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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Введение

Стабильное энергопитание является важным условием внедрения и успешного функционирования современных технологий и промышленных процессов. Отвечая на потребности рынка, многочисленные исследователи и инженеры в своих лабораториях постоянно создают новые и улучшают существующие методы и устройства генерации электрической энергии. Среди них, например, электрогенераторы, основу которых составляют термоэлектрические модули, обеспечивающие преобразование тепла в электричество. Такие устройства и компоненты привлекают внимание конструкторов благодаря своим уникальным свойствам и потенциалу в генерации электричества.

В этой статье мы еще раз рассмотрим принцип работы модулей Пельтье, возможность их использования в холодильниках и в термоэлектрических генераторах (термоэлектрогенераторах), осуществляющих прямое преобразование тепловой энергии в энергию электрическую. В статье будут описаны преимущества модулей, некоторые их и термоэлектрогенераторов технические параметры, а также конкретные примеры применения модулей Пельтье в различных генераторах электрического тока. При этом проанализируем стационарные и космические генераторы, их компоненты и особенности конструкции, различные источники тепла для генерации тока, включая радиоактивные, а также зависимость эффективности преобразования от различных условий.

Принцип работы термоэлектрических модулей

Работа термоэлектрических модулей, которые традиционно и, как будет ясно из последующего текста, не совсем корректно называются модулями Пельтье, основана на ряде электрических и тепловых эффектов. Они возникают в соединениях некоторых разнородных проводников, а также в соединениях полупроводников. Со времени открытия этих эффектов с ними связывают имена таких известных ученых девятнадцатого века как Ж. Ш. Пельтье и Т. И. Зеебек.

Жан Шарль Пельтье

Томас Иоганн Зеебек

Эффект Пельтье был открыт в далеком 1834 г. французским исследователем Жаном Шарлем Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier, 1785‑1845), в дальнейшем данный эффект был детально изучен российским физиком немецкого происхождения, академиком СПбАН Эмилием Христиановичем Ленцем (Heinrich Friedrich Emil Lenz; 1804-1865). Суть открытого эффекта заключается в переносе энергии при прохождении электрического тока через разнородные проводники. Это проявляется как выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников. С целью усиления данного термоэлектрического эффекта указанные проводники, как правило, а точнее — всегда, объединяют в массивы.

В двадцатом веке эффект Пельтье был открыт и для случая полупроводников, где его проявление по сравнению с применявшимися тогда материалами оказалось более сильным. Как результат, в настоящее время термоэлектрический модуль — это в большинстве случаев уже не массив биметаллических соединений, а набор специальных полупроводниковых термоэлектрических элементов.

А теперь немного о теории возникновения указанного термоэлектрического явления. Как установлено, на контакте двух веществ имеется контактная разность потенциалов, которая создает внутреннее контактное поле. Если через область соединения разнородных проводников протекает электрический ток, то это поле будет либо способствовать прохождению тока, либо препятствовать. Если ток идет против контактного поля, то внешний источник должен затратить дополнительную энергию, которая выделяется в контакте, что приведет к его нагреву. Если же ток идет по направлению контактного поля, то он может поддерживаться этим полем, которое и совершает работу по перемещению зарядов. Необходимая для этого энергия отбирается у вещества. В результате уменьшается его внутренняя энергия, что сопровождается охлаждением его в месте контакта.

Как уже отмечалось, эффект становится значительно заметнее при объединении элементов в массивы, формирующих модули. Таким образом, каждый модуль состоит из наборов термоэлектрических пар, соединенных между собой параллельно или последовательно и расположенных между двумя теперь обычно керамическими пластинами. При прохождении электрического тока через такой термоэлектрический модуль, одна его сторона нагревается, а другая охлаждается. Это происходит из-за того, что электрический ток вызывает перенос тепла от одной стороны модуля к другой.

Подобные средства успешно применяются в различных областях науки и техники, где возникает необходимость в компактных и высоконадежных устройствах охлаждения.

О возможности преобразования тепловой энергии в энергию электрическую  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

    >>    Часть 1
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Кулеры 90-х и начала 2000-х

На компьютерном рынке в настоящее время присутствуют различные модули Пельтье как зарубежного, так и отечественного производства. Это обычно простые, надежные и, как правило, сравнительно дешевые, по сравнению со стоимостью компьютерных процессоров, устройства. Обычно радиатор и охлаждающий вентилятор не входят в состав предлагаемых модулей Пельтье. Их пользователи должны покупать отдельно и устанавливать собственными силами. Тем не менее, данные модули позволяют не только познакомиться с перспективными средствами охлаждения, но и использовать их по прямому назначению, то есть в системах тепловой защиты компьютерных компонентов.

В настоящее время на рынке представлены самые разные модели модулей Пельтье (рис. 1). Например, это могут быть миниатюрные изделия весьма скромного хладообразования, предназначенные для защиты чипов небольшого энергопотребления и небольшого теплообразования. Такие модели способны функционировать совместно с простейшими кулерами, представленными лишь небольшими радиаторами. Но имеются в продаже и мощные варианты импортных и отечественных модулей Пельтье. Эти варианты требуют для своей работы соответствующих мощных средств охлаждения. Такие средства часто, особенно в последнее время, в дополнение к термоэлектрическим модулям и радиаторам комплектуются еще и высокопроизводительными системами водяного охлаждения.

Рис. 1. Примеры модулей Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как возможные варианты, давно известные специалистам и энтузиастам, можно привести, например, модули и кулеры компаний Supercool (рис. 2), Computernerd, DesTech Solutions, AOC Cooler, Thermodynamics и др.

Рис. 2. Часть кулера Пельтье c водяным охлаждением
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Кулеры с модулями Пельтье от указанных компаний получили распространение еще во времена Intel Pentium и Intel Pentium II. В тот период были популярны модели кулеров PAX56B, PA6EXB, DT-P54A, AC-P2, PAP2X3B, STEP-UP-53X2, PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier и т. п.

По мере улучшения технологий и роста популярности подобных систем охлаждения число производителей росло. Как результат, компьютерным энтузиастам предлагались все более совершенные изделия с модулями Пельтье.

Так, например, в 2006 году известная компания Titan выпустила под общим наименованием AMANDA (рис. 3) две модели кулеров. Это изделия с буквенными наименованиями TTC-NP02TZ и TTC-NP04TZ. Между собой они отличались лишь типом крепления. Модель TTC-NP02TZ была предназначена для процессоров AMD K8 с разъемом Socket 754/939/940, а TTC-NP04TZ — для процессоров Intel с LGA 775.

Рис. 3. Кулер Titan AMANDA
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Конструкция обеих моделей Titan AMANDA основана на использовании технологий TEC (Thermo-Electric Cooler) и heat-pipe (тепловые трубки). Как утверждалось, благодаря своей конструкции и применению температурного мониторинга данные модели обеспечивали оптимальный уровень охлаждения процессоров без образования конденсата.

Основные характеристики:

• размеры/вес кулера — 140 × 95 × 170 мм / 1035 г;
• размеры, напряжение питания и ток ТЕС-чипа — 40 × 40 мм / 12 В / 5 А;
• материал — алюминий и медь; количество вентиляторов — 2 шт,
• тепловых трубок — 4 шт;
• скорость вращения вентилятора — 1500 об./мин.;
• уровень шума — меньше 20 дБ;
• тепловое сопротивление — 0,12 – 0,15 °С/Вт.

В состав комплекта кулера входила PCI-карта контроллера. Размеры и вес этой карты — 136 × 121 × 21 мм / 50 г.

Энергопотребление кулеров зависело от вычислительной нагрузки процессора и составляло от 5 Вт до примерно 60 Вт.
    

Ряд современных серийных моделей кулеров с модулями Пельтье представлен  в следующей части  данной статьи.
    

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — жесткие диски или HDD). Данные устройства обладают высокой емкостью и сравнительно низкой стоимостью хранения информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно меньше, а  стоимость хранения информации в несколько раз больше. Правда, следует отметить, что скоростные параметры у SSD все-таки выше, что делает их привлекательными для применения в качестве системных дисков. Однако использование специальных аппаратно-программных средств, основу которых составляют специальные адаптивные ускорители, позволяют HDD успешно соперничать c SSD не только по емкости и стоимости хранения информации, но во многих случаях даже по скоростным характеристикам.

В качестве таких ускорителей целесообразно использовать модули Intel Optane Memory, созданные на основе энергонезависимой памяти 3D XPoint. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем дисковых подсистем для компьютеров с процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Технология, лежащая в основе работы Intel Optane Memory, повышает быстродействие компьютера. Она запоминает часто используемые файлы и ускоряет доступ к ним даже при включении компьютера после отключения питания. Это означает, что можно работать, не теряя времени на ожидание. Использование в компьютерах такого модуля обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Младшим и самым дешевым представителем ускорителей Intel Optane Memory Series является модель с информационным объемом 16GB. Однако 32-гигабайтная модель, получившая наименование MEMPEK1W032GA (далее — Intel Optane Memory 32GB, рис. 1), обладает лучшими скоростными параметрами. Основные характеристики Intel Optane Memory 32GB приведены в таблице 1.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 1.  Модуль Intel Optane Memory 32GB

Таблица 1. Основные параметры Intel Optane Memory 32GB

Модуль ускорителя Intel Optane Memory 32GB выполнен в стремительно набирающем популярность форм-факторе M.2 с размерами 80,0 × 22,0 мм и односторонним монтажом электронных элементов на плате из стеклотекстолита синего цвета.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данное устройство можно использовать (на сайте Intel имеется соответствующий pdf-файл с подробной инструкцией) в компьютерах с материнскими платами, снабженными процессорами Intel Core 7-го или более нового поколения, разъемом M2 с интерфейсом PCIe NVMe 3.0 x2, с установленными ОС Windows 10 64-bit, а также драйверами аппаратных средств ПК и пакетом SetupOptaneMemory, которые скачиваются с сайта Intel.

Для демонстрации возможностей указанного ускорителя специально был выбран 2,5-дюймовый жесткий диск (HDD) с весьма низкими скоростными характеристиками.

В качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

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

В качестве системного диска в операциях тестирования использовался низкоскоростной 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS (640 Гбайт, SATA-II, 5400 об/мин, кэш 8 Мбайт). На этот накопитель, кроме операционной системы Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit были установлены с сайта Intel все полагающиеся драйверы. Модуль Intel Optane Memory 32GB был включен в систему через штатный разъем M.2 материнской платы Intel NUC7i7BNB. Управление этим модулем в процессе тестирования, результаты которого приведены ниже, осуществлялось с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000, установленной запуском файла SetupOptaneMemory.exe.

Рассматривая возможности модуля Intel Optane Memory 32GB, необходимо отметить, что возможны два варианта его использования: в качестве твердотельного накопителя M.2 SSD 32GB или в качестве ускорителя системного накопителя. В данном случае роль системного накопителя исполнял кратко описанный ранее 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS.

На рис. 2 – рис. 5 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, состоящей из HDD ST9640320AS и модуля Intel Optane Memory 32GB, используемого как отдельный накопитель M.2 SSD 32GB.

Рис. 2.  Дисковая подсистема в режиме двух накопителей

Рис. 3.  Емкостные характеристики двух накопителей

Рис. 4. Оценка скоростных параметров HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 5. Оценка параметров HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для использования адаптивного ускорителя (модуля Intel Optane Memory 32GB) в качестве ускорителя системного накопителя (HDD ST9640320AS) требуется объединить эти устройства в единую систему, то есть создать из них единый накопитель. Как отмечалось выше, это осуществляется с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000. Для выполнения указанного объединения требуется одноразовый запуск данной утилиты, после чего о ее существовании можно забыть, по крайней мере, до того момента, когда потребуется разделить ускоритель (Intel Optane Memory 32GB) и ускоряемый накопитель (HDD ST9640320AS). Результат работы этой утилиты, обеспечившей объединение указанных ускорителя и жесткого диска, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Объединение Intel Optane Memory 32GB и HDD

На рис. 7 – рис. 9 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, в которой модуль Intel Optane Memory 32GB используется как ускоритель жесткого диска HDD ST9640320AS.

Рис. 7. Дисковая подсистема в режиме ускорения HDD

Рис. 8. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 9. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для удобства анализа некоторые результаты проведенного исследования скоростных возможностей HDD без ускорителя и HDD с ускорителем приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования HDD

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory 32GB, используемый в режиме ускорителя, значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, как в последовательных, так и в случайных операциях. Особенно это сказывается на часто используемых файлах, размещенных в конце дискового пространства HDD, где скорости последовательных операций падают практически всегда в два раза.

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанных модулях файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. При этом для модуля, выбранного для тестирования, можно дополнительно отобрать файлы и в ручном режиме с помощью упомянутой выше утилиты. По сути, для этих файлов модуль ускорителя превращается в SSD. Более того, в операциях чтения он демонстрирует характеристики высокоскоростного SSD.

Очевидно, что доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. К сожалению, этого пространства в ряде случаев недостаточно для кэширования некоторых файлов. Так, например, это касается объемных файлов, чей размер больше размеров отведенного пространства кэширования. При работе с такими файлами на времена выполнения операций чтения и операций записи будут оказывать существенное влияние скоростные характеристики ускоряемого диска.

Именно поэтому в случае необходимости частой работы с объемными файлами целесообразно использовать все-таки скоростные модели дисков … и/или высокоемкие ускорители, как например, модели с 32GB или даже 64GB, 128GB и т. д.

Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы, размеры которых много меньше информационного пространства даже младшей модели ускорителя. Именно это обстоятельство и объясняет высокую эффективность связки HDD и Intel Optane Memory 32GB в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули в связке со скоростными моделями дисков, как это уже отмечалось, обеспечивают еще более впечатляющие результаты.

Все сказанное выше означает, что подобные средства действительно способны улучшать скоростные возможности системных накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей. При этом программное подключение и отключение ускорителя, осуществляемых утилитой Intel Optane Memory 16.8.1000 (или более поздние варианты этой утилиты), не требует перестановки системного и прикладного ПО, инсталлированного на HDD. Для многих пользователей это обстоятельство может стать преобладающим фактором выбора подобного решения вместо традиционной замены системного HDD на SSD. Действительно, такая замена требует либо переустановки системного и прикладного ПО, либо проведения операций клонирования. Это не внушает оптимизма большинству пользователей компьютеров. Связано это с тем, что переустановка требует значительного времени и наличия установочных программных модулей с ключами и инструкциями; клонирование — соответствующих специализированных программ клонирования и опыта проведения подобных операций, а нередко еще и дополнительных аппаратных средств.

Однако, оценивая открывающиеся перспективы ускорения работы HDD, необходимо отметить одну особенность, которую следует учитывать при выборе и эксплуатации указанного решения. Дело в том, что извлечение модуля из разъема M.2 без предварительного программного его отключения с помощью упомянутой утилиты вызывает неустранимый сбой системы, сопровождающийся сообщением об отсутствии ОС. Возврат же этого (именно этого экземпляра!) модуля в разъем M.2 возвращает полную работоспособность. Увы, это свидетельствует об уязвимости связки HDD и ускорителя. Но, учитывая очень высокую надежность модулей Intel Optane Memory Series, вероятность сбоев весьма низкая. По крайней мере, эта вероятность принципиально ниже, чем в случае традиционных SSD, созданных по технологиям NAND и 3D NAND.

В заключение остается напомнить, что все указанное выше касается не только 2,5-дюймовых, но и 3,5-дюймовых жестких дисков настольных систем с аппаратно-программными средствами, совместимыми с модулями Intel Optane Memory. В качестве же приятного и полезного бонуса для настольных компьютеров с топовыми моделями жестких дисков можно получить системы очень большой емкости с очень высокими скоростными возможностями. Это жожет быть, например, HDD 14 Тбайт, работающий благодаря ускорителю с отобранными файлами (отобранными в автоматическом и ручном режимах) со скоростью SSD для широкого спектра задач. При этом, как это уже упоминалось, эффект ускорения будет тем выше, чем больше емкость используемого модуля Intel Optane Memory Series или аналогичного устройства.

Сокращенная версия статьи опубликована:
https://pcnews.ru/articles/32_gigabajtnyj_uskoritel_zestkih_diskov-898247.html

Дополнительные материалы:
https://www.rudometov.com/uskoritel-zhestkih-diskov-1/

Евгений Рудометов 
 

Полвека назад два энергичных инженера, к которым вскоре присоединился третий, оставив предыдущее место работы, создали компанию, которая практически сразу заявила о себе, разработав и выпустив ряд перспективных изделий. Спустя короткое время эта компания получила наименование Intel. Основанная Робертом Нойсом и Гордоном Муром и присоединившимся к ним Энди Гроувом, заняла место среди лидеров рынка полупроводниковых компонентов.

Компания Intel встретила свой полувековой юбилей с амбициозными планами стать катализатором эры цифрового преобразования современной цивилизации.

Некоторые этапы становления и развития компании представлены в Музее Intel (Intel Museum), расположенном в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе (штат Калифорния, США).

Штаб-квартира и Музей Intel

За этой дверью – Музей Intel
(кликнуть для увеличения)

Энди Гроув, Роберт Нойс, Гордон Мур в 1978г.

Первоначальная цель создателей компании Intel была создать чипы для практичной и доступной полупроводниковой памяти, способной заменить доминирующую тогда память на ферритовых элементах, представленных ферритовыми кольцами, ферритовыми сердечниками, ферритовыми пленками и т. п. Это им удалось благодаря разработке ряда перспективных элементов.

Первой разработкой и продуктом компании Intel стал чип SRAM (Static Random Access Memory). Данный пролукт, созданный по технологии биполярных элементов Шоттки, получил наименование Intel 3101 (емкость 64 бит). Однако вскоре был разработан и выпущен чип SRAM, созданный по технологии MOS (МОП) и получивший наименование Intel 1101 (емкость 256 бит).

Позже были созданы и элементы динамической памяти. Первой разработкой стал Intel 1103 — первая в мире микросхема памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory — динамическая память с произвольным доступом, разработка Intel). На основе микросхем Intel 1103 (емкость 1024 бит) компания выпустила и соответствующие платы памяти, например, Intel IN-10 Memory Board. Эти работы, наконец-то, ”поставили крест” на доминирующем положении ферритовой памяти, постепенно вытеснив ее из архитектуры электронных устройств. 

В дальнейшем компания Intel разработала и  выпустила также и соответствующие элементы энергонезависимой памяти, начав с EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory — стираемая программируемая память только для чтения, разработка Intel). В EPROM запись информации выполняется электрическим способом с помощью программатора, ее стирание осуществляется внешним источником ультрафиолетового света. В течение последующих десятков лет сектору энергонезависимой памяти компания Intel неизменно уделяла и продолжает уделять повышенное внимание, разрабатывая технологии и чипы. В качестве примера современных разработок следует упомянуть флэш-память NAND, 3D NAND, а также перспективную 3D XPoint.

Необходимо отметить, что компания Intel не ограничивается выпуском только отдельных чипов. Она предлагает рынку самую разнообразную продукцию. Сегодня это, например, высокопроизводительные процессоры, выполненные по технологиям 14 нм, и соответствующие элементы поддержки, накопители 3D NAND и 3D XPoint, компактные настольные компьютеры, серверное оборудование и другие современные изделия IT.

Чипы Intel 3101 и Intel 1101
(кликнуть для увеличения)

Intel IN-10 Memory Board
(кликнуть для увеличения)

Первые чипы энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

Примеры чипов энергонезависимой памяти
(кликнуть для увеличения)

Однако, как уже всем известно, мировая известность и успех к компании пришел в 1971 году после выполнения заказа японской компании Busicom. В результате работы вместо двенадцати специализированных микросхем по предложению инженера Тэда Хоффа был разработан один универсальный чип — микропроцессор (процессор), получивший наименование Intel 4004. Данный чип был выпущен в нескольких модификациях, отличающихся внешним дизайном и некоторыми деталями внутренней микроархитектуры. Благодаря своей универсальности и возможности программирования они стали основой большого количества самых разных устройств.

Калькулятор Busicom
(кликнуть для увеличения)

Плата калькулятора Busicom с Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Процессор Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

Топология кристалла процессора Intel 4004
(кликнуть для увеличения)

После Intel 4004 последовали Intel 8008 (1972 г.) и, наконец, Intel 8080 (1974 г.), ставший основой первого, по сути, персонального компьютера, разработанного Генри Робертсом и получившего наименование Altair 8800.

Процессор Intel 8080
(кликнуть для увеличения)

Компьютер Altair 8800
(кликнуть для увеличения)

Этот компьютер, созданный на базе процессора Intel 8080, получил удачную системную шину (позже она стала стандартом де-факто в виде шины S-100), открытость архитектуры, низкую стоимость и очень высокий уровень популярности. За короткое время для данного устройства энтузиастами-радиолюбителями были созданы платы расширения, превратившие его в полноценный компьютер с разнообразной периферией, а также был написан софт, среди которого был, например, интерпретатор языка Бейсик, разработанный Биллом Гейтсом, основателем вместе с Полом Алленом компании Microsoft.

После Intel 8080 последовали еще более совершенные, но и более сложные по внутренней микроархитектуре и производству модели процессоров. Среди них отдельного упоминания заслуживают Intel 8085 (1976 г.), 8086 (1978 г.) и особенно модель 8088 (1979 г.), ставшая “сердцем” персонального компьютера, разработанного специалистами компании IBM и получившего наименование IBM PC (фирменный номер модели — IBM 5150). Этот компьютер, выпущенный в 1981 г., стал образцом для подражания для многих фирм, а его открытая архитектура стала фактически отраслевым стандартом.

Компьютер IBM PC
(кликнуть для увеличения)

А примерно через год были выпущены совместимые c IBM PC компьютеры на процессоре Intel 8086.

Процессоры Intel 8086 и Intel Core i7-8086K
(кликнуть для увеличения)

Сравнение характеристик процессоров Intel 8086 и Intel Core i7-8086K
(кликнуть для увеличения)

Среди последующих процессоров широкую известность получили Intel 80286 (1982 г.), 80386DX (1985 г.), 80386SX (1988 г.), 80386SL (1990 г.), 80486DX (1989 г.), 80486SX (1991 г.), 80486DX2 и 80486SL (1992 г.), 80486DX4 (1994 г.), Intel Pentium и их все более совершенные потомки. С начала 90-х компания Intel является крупнейшим производителем процессоров для персональных компьютеров. Она внесла большой вклад в развитие компьютерной техники и  полупроводниковых технологий, которые развиваются в соответствии с Законом Мура. Согласно этому эмпирический закону каждые два года происходит переход на новую технология с уменьшением масштаба литографии. Это позволяет с той же периодичностью удваивать плотность полупроводниковых элементов на кристаллах микросхем (первые версии данного закона утверждали, что увеличение числа элементов на полупроводниковых чипах будет происходить каждый год, в дальнейшем — каждые 18 месяцев).

Стенд, посященный Закону Мура
(кликнуть для увеличения)

Макет предприятия
(кликнуть для увеличения)

Макет чистой комнаты
(кликнуть для увеличения)

Куски кремния высокой очистки

Выращивание будущей основы полупроводниковых чипов

Из этого блока будут нарезаны пластины

Стандартные пластины (вафли) разных лет и разного диаметра
(кликнуть для увеличения)

Остается добавить, что среди изделий Intel есть компоненты для встраиваемых систем, серверов, рабочих станций и, конечно, компактных настольных компьютеров, ноутбуков и ультрамобильных устройств.

Некоторые модели процессоров и микросхем их поддержки (чисетов), а также примеры созданных на их основе разнообразных компьютерных изделий представлены в Музее Intel.

Примеры процессоров Intel
(кликнуть для увеличения)

Вино, выпущенное в честь первых достижений Intel
(кликнуть для увеличения)

Этикетки вин
(кликнуть для увеличения)

Сувениры Intel
(кликнуть для увеличения)

Этикетки продуктов и технологий Intel
(кликнуть для увеличения)

Основные этапы Intel
(кликнуть для увеличения)

Будущее будет еще лучше и интереснее

Евгений Рудометов 
 

Семейство компьютерных комплектов NUC (Next Unit of Computing), материнские платы которых снабжены мобильными процессорами седьмого поколения Intel Core (ядра Kaby Lake), в настоящее время насчитывает 12 вариантов. Старшим представителем является комплект Intel NUC7i7BNHX1. Кроме сравнительно мощного центрального  процессора (далее — ЦП или процессор), особенностью данного комплекта является наличие в его составе модуля памяти Intel Optane (Intel Optane Memory, 16GB, M.2 80mm PCIE 3.0, 20nm, 3D Xpoint).

Созданы эти модули на базе флэш-памяти 3D XPoint, ставшей основой нового типа накопителей Intel, получивших общее наименование Optane. По производительности накопители Optane находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями, при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD с флэш-памятью NAND и даже 3D NAND. Это позволило существенно изменить архитектуру систем обработки данных, как мощных серверов, так и компьютеров потребительского класса. В качестве примера изделий Optane для потебительских компьютеров можно привести упомянутый модуль памяти Intel Optane комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Этот модуль создан для обеспечения эффективного кэширования данных при работе с 2,5-дюймовым накопителем.

Более детально особенности архитектуры, характеристики использованных компонентов и некоторые функциональные возможности мини-ПК, созданного на основе комплекта Inte NUC7i7BNHX1, рассмотрены ниже.       

Итак, применяемый в указанном комплекте NUC процессор Intel Core i7-7567U (7-е поколение Intel Core, кодовое наименование семейства и микроархитектуры — Kaby Lake) относится к моделям с предельно низкими уровнями энергопотребления, а, следовательно, и теплообразования. Его расчетная мощность (TDP) составляет всего 28 Вт. Внешний вид этого процессора приведен на рис. 1, его основные параметры — в таблице 1.

Использование энергоэкономичного процессора Intel Core i7-7567U позволило существенно упростить компьютер и уменьшить его габариты, сохраняя при этом сравнительно высокую производительность и функциональность, достаточные для решения широкого круга задач.

Рис. 1. Процессор Intel Core i7-7567U
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры Intel Core i7-7567U

Для мобильных процессоров седьмого поколения с предельно низкими уровнями энергопотребления и теплообразования (процессоры семейства U/Y) производитель предлагает соответствующие платформы. Эти платформа способны максимально полно реализовать возможности таких процессоров. Пример обобщенной структуры с указанием ряда возможностей такой платформы, созданной на основе процессоров 7-го поколения Intel Core семейства U/Y, приведен на рис. 2.

Рис. 2. Структура платформы с процессором Intel Core i7-7567U
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Большинство функциональных возможностей указанной платформы были реализованы c помощью специально разработанной для указанного комплекта материнской платы.

О материнской плате и функциональных возможностях —  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

Рис. 1.  Комплект SSD 545s 256GB

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

Рис. 2.  Внешний вид SSD 545s 256GB

Таблица 1.  Основные характеристики SSD 545s 256GB

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Результаты тестирования 

Конфигурация мини-ПК:

• Процессор — Intel Core i7–7700T (14 нм, Kaby Lake, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,9 ГГц до 3,8 ГГц, поддержка 8 потоков, до 35 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 630,
• Подсистема памяти — Crucial 16GB DDR4 2400 (PC4-19200) SO-DIMM,
• Материнская плата — Asus Q170T с LGA1151 и с чипсетом Intel Q170, форм-фактор Thin Mini-ITX,
• Дисковая подсистема — SSD Intel 520 240GB (системный диск), SATA 3, MLC, 25 нм,
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise x64.

Результаты тестирования приведены ниже.    

Рис. 7. Параметры процессора Intel Core i7-7700T, полученные с помощью программ CPU-Z и GPU-Z

Рис. 8. Результаты тестирования процессора и памяти, полученные с помощью программы AIDA64
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Результаты сравнительного тестирования процессора Intel Core i7-7700T, выполненного программой CPU-Z
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Результаты тестирования SSD
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Используя тестовый пакет PerformanceTest 8.0 (PassMark Software), интересно сравнить результаты тестирования процессора Intel Core i7–7700T, установленного в указанный мини-ПК, с процессором Intel Core i7–4770T в составе настольного компьютера:

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

Рис. 11. Результаты тестирования процессора Intel Core i7-7700T, PassMark Rating

Рис. 12. Результаты тестирования процессора Intel Core i7-4770T, PassMark Rating

В таблице 2 приведены результаты более детального тестирования процессоров (CPU) и подсистем оперативной памяти (RAM).

Таблица 2.   Результаты тестирования  CPU  и  RAM

Полученные и продемонстрированные выше результаты тестирования доказывают, что производительность компактной компьютерной системы, созданной на основе процессора Intel Core i7–7700T и материнской платы Asus Q170T формата Thin Mini ITX, дополненных памятью Crucial 16GB DDR4 2400 SO-DIMM и накопителем SSD Intel 520 240GB, находится на уровне сравнительно производительных десктопов. При этом описанная компактная система отличается от них существенно меньшими габаритами, меньшим энергопотреблением, меньшим уровнем акустического шума.

>>    Часть 1 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

Современные настольные компьютеры либо громоздки и занимают слишком много места, либо не способны обеспечить должную производительность. Чем мощнее компьютер, тем больше он выделяет тепла, что в свою очередь влечет за собой необходимость использования мощных систем охлаждения и энергопитания. Однако, используя современные комплектующие, сегодня можно создавать сверхкомпактные производительные системы (мини-ПК), способные во многих случаях успешно конкурировать с настольными компьютерами традиционных габаритов. Некоторые элементы и этапы самостоятельного конструирования одного из вариантов мини-ПК описаны ниже.

Процессор

Процессоры Intel Core i7 серии T предлагают оптимальный баланс — десктопная скорость работы при сравнительно малой мощности энергопотребления. Например, расчетная мощность 4-ядерного процессора Intel Core i7–7700T (7-е поколение Intel Core, ядро Kaby Lake) составляет всего 35 Вт. Внешний вид этого процессора приведен на рис. 1, его основные параметры — в таблице 1.

Использование процессора Intel Core i7–7700T позоляет благодаря низким уровням его энергопотребления и теплообразования существенно упростить конструкцию компьютера и уменьшить его габариты, сохраняя сравнительно высокую производительность.

Рис. 1. Процессор Intel Core i7-7700T

Таблица 1.  Основные параметры Intel Core i7-7700T

Материнская плата

Если целью конструирования мини-ПК является минимизация его размера при сохранении его большой функциональности, задаваемой, в частности, возможностью установки десктопного процессора, то лучше всего подходит формат Thin Mini ITX. При сохранении электрической и механической совместимости с форм-фактором ATX материнские платы Mini-ITX существенно меньше по размеру (170 × 170 мм). Так же у них есть возможность питания от внутреннего блока питания напряжением 19.5 В. На рынке довольно много материнских плат этого форм-фактора с современными чипсетами, возможностью установки полноценных современных десктопных процессоров, а также широким набором разъемов (SATA, USB, HDMI, LAN и т. п). Thin накладывает ограничения на высоту, что дает возможность установить плату в небольшой по высоте корпус.

В качестве материнской платы для мини-ПК была выбрана модель Asus Q170T — компактная материнская плата форм-фактора Mini-ITX на базе чипсета Intel Q170 (рис. 2, рис. 3). В процессе настройки выяснилось, что изначально плата поддерживала только 6-ое поколение процессоров Intel Core. Однако после обновления BIOS, выполненного с помощью процессора Intel Core i3-6300, материнская плата Asus Q170T позволила использовать и процессоры Intel Core i7 седьмого поколения. Остается добавить, что внутренние разъемы позволяют использовать модули памяти DDR4 SO-DIMM, подключить несколько SATA-накопителей, установить SSD и карты Wi-Fi в разъемы стандарта M.2.

Рис. 2. Процессор Intel Core i7–7700T в материнской плате Asus Q170T
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3. Разъемы интерфейсов и энергопитания материнской платы Asus Q170T
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Корпус

В качестве корпуса для мини-ПК было решено использовать DNK-H от компании Luna-Design (рис. 4 – рис. 6). Размеры корпуса составляют 200 × 200 х 53 мм, материал — алюминий и пластмасса. Дизайн сильно напоминает Apple Mini. В корпус установлен 19.5 В блок питания на 150 Вт, а также система охлаждения процессора — радиатор и 600–3200 rpm PWM вентилятор с уровнем шума 18–38dB. Для работы Wi-Fi в комплекте поставляются две внешние 2.4/5G Wi-Fi антенны для соответствующих карт стандарта М.2.

Спецификации позволяют устанавливать процессоры мощностью до 65 Вт. Кроме выбранного и описанного выше процессора Intel Core i7–7700T, может быть, например, Intel Core i7-7700, но это тема уже совсем другой статьи о совсем другом компьютере с другими техническими и эксплуатационными характеристиками.

А еще спецификации корпуса и материнской платы позволяют устанавливать один 2.5-дюймовый накопитель с интерфейсом SATA, в качестве которого можно использовать либо HDD, либо SSD. В дополнение к 2.5-дюймовому накопителю имеется потенциальная возможность использования второго накопителя SSD. Его можно установить в разъем M.2 материнской платы.

Рис. 4. Процессор и материнская плата в корпусе
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 5. Корпус DNK-H формата Thin Mini-ITX
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 6. Сравнение мини-ПК с MacBook Pro
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В следующей части  приведены результаты тестирования.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценивая рассмотренную выше модель твердотельного накопителя Intel Optane SSD DC P4800X, необходимо отметить, что сфера применения изделий семейства Optane не ограничивается исключительно корпоративным сектором. Недавно компания Intel объявила о выпуске твердотельных накопителей Intel Optane SSD 900P (рис. 9).

Рис. 9.  Intel Optane SSD 900P

Накопители Intel Optane SSD 900P — это первые SSD, созданные на основе технологии Intel Optane и предназначенные для настольных ПК и рабочих станций. Накопители в виде карт расширения половинной высоты выпускаются объемом 280 и 480 Гбайт. Разновидность накопителей типоразмера 2,5 дюйма доступна только для варианта 280 Гбайт. Указанные SSD оснащены интерфейсом PCIe 3.0 x4 и поддерживают NVMe. Они превосходят традиционные SSD с NAND по производительности на операциях с произвольным доступом при небольшой очереди команд. Вне зависимости от объема скорость последовательного чтения достигает 2500 Мбайт/с, скорость последовательной записи — 2 000 Мбайт/с, производительность при операциях чтения с произвольным доступом — 550 000 IOPS, а производительность при операциях записи с произвольным доступом — 500 000 IOPS. Задержка чтения и записи составляет 10 мкс. В активном режиме — 14 Вт, в режиме простоя — 5 Вт. Ресурс для накопителя большего объема составляет 8,76 PBW, для меньшего — 5,11 PBW.

В заключение осталось добавить, что приведенные примеры и технические характеристики доказывают перспективность изделий, созданных на основе флэш-памяти 3D XPoint. К сожалению, рассмотренные модели пока сравнительно дороги. Однако есть основания полагать, что по мере совершенствования технологий и расширения производства будут расти объемы выпуска, уменьшаться себестоимость и цены изделий. 
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В настоящее время для ЦОД компания Intel предлагает накопители Intel Optane SSD DC P4800X, ориентированные на корпоративный сегмент (рис. 7). По утверждению их создателей это объединение свойств побайтно адресуемой памяти и блочных устройств хранения программ и данных, лучшая комбинация из низких задержек, высокой пропускной способности, QoS, долговечности, энергонезависимости. Эти накопители обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации. По своей идеологии и возможностям указанные продукты находятся на стыке обычной динамической памяти (DRAM) и флэш-памяти типа NAND (рис. 4, рис. 6).

Рис. 7.  Intel Optane SSD DC P4800X

Накопители Intel Optane SSD DC P4800X (рис. 7) позволили пересмотреть традиционную архитектуру обработки данных. Они обеспечивают новый уровень в иерархии систем хранения информации (рис. 5 и рис. 6). Подключаются через шину PCI Express. В отличие от традиционных NAND SSD со странично-блочной организацией работы предлагаемые накопители Intel Optane SSD DC P4800X обеспечивают, как и в случае традиционной памяти DRAM, побайтную адресацию. Указанные накопители демонстрируют очень высокую производительность: на операциях чтения/записи блоками 4 Кбайт производительность достигает 550 000 IOPS. Выносливость — 30 DWPD (перезаписей всего информационного объема накопителя в день), что примерно в три раза больше лучших альтернативных моделей твердотельных накопителей. По сравнению с NAND SSD у Intel Optane SSD DC P4800X задержки доступа меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз. Остается добавить, что накопители Intel Optane SSD DC P4800X оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки.

Основные характеристики модели Intel Optane SSD DC P4800X с информационным объемом 375 Гбайт (уже объявлен выпуск модели 750 Гбайт, а в ближайшем будущем — 1,5 Тбайт) приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Optane SSD DC P4800X

Указанные характеристики расширяют сферу применения накопителей семейства Optane. Кроме использования в качестве привычных хранилищ программ и данных, эти устройства благодаря высоким скоростным параметрам и побайтному способу адресации хорошо интегрируются в подсистему оперативной памяти (рис. 8). Это позволяет уменьшить нагрузку на DRAM, существенно снизить требуемый объем и стоимость владения.

Рис. 8.  Два сценария использования накопителей Intel Optane

В следующей части  описана Consumer модель SSD семейства Intel Optane.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Кроме процессоров, важнейшими компонентами архитектуры центров обработки данных (ЦОД) являются средства хранения информации.

Долгое время для этого использовались дисковые подсистемы, созданные на основе массивов накопителей на жестких магнитных дисках (HDD). Емкость 3,5-дюймовых моделей за три десятка лет увеличилась на шесть порядков и исчисляется уже терабайтами (рис. 1). В течение длительного времени HDD являлись, по сути, безальтернативными устройствами хранения программ и данных.

Рис. 1.  Два диска Toshiba Enterprise Capacity HDD 8TB

Однако ситуация с практически монопольным властвованием HDD стала быстро меняться после появления высокоскоростных твердотельных накопителей (SSD). Лишенные движущихся механических элементов и созданные на основе микросхем флэш-памяти типа NAND, SSD обеспечивают по сравнению с HDD более высокие скорости записи, чтения и передачи данных, меньшие задержки доступа к данным, меньшие показатели энергопотребления и теплообразования, большую надежность (особенно это касается  корпоративных моделей, рис. 2).

Рис. 2.  Business SSD и Enterprise SSD

Переход на флэш-память 3D NAND позволил еще больше повысить надежность и увеличить ресурс SSD. Однако, как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флэш-память нового типа, получившую наименование 3D XPoint. Эта новейшая разработка, как и флэш-память типа NAND, и как флэш-память 3D NAND, позволяет выпускать твердотельные накопители, обеспечивающие энергонезависимое хранение программ и данных. Но достигается это уже на другом, более высоком уровне возможностей устройств и подсистем хранения информации.

Компания Intel не раскрывает подробностей принципов работы флэш-памяти 3D XPoint, что, конечно, не снижает ее достоинств. Завеса тайны объясняется коммерческими интересами разработчика, не заинтересованного в появлении конкурентов. Тем не менее, кое-какая информация об архитектуре и возможностях флэш-памяти 3D XPoint (рис. 3), раскрытая в ряде фирменных презентаций, все-таки просочилась за пределы исследовательских лабораторий и производственных помещений. Проанализировав доступные документы, некоторые независимые эксперты утверждают, что работа флэш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов применяемых полупроводниковых материалов. Результатом этих переходов является изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.

Рис. 3.  Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint

Созданные на основе флэш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями (рис. 4), при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD. Это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных (рис. 5 и рис. 6).

Рис. 4.  Intel Optane среди устройств хранения программ и данных

Рис. 5.  Классическая иерархия памяти и систем хранения информации

Рис. 6.  Новая иерархия памяти и систем хранения информации

В следующей части  описана Enterprise модель SSD семейства Intel Optane.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Основные параметры DCD-2500NE в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры DCD-2500NE 

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

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Евгений Рудометов 
 

Сверхкомпактные накопители, созданные на основе флэш-памяти, продолжают теснить традиционные устройства хранения информации. Это стало возможным благодаря быстрому совершенствованию соответствующих полупроводниковых технологий. Это обеспечивает не только появление микросхем флэш-памяти значительной емкости и высокого быстродействия, но обеспечивает и быстрое снижение цены хранения единицы информации. Как результат, появились миниатюрные устройства с очень высокой емкостью, достаточной для хранения большого числа системных и мультимедийных файлов, размеры которых часто исчисляются в гигабайтах. Для записи и хранения таких объемов требуются соответствующие модели накопителей.

В качестве примера компактных и высокоемких накопителей информации, созданных на основе микросхем флэш-памяти, можно привести USB-накопители линейки ROCKET DARK, предлагаемые рынку компанией Mirex. Накопители предназначены для хранения информации и оперативного обмена данными с устройствами, оснащенными скоростным портом USB 3.0. Полностью соответствуют стандарту SuperSpeed USB 3.0. Совместимы с любым оборудованием, поддерживающим интерфейс передачи данных USB более ранних версий (2.0 и ниже). Для корректной работы не требуют установки специального программного обеспечения.

Необходимо отметить, что в настоящее время в каталоге Mirex присутствуют две модели накопителей линейки ROCKET DARK (серия COSMO flash), имеющие одинаковый дизайн, но отличающиеся значениями информационного объема. При этом старшим представителем является модель с объемом 64 Гбайт.

На рис. 1 представлен внешний вид накопителя Mirex ROCKET DARK 64 Гбайт (ROCKET 64GB), помещенного в герметичную пластиковую упаковку. Основные параметры моделей накопителей данной линейки приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Накопитель ROCKET 64GB в пластиковой упаковке

Таблица 1.  Основные характеристики моделей  ROCKET DARK

Электронная начинка накопителя ROCKET 64GB помещена в металлический корпус. Встроенный разъем USB 3.0 традиционно защищен съемным колпачком.

Внешний вид накопителя ROCKET 64GB представлен на рис. 2.

Рис. 2.  Накопитель ROCKET 64GB

Остается отметить, что измерение веса накопителя ROCKET 64GB показало значение 16 г (точность измерения составила ±1 г). Что же касается реальных емкостных и скоростных характеристик накопителя ROCKET 64GB, то они были оценены в процессе тестирования данного изделия.

О результатах тестирования накопителя ROCKET 64GB —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Как было отмечено ранее, семейство моделей внешних накопителей Backup Plus предлагает новые функции для защиты, совместного использования и хранения практически любого медиаконтента пользователей стационарных и мобильных компьютеров. В частности, внешние накопители обеспечивают сохранение информации из облака и социальных сетей, а также быстрое размещение медиаконтента в этих средах. 

Для выполнения указанных задач изделия семейства внешних накопителей Backup Plus для настольных систем, созданных на основе 3,5-дюймовых жестких дисков, поставляются со специальным программным обеспечением (ПО) Seagate Dashboard. Кстати, это ПО является аналогом ПО мобильных жестких дисков Backup Plus, например, Seagate Buckup Plus 1 Тбайт (модель STBU1000200).

Данное программное обеспечение предоставляет пользователям указанных жестких дисков удобную работу «в один клик» с резервными копиями.

Доступные для пользователей аппаратно-программные средства обеспечивают:

• простейшую установку,
• резервное копирование медиаконтента,
• возможность сохранения медиаконтента из облака и социальных сетей,
• возможность публикации медиаконтента  в  облаке  и  социальных сетях.

Примеры работы Seagate Dashboard приведены на рис. 3 и рис. 4.
     

Рис. 3.  Панель Seagate Dashboard с функциями Protect, Share, Save
      

Рис. 4.  Панель Seagate Dashboard, определяющая доступ к сетевым ресурсам
       

С помощью функции Protect можно выполнить резервное копирование одним щелчком или установить расписание для локального резервного копирования с собственными настройками.

С помощью функции Save можно создать резервную копию медиаконтента, хранящегося в социальных сетях.

Функция Share позволяет “вывешивать” в социальные сети с компьютера много файлов за один раз.

Состав программных модулей приведен на рис. 5.
    

Рис. 5.  Компоненты программного обеспечения, установленного на накопитель
      

Требования к компьютерым системам:

• Операционная система Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3 (32- и 64-разрядные версии), а также операционная система Mac OS X 10.6 или более поздняя версия,
• Порт SuperSpeed USB 3.0 (необходим для передачи данных через интерфейс USB 3.0, до 5 Гбит/с; обладает обратной совместимостью с портами USB 2.0 на скоростях USB 2.0, ограниченных максимальным значением 480 Мбит/с).

В следующей части  данной статьи рассмотрены тестовый компьютер и некоторые вопросы оценки информационной емкости внешнего накопителя Seagate Buckup Plus Desk 3 Тбайт (модель STCA3000200).
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Кроме указанных типов, ассоциация SDA стандартизировала новейшие флэш-карточки SDXC, чьи информационные возможности существенно превышают SD/SDHC.

Информационный диапазон новых сменных носителей простирается до 2 Тбайт, что существенно выше аналогичных параметров карточек флэш-памяти предшествующих стандартов, для которых максимальные значения информационной емкости составляют следующие значения:

• для карточек SD       —    2 Гбайт (FAT16) и 4 Гбайт (SD Spec Ver. 1.1, FAT32),
• для карточек SDHC  —  32 Гбайт (SD Spec Ver. 2.0, FAT32).

Совместимость карточек SD, SDHC, SDXC и и их использующих устройств иллюстрирует схема на рис. 7.

Рис. 7.  Совместимость флэш-карточек SD, SDHC и устройств 

В заключение, следует отметить, что кроме сменных носителей, в многочисленных изделиях, рассчитанных на запись и воспроизведение мультимедийной информации, используются и накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Но они относятся уже больше к классу встроенных носителей информации, рассмотрение которых выходит за рамки данной статьи.

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 5 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 5.  Классы флэш-карточек SDHC 

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

Рис. 6.  Совместимость карточек SD, SDHC и устройств 

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

>>    Часть 7  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Прорыв в области разработки и выпуска компактных изделий, предназначенных для мобильной видеозаписи, стал возможен только с заменой информационных носителей на такие типы, которые в своей работе не требуют движущихся частей.

В качестве таких информационных носителей могут выступать компактные карточки флэш-памяти, обеспечивающие, энергонезависимое хранение цифровой информации.

Такие карты обладают сверхкомпактным дизайном и в отличие от кассет с магнитной лентой и оптических дисков не требуют для своего функционирования сложных и дорогих механизмов с движущимися элементами.

Кроме того, карточки флэш-памяти еще и сравнительно энергоэкономичны, что также является значительным преимуществом для мобильных устройств видео/аудио записи. 

Необходимо отметить, что в настоящее время существует несколько типов карточек флэш-памяти, отличающихся как конструктивом, так и стандартами подключения.

Однако самыми распространенными и популярными являются карточки SD (Secure Digital) и их более совершенные модификации SDHC (Secure Digital High Capacity).

В дополнение к ним определенную долю на рынке носителей и устройств видеозаписи заняли также еще более компактные модификации указанных стандартов SD и SDHC. Ими стали карточки microSD и microSDHC.

Емкость серийных карточек в настоящее время для SD уже сравнительно давно достигла предельных уровней, которые для данного стандарта составляют 2 Гбайт (FAT16) и 4 Гбайт (FAT32).

Для карточек стандарта SDHC предельный уровень информационной емкости составляет 32 Гбайт. Кстати, это значение уже существенно больше 14 Гбайт кассет MiniDV 60 и превышает 2,8 Гбайт двухсторонних 8 см оптических дисков DVD-R/-RW.

Необходимо отметить, что карточки флэш-памяти выпускаются разными производителями, имеют разную емкость и разную скорость записи и чтения цифровых данных.

Остается добавить, что малые размеры флэш-карточек делают их чрезвычайно перспективными носителями для записи и последующего воспроизведения (а также и хранения) видео и аудиоинформации.

К сожалению, цена карточек флэш-памяти, если ее сравнивать со стоимостью альтернативных носителей эквивалентного информационного объема, пока еще довольно высока.

Да и качество изображения в большинстве компактных моделей видеокамер, рассчитанных на использование карточек флэш-памяти пока нельзя назвать уж очень высоким, поскольку из экономических соображений сравнительно часто используются низкие значения разрешений.

Кроме того, во многих моделях видеокамер с целью экономии информационного пространства применяются очень высокие коэффициенты сжатия. А это неминуемо ведет к снижению качества видеоизображения.

Да и используемые в недорогих видеокамерах электронные и конструктивные элементы также часто не отличаются очень высоким классом качества. В первую очередь это касается элемнтов оптических систем, часто изготавливаемых из прозрачного пластика, а не из специального оптического стекла.

Все это было направлено на снижение стоимости конечных изделий и повышение эффективности использования информационных носителей, цена которых для первых моделей видеокамер была сравнительно немалой.     

Однако благодаря упехам полупроводниковых технологий цена карточек флэш-памяти быстро снижается (в отдельные периоды времени скорость годового снижения цены была двухкратной и более).

Окончательная же стоимость таких карточек зависит как от емкости, так и от скоростных параметров.

И если емкость старших моделей флэш-карточек распространенных стандартов SD, SDHC и их более компаных модификаций, представленных карточками microSD и microSDHC, уже достигла своего предела, то скоростные параметры продолжают свой рост. 

В следующей части  данной статьи — о скоростных параметрах карт флэш-памяти и о совместимости карт SD, SDHC с сответствующими устройствами. 
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 4.  Примеры 1″ и 2,5″ HDD

Из достоинств таких решений следует отметить следующие характеристики:

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

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

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

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

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Анализируя достоинства MiniDV, необходимо отметить, что запись на магнитную ленту осуществляется сериями наклонных меток посредством миниатюрных магнитных головок, закрепленных на вращающемся барабане. Такой барабан приведен в центре рис. 2, на котором представлен фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV.

Рис. 2.  Фрагмент лентопротяжного механизма видеокамеры MiniDV

Скорость вращения барабана 9000 оборотов в минуту. Лента движется со скоростью 18.8 мм/с в режиме SP и 12.5 мм/с в режиме LP.

Объем информации, записываемой на кассету MiniDV за 60 минут (режим SP), составляет около 14 Гбайт. В режиме же LP информационная емкость увеличивается в полтора раза и достигает примерно 20 Гбайт. Среди сменных носителей данные кассеты обеспечивают очень низкую стоимость хранения информации.

Что же касается особенностей хранения, то следует учитывать, что кассеты с лентой следует оберегать от сильных магнитных полей и хранить при  темрературе 18-25 С и  при постоянной влажности 50-80 %.

Остается добавить, что если аналоговые видеоленты выдерживают несколько десятков перезаписей, то цифровые — до ста и более.

Несмотря на достоинства изделий, основанных на стандарте MiniDV, появились альтернативные технологии записи мультимедийной информации,  потребовавшие соответствующих носителей.

На рис. 3 представлены примеры распространенных, популярных сменных носителей информации. Эти носители широко используются в современных моделях видеокамер.

Рис. 3.  Сменные носители информации: кассета MiniDV, диск DVD, карточки SD и SDHC 

В следующей части  данной статьи — о CD/DVD и о накопителях HDD. 
    

>>    Часть 4  
      

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 
 

В эпоху зарождения массового рынка домашних мультимедийных систем, а она пришлась на последнюю четверть двадцатого века, практически все устройства были аналоговыми. При этом информация записывалась на сравнительно большие носители с магнитной лентой, особенно это касалось видео.

Однако в процессе развития технологий, элементной базы и схемотехнических решений их сменили существенно более компактные варианты устройств и соответствующих носителей.

Как результат этого развития, появились сменные носители информации, которые открыли эру компактных, мобильных видеосистем.

Оценивая ту эпоху и проделанную с тех времен работу, необходимо отметить, что всего каких-то пару десятков лет назад видеомагнитофоны с кассетами VHS казались верхом совершенства и олицетворяли мечту миллионов любителей видео.

Сравнительно большие и часто капризные устройства с кассетами VHS обеспечивали разрешение до 250 строк изображения.

Что же касается принципов работы таких устройств, то запись производилась аналоговым способом на ленту 0,5” (12,65 мм) с помощью двух видеоголовок, расположенных на противоположных концах барабана под углом 180 градусов.

Данный формат предусматривал различные режимы записи воспроизведения: SP, LP, EP. При этом для стандарта PAL были предусмотрены скорости 23,39 мм/c (стандартная, SP) и 11,695 мм/с (долгоиграющая, longplay — LP), а для стандарта NTSC — 11,12 мм/c (EP).

Развитием стандарта VHS стали кассеты Super VHS (S-VHS). Они обеспечивали более высокое качество изображения, достигавшего почти 400 строк, что являлось большим достижением для того переода времени, учитывая возможности тех технологий, элементной базы и схемотехники.

Как вполне логичный результат развития, на основе аналоговых форматов, предусматривающих использование сравнительно больших кассет, был специально разработан вариант для компактных систем. Он получил наименование VHS-C и стал применяться для соответствующих аналоговых видеокамер.

Сравнительно компактные размеры кассет и устройств VHS-C позволили открыть эру мобильных систем в области видеозаписи.

Как альтернативу достижениям конкурентов, фирма SONY разработала формат Video-8. Фактически он  являлся во многом повторением формата VHS.

Отличительной же особенностью Video-8 стала ширина магнитной ленты. Уменьшение ее до 8 мм позволило уменьшить размер и самой видеокассеты. Качество же видеоизображения соответствовало стандарту VHS.

Небольшие габариты кассеты Video-8 позволили выпустить серию компактных видеокамер — камкордеров (от англ. camcorder), получивших наименование Handycam.

А несколько позже был выпущен еще более совершенный формат Hi-8. Ширина ленты была та же, что и у Video-8. Этот формат имел много общего с S-VHS.

Остается добавить, что аналоговые форматы оставались массовыми долгое время. Однако они обладали рядом серьезных недостатков:

• низкое качество записи, особенно при перезаписи,
• постепенное снижение качества при многократном воспроизведении,
• ограниченный срок хранения записанного материала  и  т. п.

Избавиться от указанных проблем можно было только переходом на цифровые способы записи.

Основными преимуществами цифровой записи являются:

• отсутствие потери качества при многократной перезаписи, например, десятая копия полностью совпадает с оригиналом,
• долговечность сохранения информации, ограниченная только сроками «жизни» носителя.

Важной вехой в становлении рынка компактных цифровых видеокамер стал формат Digital-8, предусматривающий конструктивную совместимость с аналоговыми кассетами форматов Video-8 и Hi-8. Однако благодаря новым технологиям были созданы высококачественные миниатюрные компоненты. Дополненные соответствующими носителями, они позволили уменьшить габариты видеоустройств. В первую очередь это касается видеокамер.

Значительную роль в становлении рынка устройств, обеспечивающих запись видеоинформации, обеспечила разработка стандарта DV, бытовым вариантом реализации которого стали кассеты MiniDV.

В следующей части  данной статьи — о MiniDV. 
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В дополнение к перечисленному в передыдущих частях данной статьи необходимо отметить, что все приведенные в качестве примера материнские платы Gigsbyte шестой серии еще имеют в своем составе:

• по 4 слота слота DIMM для модулей оперативной памяти DDR3,
• восьмиканальные аудиокодеки,
• сетевые контроллеры PCI-E Gigabit Ethernet.

Остается добавить, что материнские платы шестой серии обеспечивают не только поддержку процессоров, выполненных по микроархитектуре Sandy Bridge в стандарте LGA1155. Они еще и предоставляют возможность реализации потенциала производительности новых процессоров и поддерживающих их чипсетов.

А если сравнить архитектуру приведенных в качестве примера материнских плат шестой серии с изделиями той же группы, но созданными на основе чипсета Intel P55, то можно обратить внимание, что решения часто использованы разные. Это во многом объясняется особенностями интеловских чипсетов шестой серии, сменивших чипсеты пятой серии.

В заключение следует отметить, что описанные модели представляют лишь небольшую часть очередного семейства материнских плат, основой которых послужила шестая серия чипсетов Intel.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Среди ключевых особенностей материнских плат шестой серии необходимо отметить наличие в их архитектуре контроллеров скоростных интерфейсов, например:

• контроллер SATA 6 Гбит/с, встроенный в чипсет,
• контроллер SuperSpeed USB 3.0, реализованный с помощью специализированной микросхемы.

Среди других особенностей архитектуры материнских плат шестой серии следует отметить еще и такие оригинальные и полезные в использовании компьютерных систем разработки, как:

• дизайн и функции GIGABYTE 3x USB Powe и On/Off Charge, которые обеспечивают ускоренную зарядку аккумуляторов портативных устройств iPhone, iPad и iPod компании Apple средствами специально предназначенных для этих целей USB-портов,
• средства реализации режима CrossFireX, позволяющего достичь максимальной производительности видеоподсистемы за счет использования нескольких видеоадаптеров, одновременно обрабатывающих каждый видеокадр,
• запатентованная технология GIGABYTE DualBIOS, обеспечивающая за счет использования резервной микросхемы с микрокодом (прошивки) BIOS высокий уровень защиты от различных сбоев и вирусных атак, сопровождающихся искажением микрокода BIOS основного чипа.

Остается добавить, что все модели материнских плат данной серии выполнены с реализацией специальной фирменной конструкторской разработки (технологии) GIGABYTE Ultra Durable 3, обеспечивающей стабильную работу системы в играх, в работах со сложной видеообработкой и других ресурсоемких приложениях.

В дополнение к этому модель GA-H67MA-UD2H, выполненная в стандарте форм-фактора MicroATX, поддерживает встроенную графику Intel HD Graphics и цифровые интерфейсы HDMI/DVI/DisplayPort, открывающие доступ пользователей компьютеров к видеоконтенту высокого разрешения.

Об архитектуре материнских плат массового уровня, созданных на основе интеловских чипсетов шестой серии, можно судить по рис. 5, на котором приведена архитектура модели GA-P67A-UD3R.

 Рис. 5.  Архитектура материнской платы GA-P67A-UD3R

Оценивая приведенную в качестве примера архитектуру материнской платы GA-P67A-UD3R, необходимо отметить, что инженеры Gigabyte не ограничились возможностями, предоставляемыми микросхемой однокомпонентного чипсета. Для расширения функциональных возможностей своих изделий они, как и в предшествующих моделях, использовали многочисленные чипы сторонних производителей.

В результате реализованных разработок указанная материнская плата GA-P67A-UD3R обрела большое количество дополнительных функций.

Не забыта была и видеоподсистема, для расширения возможностей которой конструкторы традиционно использовали Switch — переключатель доступных конструкторам линий скоростной передачи данных микросхемы однокомпонентного чипсета. Это позволило получить дополнительный видеослот для поддержки режима CrossFireX, обеспечивающего одновременную работу двух подключенных к материнской плате видеоадаптеров (видеокарт).

Cледующая часть  является заключительной частью данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реагируя на ожидаемые изменения в номенклатуре процессоров, компания Gigabyte анонсировала ряд новейших моделей материнских плат, выполненных на перспективных чипсетах шестой серии, разработанных и предлагаемых компанией Intel для поддержки процессоров с микроархитектурой Sandy Bridge.

В качестве примера материнских плат шестой серии, созданных и выпущенных компанией Gigabyte, можно привести модели среднего сегмента:

• GA-P67A-UD3R   (рис. 2),
• GA-P67A-UD3      (рис. 3),
• GA-H67MA-UD2H (рис. 4).

Рис. 2.  Материнская плата GA-P67A-UD3R

Рис. 3.  Материнская плата GA-P67A-UD3

Рис. 4.  Материнская плата GA-H67MA-UD2H

В данных материнских платах с помощью интеловских чипсетов шестой серии, дополненных специализированными микросхемами, реализован широкий набор отраслевых и фирменных инноваций.

Более подробно об инновациях в материнских платах шестой серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В настоящее время наиболее популярными и массовыми продуктами являются материнские платы среднего уровня.

Соответствующие массовые модели, ориентированные на поддержку процессоров Intel, создаются на основе популярных наборов микросхем системной логики (чипсетов) Intel G41, P55, H55 и чипсетов для высокоэкономичных процессоров Intel Atom. Эти платы характеризуются оптимальным для большинства задач набором функциональных возможностей и сравнительно невысокой ценой.

Наиболее же производительные модели материнских плат для процессоров Intel создаются на основе чипсетов на Intel X58 и P55. Такие платы ориентированы на сравнительно сложные задачи, решаемые за минимальное время. Кроме того, платы данной группы оптимальны для динамичных игр с максимально высокой реалистичностью выводимого изображения.

Нижний уровень материнских плат для процессоров этого же производителя представлен бюджетными моделями на основе чипсетов Intel G31 и G41.

Что же касается процессоров AMD, то, конечно, и для них выпускаются соответствующие модели материнских плат:

• массовые модели для процессоров AMD представлены материнскими платами на базе чипсетов AMD 880G, 870 и 770,
• производительные — на AMD 890FX, 890GX, 890X, 
• бюджетные — AMD 760G, 740G.

И хотя компьютеры с процессорами AMD и платами, созданными на базе соответствующих чипсетов, пользуются заслуженной популярностью, необходимо отметить, что лидером настольных решений являются все-таки решения, ориентированные на процессоры Intel. Эта компания не только удерживает лидирующую роль среди производителей данных важнейших компонентов, но и с завидной регулярностью осуществляет обновление моделей и поддерживающих их наборов микросхем системной логики.

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

Она предусматривает переход на новые микроархитектуры по четным годам и на новые технологии по нечетным, то есть смена микроархитектур и смена технологий осуществляется каждые два года.

Остается добавить, что каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство сначала отрабатывается на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Графическое представление концепции Tick-Tock приведено на рис. 1.

Рис. 1.  Концепция Tick-Tock

Очередной шаг в модификации внутренних структур процессоров — модели с очередным ядром, созданным по технологии 32 нм на основе микроархитектуры, получившей наименование Sandy Bridge.

Одновременно с этим событием осуществляется выпуск наборов специализированных микросхем поддержки, известных как чипсеты шестой серии.

Данные чипсеты ориентированы на поддержку новых процессоров, выполненных в стандарте LGA1155, который сменил стандарт LGA1156 ранее созданных моделей процессоров предыдущей разработки.

Оценивая достоинсва и перспективы процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что изделия стандарта LGA1155 являются несовместимыми с материнскими платами, созданными под предыдущие процессоры стандарта LGA1156.

Реагируя на изменения в номенклатуре процессоров компания Gigabyte анонсировала ряд моделей материнских плат, созданных на чипсетах шестой серии — материнских платах шестой серии.

Более подробно о материнских платах шестой серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

А теперь кратко об основных параметрах референсного смартфона, созданного на основе платфомы Medfield, и о реализованных перспективных технологиях и функциональных возможностях данного устройства.

Объем встроенной оперативной памяти — 1 Гбайт LP-DDR2, флэш-памяти — 16 Гбайт. Имеется еще и слот microSD.

В качестве операционной системы используется Andriod, но могут применяться и ОС Meego, и Tizen, а также и соответствующие варианты Windows.

Важно, что в Medfield реализована поддержка перспективных для мобильных устройств технологий. Это нашло свое отражение и в функциональных возможностях платформы, а через нее — и в изделиях,созданных на основе данной платформы.

К достоинствам представленной платформы и референсного смартфона относятся поддержка встроенных средств видео, а также ряда перспективных технологий, включая, например, WiDi и NFC.

Продемонстрированный прототип смартфона на базе Medfield имеет 4-дюймовый экран типа Super TFT, представленный улучшенной TN-матрицей и дополненный защитным стеклом Gorilla Glass. Разрешение экрана — 1024 х 600.

Возможен вывод изображения сразу на три внешних экрана, для чего в конструкции усройства предусмотрен интерфейс HDMI с HDCP.

А еще референсный смартфон, созданный на основе платфомы Medfield, имеет в своем составе две цифровые камеры:

• основная — 8 Мп (рекомендовано в серийных устройствах — 16-24 Мп),
• дополнительная (фронтальная) — 1,2 (рекомендовано в серийных устройствах — 2 Мп).

Поддерживается автоматические фокус, экспозицию, баланс белого. Утверждается, что имеется возможность снимать серии изображений с очень высоким темпом, например, изображения с разрешением 16 Мп со скоростью 15 кадров в секунду (при использовании камеры 16 Мп).

А еще встроенные в состав референсного смартфона средства позволяют создавать и/или декодировать видеофильмы высокого качества, включая стандарты HD (до 1080p при 30 кадрах в секунду).

Как уже отмечалось выше, в устройстве обеспечена и поддержка WiDi.

Здесь следует напомнить, что WiDi — это технология беспроводной передачи видеоизображений на совместимые устройства отображения видеоинформации.

Данная технология, реализованная соответствующими средствами референсного смартфона, обеспечивает передачу статических и динамические видеоизображений, включая потоковое видео, по беспроводному каналу на телевизор, совместимый с WiDi.

Пример меню референсного смартфона, выведенное с помощью WiDi на телевизор

Интересна и технология NFC (Near Field Communication — коммуникация ближнего поля).

Данная технология согласно утвержденным стандартам обеспечивает беспроводную высокочастотную связь малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на небольшм расстоянии: обычно в пределах 10 сантиметров.

Используя возможности реализованной в референсном смартфоне технологии NFC, специалисты Intel продемонстрировали и нетрадиционные функции: определили число оставшихся поездок на карте московского Метрополитена.  

И конечно, используемый в референсном смартфоне сравнительно производительный процессор поддерживает игровые возможности изделия, что и было продемонстрировано специалистами Intel в процессе упомянутой презентации.

В следующей части  данной статьи — краткое заключение.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

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

Эволюция технологий и чипов

Все это позволит:

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

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

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

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

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

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

Референсный смартфон на платформе Medfield

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

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

Основные компоненты Medfield

Вычислительная часть Medfield построена по одноядерной схеме.

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

Потребляемая мощность зависит от вычислительной нагрузки:

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

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

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

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

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

Некоторые подробности о технологиях —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2