации),
• Жесткий диск — Seagate Momentus XT 500 Гбайт  (после модернизации),
• Операционная система — Microsoft Windows 7  (после модернизации).

В качестве программного инструмента анализа был выбран тестовый пакет SiSoftware Sandra.

Учитывая отсутствие у данного ноутбука встроенного порта USB 3.0, первая серия тестов была выполнена с использованием порта USB 2.0.

Однако штатный USB 2.0 не позволяет оценить в полной мере скоростные возможности накопителя GoFlex 1,5 Тбайт, снабженного адаптером USB 3.0.    

Отсутствие необходимого интерфейса USB 3.0 у ноутбука HP Pavilion 9008nr, как впрочем, и у подавляющего большинства подобных систем, было восполнено внешним контроллером данного интерфейса. Им стал адаптер (рис. 7) из набора STAE101, который предлагается компанией Seagate именно для подобных случаев.

Рис. 7.  Контроллер интерфейса USB 3.0

Результаты тестирования внешнего накопителя GoFlex 1,5 Тбайт (FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive 1.5TB), подключаемого через интерфейсы USB 2.0 и USB 3.0, представлены  в следующей части  данной статьи.  
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

На рис. 6 приведен 2,5-дюймовый HDD ST1500LM003, ставший основой внешнего накопителя GoFlex 1,5 Тбайт (FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive 1.5TB).

Основные характеристики этого жесткого диска представлены в таблице 2.

Рис. 6.  2,5-дюймовый HDD ST1500LM003 в экране

Таблица 2.  Основные характеристики HDD ST1500LM003

В следующей части  данной статьи рассмотрены некоторые особенности 2,5-дюймового жесткого диска ST1500LM003, ставшего основой внешнего накопителя FreeAgent GoFlex Ultra–portable Drive 1.5TB.  
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 2   
  

Накопители на жестких магнитных дисках, используемые в тестировании совместно с тестовой компьютерной системой:
    -  Seagate   Momentus 7200.4   модель  ST9500420AS  (500 Гбайт),
    -  Seagate   Momentus 5400.6   модель  ST9500325AS  (500 Гбайт), 
    -  Seagate   Momentus 5400.3   модель  ST9160821A    (160 Гбайт).

После подключения к соответствующим разъемам системного блока компьютера выбранные для тестирования модели накопителей на жестких магнитных дисках корректно определились средствами операционной системой Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition

На Рис. 3 приведена оценка емкости старшей модели накопителей на жестких магнитных дисках Seagate Momentus 7200.4 объемом 500 Гбайт.
     

Рис. 3. Оценка емкости  HDD  Seagate Momentus 7200.4 объемом 500 Гбайт
     

На Рис. 4 приведен график линейного чтения HDD Seagate Momentus 7200.4 500 Гбайт.
      

Рис. 4. График линейного чтения  HDD  Seagate Momentus 7200.4 объемом 500 Гбайт
       

Результаты теста Disk Transfer Rate: (Beginning, End) из пакета WinBench 99,  выполняемого на тестовом компьютере с тестируемыми накопителями 500 Гбайт Seagate Momentus 7200.4 (Seagate 500 7200),  500 Гбайт Seagate Momentus 5400.6 (Seagate 500 5400) и 160 Гбайт Seagate Momentus 5400.3 (Seagate 160 5400),  представлены в Таблице 2  и  на  Рис. 5.

Итак, дополнительные  подробности тестирования  и  полученные  результаты  приведены  в следующей части  данной статьи.
    

 >>    Часть 4