Евгений Рудометов 

 >>    Часть 1

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L оснащен 27-дюймовым экраном разрешением 1920 х 1080 пикселей. В изделии используется жидкокристаллическая (ЖК) матрица с быстрым откликом. Она гарантирует естественную цветопередачу без появления искажений и полный охват цветов. Светодиодная (LED) подсветка обеспечивает высокую яркость. Яркость дисплея — до 330 кд/м², контрастность изображения — до 1000:1 (динамическая контрастность — до 1 000 000 : 1). Широкие углы обзора матрицы гарантируют качественную картинку практически под любым углом, что обеспечивает хорошую видимость из любого угла комнаты. Матовая поверхность экрана исключает возникновение бликов. Глубина цвета — 8 бит.

Время отклика достигает 1 мс, частота обновления кадров в случае необходимости может быть увеличена до 165 Гц. Это обеспечивает четкость изображения в динамических  сценах без разрывов и смазывания (рис.4). Используемая высокоскоростная матрица позволяет эффективно использовать монитор в различных игровых сценариях. Ускоренное обновление картинки позволяет не только быстрее целиться, но и видеть соперника раньше, что может стать преимуществом в играх. Данный монитор подходит для игроков высокого уровня.

Рис. 4.  Картинки на экране LF27F165L при 60 и 165 Гц
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Реализованная в мониторе LF27F165L технология Adaptive Sync точно координирует частоту FPS и частоту обновления экрана для того, чтобы уменьшить время отклика без сдвигов и разрывов изображения.

Отсутствие ШИМ (ШИМ — широтно-импульсная модуляция), обеспечиваемое за счет использования DC dimming подсветки, обеспечивает высокое качество картинки без мерцания. Это снижает утомляемость и позволяет пользоваться монитором на протяжении длительного времени.

Технология Low Blue Light эффективно уменьшает количество синего света в излучаемом цветовом диапазоне. Это обеспечивает защиту глаз и снижает утомляемость, особенно при длительной работе за монитором. Кроме того, это актуально в условиях низкой освещенности, что характерно для вечернего времени.

Из других особенностей следует упомянуть поддержку технологий AMD FreeSync и Nvidia G-Sync Compatible, увеличение яркости в тенях, экранный прицел, счетчик кадровой частоты, таймер, повышение четкости в движении (вставка черного кадра) и др.

Управление монитором осуществляется пятью клавишами. Они расположены на задней панели монитора вблизи правой грани корпуса монитора (на рис 5 они обозначены красно-желтым контуром). При этом нижняя клавиша — это клавиша включения/выключения устройства. На передней панели монитора, справа внизу, находится индикатор питания. Он синий в режиме работы, красный в режиме ожидания и не горит, когда монитор выключен. С помощью остальных четырех клавиш осуществляется вызов на экран монитора меню выбора активного видеопорта, а также экранное меню установки параметров, определяющих работу монитора.

Что же касается расположения данных клавиш, то выбранное конструкторами монитора решение нельзя назвать удачным, так как настройку режимов монитора приходится осуществлять, по сути, на ощупь. Пожалуй, размещение этих пяти элементов управления на передней панели было бы более комфортным вариантом для пользователей. Еще лучше — настройка средствами компьютера или с помощью пульта дистанционного управления. Однако эти возможности в конструкции данного монитора, увы, не предусмотрены.

Подключение внешних устройств к монитору производится посредством видеопортов. Они расположены в нижнем торце корпуса монитора (рис. 6). Здесь же расположены разъемы аудио и электропитания. Доступ к портам и разъемам облегчается, если убрать съемную, по сути, декоративную пластиковую пластину (она на рис. 5 обозначена желтым контуром). Снимается и устанавливается она легко.

Рис. 5.  Задняя панель монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 6.  Порты и разъемы монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что любой монитор нуждается в достаточном и качественном энергопитании. Необходимое энергопитание монитора LF27F165L осуществляется от сети переменного тока через комплектный адаптер (рис. 1, рис. 7). Этот адаптер рассчитан на работу при входном напряжении 100—240 В, 50/60 Гц. Он обеспечивает на выходе до 48 Вт постоянного тока: напряжение — 12 В, ток — до 4 А. Согласно спецификациям LF27F165L максимальная потребляемая мощность данного монитора в рабочем режиме составляет 45 Вт, а в режиме сна — менее 0,5 Вт, в выключенном состоянии — менее 0,3 Вт.

Рис. 7.  Адаптер питания LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рассматривая особенности архитектуры монитора LF27F165L, необходимо отметить, что встроенных динамиков у монитора нет. Это обстоятельство, конечно, нельзя назвать достоинством указанной модели. Но у данного монитора есть аудиоразъем 3,5 мм (рис. 6). К данному разъему можно подключить аудиогарнитуру, например, Thunderobot H31. Подключение этой или аналогичной модели гарнитуры обеспечивает качественное индивидуальное прослушивание аудиокомпоненты поступающего в монитор сигнала. А любители громкого звука к этому разъему могут подключить активную звуковую колонку или даже внешний усилитель низких частот с соответствующей мощной акустической системой.

Что же касается видеосигнала, то он в монитор LF27F165L подается через соответствующие порты (рис. 6): либо через DisplayPort версии 1.2 (DP 1.2), либо через HDMI версии 1.4. Кстати, для подключения монитора к компьютеру в составе комплекта поставляется 1,5 м кабель DP 1.2. Необходимо отметить, что кабели DP этого стандарта имеют максимальную пропускную способность 17,28 Гбит/с, то есть больше, чем требуется для реализации заявленных характеристик монитора LF27F165L. Такой кабель благодаря значительному запасу по пропускной способности, как показало тестирование, позволяет устойчиво передавать поток 1080р (Full HD) с частотой обновления изображения до 165 Гц.

Рис. 8.  Подключение LF27F165L к компьютеру
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В следующей части  данной статьи — результаты тестирования монитора LF27F165L

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Для сектора игровых мобильных и стационарных компьютерных систем соответствующие варианты мониторов выпускают многие производители. Свои варианты предлагает и такая известная на российском рынке компания, как Haier. В качестве примера можно привести игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L. Данная модель снабжена 27-дюймовой матрицей с разрешением Full HD и частотой обновления изображения до 165 Гц. В дополнение к этому данное изделие обладает расширенным функционалом, существенно увеличивающим возможности геймеров в современных играх.

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L (далее — монитор LF27F165L) поставляется в коробке из плотного картона светло-коричневого цвета (рис. 1). На ее поверхности размещены логотип, наименования бренда и серии, а также традиционные эмблемы условий транспортировки, хранения и утилизации. Данная коробка снабжена небольшой пластиковой ручкой. Это повышает удобство переноски комплекта монитора, особенно учитывая его солидный вес, составляющий почти 10 кг, а также значительные габариты упаковки.

В комплект поставки указанного устройства входят (рис. 1 - рис. 3):

• монитор LF27F165L,
• подставка,
• основание,
• адаптер питания 48 Вт, обеспечивающий на выходе 12 В и ток до 4 А,
• электрический кабель для адаптера с вилкой европейского стандарта,
• кабель Display Port 1,5 м с полноразмерными вилками,
• шпильки для крепления VESA,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 1.  Комплект монитора LF27F165L
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2.  Список компонентов комплекта 

Сборка и подключение игрового монитора LF27F165L осуществляется без использования каких-либо инструментов. Изделие выполнено в безрамочном дизайне (трехсторонний). Подставка и основание, входящие в комплект, обеспечивают устойчивое положение монитора на столе и предусматривают возможность регулировки высоты и изменение угла наклона и поворота. Действительно, конструкция предусматривает регулировку по высоте в диапазоне 90 мм, поворот влево-вправо на 45 градусов, изменение угла наклона от -5 до +15 градусов. Регулируемый стенд монитора позволяет удобно настроить рабочее место под различные сценарии использования. Возможен также поворот экрана на 90 градусов, что позволяет показвать картинки на экране в «портретном режиме». А еще конструкция монитора допускает возможность его фиксации на стене при помощи кронштейна VESA 75 х 75 мм.

Внешний вид монитора приведен на рис. 3, основные параметры представлены в таблице 1.

Рис. 3.  Внешний вид монитора LF27F165L

Таблица 1. Основные технические характеристики
монитора LF27F165L

В следующей части  данной статьи — о технологиях и конструкции монитора

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 
 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Проводная игровая аудиогарнитура H31 (далее — гарнитура H31) поставляется в относительно небольшой картонной коробке (рис. 1). На ее поверхности традиционно размещены логотип, наименования бренда и модели, а также некоторые ее характеристики.

Рис. 1.  Коробка с комплектом гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В состав комплекта входят (рис. 2, рис. 3):

• тщательно упакованная аудиогарнитура H31 (рис. 2),
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 2.  Упакованная гарнитура H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Комплект гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Гарнитура H31 подходит к ноутбукам и десктопам с портами USB 1.1 / USB2.0 / USB 3.0. Подключается к компьютеру через его порт USB. Поддерживается операционными системами Windows XP/Vista/7/8/10/11. С этими операционными системами (ОС) поиск и установка специального драйвера силами пользователя не требуется, так как все необходимые действия выполняются самой ОС.

Внешний вид гарнитуры H31 представлен на рис. 4, основные параметры приведены в таблице 1.

Рис. 4.  Гарнитура H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры гарнитуры H31 

В аппаратно-программных средствах гарнитуры H31 специалисты реализовали технологию виртуального объемного звука 7.1. Эта технология обеспечивает в наушниках «объемный звук, который автоматически отсекает шум и отвлекающие факторы». Это помогает геймеру определить местонахождение противника и повысить шансы на успех в игре.

Для усиления внешнего эффекта они добавили многоцветную динамическую подсветку «Breathing». Эта подсветка, действительно, симпатична и создает особую игровую обстановку.

Адаптивная конструкция гарнитуры H31 имеет плавающее оголовье для комфортной посадки без лишнего давления. При этом звуковые драйверы диаметром 50 мм обеспечивают хороший звук. Дополненные мягкими амбушюрами они обеспечивают комфорт пользователю даже при длительном использовании данного устройства. 

Гарнитура H31 дополнена чувствительным микрофоном с шумоподавлением. Этот микрофон снабжен гибким креплением, благодаря чему можно быстро и удобно настроить его под себя. Остается добавить, что микрофон снабжен внутренним светодиодом, что не только красиво, но и удобно. Особенно удобен подсвеченный микрофон в условиях низкой освещенности.

С элементами гарнитуры H31 можно ознакомиться на рис. 5.

Рис. 5.  Комплект гарнитуры H31
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В заключение необходимо добавить, что пользоваться аудиогарнитурой Thunderobot H31 удобно не только в играх, но и в программных приложениях, работа которых требует голосового общения. В качестве примеров можно привести Skype, Telegram, WhatsApp. С подобными приложениями аудиогарнитуры являются полезными и востребованными инструментами.

Адрес этой статьи:

•  2.  Thunderobot H31: гарнитура для игр. / Rudometov.COM
  https://www.rudometov.com/thunderobot-h31-garnitura-dlya-igr/ 

Сокращенная версия данной статьи: 

• 1.  Игровая гарнитура Thunderobot H31. / “Компьютер Mouse”. 2024, №2, с.9-10

В статье были использованы материалы:

• https://thunderobot.ru

 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 
      

Евгений Рудометов 

 >>    Часть 1

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Дизайн корпуса мыши ML702 — симметричный. Это позволяет успешно пользоваться устройством как правой, так и левой рукой. Материал корпуса мыши — Soft-touch пластик. Цвет подсветки — RGB. Данная модель имеет семь программируемых элементов управления (кнопок). Это позволяет настраивать/перестраивать устройство под конкретные задачи для эффективного их решения.

Передача данных между мышью ML702 и управляемым с ее помощью компьютером осуществляется двумя способами. Первый — беспроводной способ по радиоканалу 2,4 ГГц через комплектный миниатюрный USB-приемник. Второй — проводной способ через комплектный съемный 1,6-метровый кабель USB. При этом к мыши — USB-C, к компьютеру — USB-A с поддержкой USB 2 / USB 3. Максимальная частота опроса USB-шины составляет 1000 Гц.

Производитель сообщает, что мышь ML702 создана на основе чипа Pixart PAW 3104. Этот высокопроизводительный чип, используемый в схемотехнике ряда современных моделей мышей, поддерживает семь уровней настройки оптического разрешения. При этом максимальное значение этого параметра достигает 8000 dpi. Очевидно, что возможность выбора оптимального оптического разрешения повышает возможности и комфорт использования мыши. Очевидно, что использование высоких значений dpi позволяет повысить точность позиционирования курсора. Это важно, например, во многих играх, а также в большинстве графических приложений.

Остается добавить, что переключение уровней разрешения осуществляется с помощью специальной кнопки. Она расположена на верхней поверхности мыши (рис. 2 – рис. 4, рис. 6). Для удобства пользователей эта операция сопровождается соответствующим изменением цвета подсветки. Связь значений DPI и цветов подсветки показана в таблице 2.

Таблица 2. Значения DPI и цвета подсветки 

Конечно, внутренние компоненты мыши требуют адекватного энергопитания, а оно в автономном режиме работы осуществляется от встроенного аккумулятора емкостью 1000 мА*ч. При этом за текущим уровнем заряда можно следить с помощью специального индикатора. Этот индикатор, расположенный на верхней поверхности мыши, представлен четырьмя светодиодами (рис. 4). Анализ показаний очень прост: больше горящих светодиодов — выше уровень текущего заряда.

Рис. 4. Индикаторные светодиоды мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Восполнение энергии аккумулятора осуществляется от порта USB 3 или USB 2 с помощью комплектного кабеля (рис. 1). Этот кабель подключается вилкой USB-A к порту USB 3 / USB 2 компьютера или подходящего зарядного устройства, другим — к мыши, имеющей в переднем торце соответствующий разъем типа USB-C (рис. 5). При этом во время выполнения зарядки встроенного аккумулятора мышью можно пользоваться по ее прямому назначению. Но это производится уже в проводном режиме.

Конечно, для пользователей важно, что возможность использования проводного режима позволяет продолжить игру/работу даже при полном разряде внутреннего аккумулятора.

Рис. 5. Разъем мыши ML702

В следующей части  данной статьи — об управлении энергопотреблением мыши и краткое заключение

 
(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 
 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Со времени разработки первой компьютерной мыши (мышки), созданной и продемонстрированной еще в первой половине шестидесятых годов Дугласом Энгельбартом (Douglas Engelbart), ее многочисленные потомки подверглись многократным модернизациям.

Первая компьютерная мышь
(кликнуть мышью для увеличения картинки) 

В результате эволюции чисто механические и нередко весьма громоздкие и сравнительно массивные варианты мышей были постепенно вытеснены компактными оптическими моделями. Благодаря использованию более совершенных материалов и электронных элементов уменьшился вес данных устройств, конструкторы и дизайнеры сделали их удобнее для выполнения различных компьютерных задач. Но главное — оптические мыши отличаются от своих многочисленных предшественников более высокими показателями надежности, разрешения, точности позиционирования.

Конечно, в процессе эволюции мышей менялись и их интерфейсы. Освоив сначала мегагерцевые, а спустя короткое время и гигагерцевые радиодиапазоны, оптические мыши постепенно стали приобретать автономность, что значительно повысило удобство их использования.

Все это в совокупности с новейшими эргономическими разработками и перспективными технологиями сделали эти компактные устройства управления компьютерами очень удобными и надежными. И это, конечно, способствовало росту их популярности среди многочисленных обладателей мобильных и стационарных компьютерных систем.   

Как пример интересной модели, можно привести игровую мышь Thunderobot ML702. Эта модель представлена рынку игровых аксессуаров компанией Haier, которая уже хорошо известна российским геймерам. Формально эту игровую модель данная компания позиционирует как беспроводную. Однако, как следует из описания этой мыши и подтверждается ее тестированием, по факту она является моделью с двумя интерфейсами. Это, кстати, только расширяет ее функциональность и повышает ее потребительскую ценность в глазах потенциальных пользователей.

Итак, мышь Thunderobot ML702 (далее — мышь ML702) поставляется в небольшой картонной коробке. На ее поверхности традиционно для аксессуаров Thunderobot размещены: изображение логотипа, наименования бренда и модели, а также некоторые характеристики изделия. Внутри этой коробки — пластиковый контейнер с тщательно упакованными компонентами комплекта.

Рис. 1. Коробка с комплектом мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В состав этого комплекта входят (рис. 2):

• мышь ML702,
• USB приемник,
• кабель с вилками USB,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 2. Комплект мыши ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Мышь ML702 поддерживается операционными системами Windows XP/Vista/7/8/10/11. С этими операционными системами (ОС) поиск и установка специального драйвера силами пользователя не требуется, так как все необходимые действия выполняются самой ОС.

Внешний вид мыши ML702 представлен на рис. 3, основные параметры приведены в таблице 1.

Рис. 2. Мышь ML702
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры мыши ML702 

В следующей части  данной статьи — о конструктивных особенностях и некоторых технологиях, реализованных в конструкции мыши ML702

 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L относится к моделям серии Silver Wing (далее — монитор LF27F165L). Снабжен 27-дюймовой матрицей с разрешением Full HD и частотой до 165 Гц, обладает расширенным функционалом. Поставляется в коробке из плотного картона светло-коричневого цвета (рис. 1). В комплект поставки указанного устройства входят (рис. 1):

• монитор LF27F165L
• подставка,
• основание
• адаптер питания 50 Вт,
• электрический кабель для адаптера с вилкой европейского стандарта,
• кабель Display Port,
• шпильки для крепления VESA,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон.

Рис. 1. Комплект монитора LF27F165L

Сборка и подключение игрового монитора LF27F165L осуществляется без использования каких-либо инструментов. Предусмотрена регулировка по высоте в диапазоне 90 мм, поворот влево-вправо возможен на 45 градусов, угол наклона меняется от -5 до +15 градусов.

Внешний вид монитора представлен на рис. 2, основные параметры — в таблице 1. 

Рис. 2. Внешний вид монитора LF27F165L
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные технические характеристики
монитора LF27F165L

Видеосигнал в монитор подается через соответствующие порты: либо через DisplayPort версии 1.2 (DP 1.2), либо через HDMI версии 1.4.

Управление монитором осуществляется пятью клавишами. Они расположены на задней панели монитора вблизи правой грани корпуса монитора. С их помощью включается устройство и может быть вызвано экранные меню выбора активного видеопорта и/или экранного меню установки параметров, определяющих работу монитора.

Исследование монитора LF27F165L осуществлялось с помощью компактной настольной системы Intel NUC8i7INHJA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i7-8565U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 8 Мбайт, тактовая частота — до 4,6 ГГц, TDP — 15 Вт). Видеографика в этой настольной системе предствалена решением на дискретных элементах, представленных Radeon 540X с 2GB GDDR5.

Учитывая распространенность в настольных и мобильных системах HDMI, в экспресс-тестировании монитора LF27F165L был использован сторонний кабель HDMI. 

Как было установлено, начальная частота составляет 60 Гц. Но в соответствующем разделе Windows 10 можно выбрать желаемую частоту.

На рис. 3 приведен скриншот встроенного экранного меню Windows 10, в котором осуществляется выбор и установка значений разрешения и кадровой частоты. Эти параметры определяют работу видеоподсистемы Intel NUC8i7INHJA и, соответственно, монитора LF27F165L.

На рис. 4 — экранное меню монитора LF27F165L с параметрами, определяющих работу монитора LF27F165L. Здесь видно, что в варианте подключения монитора через HDMI кадровая частота составляет 144 Гц, то есть довольно высокая.

Рис. 3. Выбор частотного режима видеоподсистемы
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4. Экранное меню монитора LF27F165L
          (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таким образом, игровой монитор Thunderobot Silver Wing LF27F165L действительно поддерживает высокие частоты. Что касается частоты 165 Гц, то соответствующие эксперименты будут проведены в последующих исследованиях данного монитора.

 
(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Архитектура и основные компоненты

Архитектура ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro основана на процессоре Intel Core i5-13500H (рис. 3).

Этот высокопроизводительный мобильный процессор (CPU) с кодовым наименованием Raptor Lake создан по технологии Intel 7, выпущен в первом квартале 2023 г. В его микроархитектуре присутствует четыре высокопроизводительных P-ядра (Performance cores) и восемь энергоэффективных E-ядер (Efficient cores).

Каждое из P-ядер обеспечивает обработку до двух потоков данных. При этом базовая частота обработки данных составляет 2,6 ГГц. Однако в турборежиме P-ядра способны работать на тактовой частоте до 4,7 ГГц.

Что касается E-ядер, то они работают только в однопоточных режимах. Базовая частота обработки данных этими ядрами составляет 1,9 ГГц, а максимальная частота — до 3,5 ГГц в турборежиме.

Совместная работа высокопроизводительных P-ядер и энергоэффективных E-ядер процессора Intel Core i5-13500H обеспечивает одновременную обработку до 16 потоков данных.

Рис. 3. Основные параметры CPU Intel Core i5-13500H

Конечно, для компьютеров с мобильными процессорами Intel тринадцатого поколения были разработаны соответствующие рекомендации и целый ряд платформ. Среди них есть вариант для H-процессоров 13-го поколения Intel Core i5/i7/i9 (рис. 4), к которым относится Intel Core i5-13500H. Один из таких вариантов и был реализован в архитектуре ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro, созданного на основе современных компонентов. Однако обо всем по-порядку.

Рис. 4. Платформа для систем с CPU Intel Core i5-13500H

Использованный в данном ноутбуке процессор Intel Core i5-13500H снабжен интегрированными в его состав относительно высокопроизводительными видеосредствами. В данном случае это Intel Iris Xe Graphics. Они снабжены исполнительными блоками (EU), способными работать на частоте до 1,45 ГГц (рис. 5), что обеспечивает высокие уровни производительности. Правда, согласно техническому описанию процессора Intel Core i5-13500H указанные сравнительно мощные видеосредства полностью раскрывают свои возможности только в двухканальных конфигурациях подсистемы оперативной памяти (ОЗУ). Однако в одноканальных комплектациях ОЗУ они функционируют и определяются как Intel UHD Graphics (рис. 5).

Оценивая возможности видеоподсистемы рассматриваемого ноутбука, необходимо добавить, что в дополнение к интегрированным видеосредствам процессора в данном мобильном компьютере присутствуют видеосредства на дискретных элементах в лице Nvidia GeForce RTX 4060 Laptop GDDR6 8 Гбайт. Это решение (дата выпуска 22.02.2023 г.) создано на основе чипа AD107. Входящие в состав указанных видеосредств компоненты в лице 3072 ядер, 128-разрядной шины памяти и др. элементов обеспечивают значительно большие уровни производительности по сравнению с Intel Iris Xe Graphics. Особенно сильно преимущество видеосредств на дискретных элементах проявляется, как уже отмечалось, в варианте одноканального ОЗУ, что не позволяет достичь максимальной производительности встроенному в процессор решению.

Рис. 5. Параметры видеосредств Thunderobot 911 Plus G3 Pro
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В зависимости от вычислительной нагрузки у процессора Intel Core i5-13500H, как и у других моделей, меняется уровень энергопотребления и теплообразования (TDP). При этом согласно спецификациям базовый уровень TDP этого процессора составляет 45 Вт. Однако в режимах Turbo уровень TDP на короткое время может повышаться до 95 Вт.

Еще более мощным потребителем энергии (115 Вт согласно описанию и оценкам тестов) являются видеосредства Nvidia GeForce RTX 4060, дополненные чипами видеопамяти. Кстати, результаты тестирования показывают, что данное мобильное решение по производительности практически не уступают родственному настольному варианту с таким же объемом памяти, как в мобильном варианте.

Подсистема оперативной памяти ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro представлена одним модулем SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт. Второй слот свободен. Он зарезервирован для второго модуля ОЗУ. Этот второй модуль в случае необходимости расширения адресного пространства пользователь ноутбука приобретает и устанавливает самостоятельно.

Рис. 6. Параметры ОЗУ

В качестве энергонезависимой памяти используется SSD-накопитель SSSTC CL5-8D512 производства компании SSSTC — Solid State Storage Technology Corporation — дочерняя компания корпорации KIOXIA. Этот накопитель форм-фактора M.2 2280 обладает емкостью 512 Гбайт и подключается к системе через 4 линии PCIe 4.0. Этот накопитель обеспечивает хранение и работу установленной производителем ноутбука операционной системы Windows 11 Pro, а также ряда системных и прикладных программ. На этом же накопителе сохраняются пользовательские программы и данные, например, рабочие документы, файлы аудио и видео, фотографии и т. п.

Остается добавить, что в дополнение к установленному M.2 SSD конструкторы ноутбука предусмотрели возможность установки еще и 2,5-дюймового дополнительного накопителя с интерфейсом SATA. Этот накопитель, как и в случае со вторым модулем ОЗУ, пользователь ноутбука приобретает и устанавливает самостоятельно.

Рис. 7. Параметры SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что высокое энергопотребление комплектующих требует адекватных средств энергопитания. При этом автономное электропитание ноутбука осуществляется от встроенного Li-Pol аккумулятора с высокой энергоемкостью, составляющей 53,35 Вт·ч. В стационарном же режиме — от сети переменного тока через комплектный адаптер (рис. 8, рис. 1), обеспечивающий до 230 Вт выходного тока (20 В и до 11,5 А). Взвешивание этого адаптера показало, что его вес составляет 575 г, сетевого кабеля питания — 124 г, то есть совместно это составляет без малого (1 г) практически 700 г. Учитывая высокое энергопотребление Thunderobot 911 Plus G3 Pro, целесообразно эти компоненты держать всегда под рукой. А в случае необходимости перемещения ноутбука придется носить вместе с ним и эти 700-граммовые компоненты, так как без них время работы данной высокопроизводительной компьютерной системы в случае ресурсозатратных задач, к которым относятся, в частности, многие современные популярные игры, будет, увы, весьма непродолжительным.

Рис. 8. Адаптер электропитания  и  его параметры 
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Внешнее энергопитание ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro от адаптера и проводная связь с внешними периферийными устройствами осуществляется через порты, размещенные по торцам корпуса ноутбука (рис. 2). При этом сзади расположены USB-C, разъем электропитания, Mini DisplayPort 1.4 и HDMI 2.0 (рис. 9, рис. 2).

Рис. 9. Порты задней панели ноутбука

Слева находятся два порта USB-A (один из них USB 2.0) и два аудиоразъема (рис. 10, рис. 2).

Рис. 10. Порты левой панели ноутбука

Справа находятся порты USB-A и RJ-45 (рис. 11, рис. 2).

Рис. 11. Порты левой панели ноутбука

Спереди — индикаторы активности накопителей, состояния сетевого соединения и уровня заряда аккумулятора (рис. 2).

Беспроводную связь обеспечивают контроллеры Wi-Fi 6 (IEEE 802.11 b/g/n/ac/ax) и Bluetooth 5.2.

Ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro снабжен 17,3” дисплеем с матрицей типа AHVA IPS. Этот тип матрицы является воплощением одной из самых передовых технологий. Разработка компании AU Optronics. Является разновидностью IPS. Обладает высокой разрешающей способностью, улучшенными углами обзора, широкой цветовой палитрой, высоким быстродействием. Все это обеспечивает не только очень высокое качество изображения с разрешением Full HD (1920 x 1080), но и частоту обновления 144 Гц, что особенно актуально для современных динамичных программ. Соотношение сторон экрана является стандартным и составляет 16:9. Поверхность экрана матовая, что повышает комфортность работы особенно в условиях наличия ярких внешних источников света.

Традиционно над матрицей расположены два микрофона, веб-камера (1 Mp, 720p) и отверстие светодиода индикации/подсветки (рис. 12).

Рис. 12. Веб-камера, микрофоны, светодиод

Остается добавить, что рамки окружающие матрицу слева и справа очень узкие: всего примерно 7 мм от области изображения до кромки дисплея, визуально они смотрятся даже меньше. Важно, что узкие рамки позволили сделать ноутбук в целом компактнее многих конкурирующих изделий, кстати, при сохранении возможности использования в конструкции ноутбука полноразмерной клавиатуры (рис. 13).

Рис. 13. Клавиатура и тачпад ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Клавиатура (рис. 13) у данного ноутбука мембранного типа, с блоком цифровых клавиш. Размеры основных клавиш составляют 14 х 14 мм, а функциональных — 12,5 х 9 мм. Ход клавиш составляет около полутора миллиметров, срабатывания происходят четко и тихо. Работать за такой клавиатурой удобно. Для большего комфорта клавиши клавиатуры оснащены подсветкой.

Рядом с клавиатурой традиционно расположен большой тачпад (рис. 13). Его размеры составляют 150 х 90 мм. Поверхность гладкая. Тачпад обладает хорошей отзывчивостью и обеспечивает комфортное управление аппаратно-программными средствами данного компьютера.

Акустическая система ноутбука представлена двумя малогабаритными динамиками, которые находятся в нижней части корпуса. Качество звука, правда, среднее. К сожалению, это является неизбежным для малогабаритных излучателей. Но уровень громкости воспроизведения звука довольно высокий и звук воспроизводится без хрипов.

В следующей части  данной статьи — оценки производительности

 
 (создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Китайские бренды существенно укрепили позиции на рынке ноутбуков, в том числе, в игровом сегменте. Одним из них стал бренд Thunderobot, основанный в 2014 году в качестве стартапа Haier Group. После 9 лет активного развития является одним из ведущих брендов игровых компьютеров и аксессуаров. Как результат, более 20 миллионов пользователей выбрали Thunderobot. За короткий период данный бренд смог стать одним из наиболее заметных и популярных игроков на российском рынке. В настоящее время входит в первую тройку поставщиков ноутбуков.

Среди новейших разработок недавно был представлен мощный ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro (комплект JT009R00BRU). Эта модель отличается очень высокой производительностью. Достигнуто это с помощью входящих в ее состав 12-ядерного процессора Intel  13-го поколения, и гибридной видеоподсистемы, состоящей из встроенных в процессор видеосредств Intel Iris Xe Graphics и видеокартой Nvidia GeForce RTX 4060 с GDDR6 8 Гбайт. В дополнение к этому в архитектуре присутствуют подсистема оперативной памяти c SO-DIMM DDR5-4800 16 Гбайт и подсистема энергонезависимой памяти с накопителем M.2 SSD 512 Гбайт, который подключается к системе через 4 линии PCIe 4.0.

Комплект и характеристики

Ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro поставляется в коробке из плотного картона светло-коричневого цвета. Внутри нее находится жесткая картонная коробка с комплектом ноутбука. Эта коробка черного цвета с глянцевым покрытием. На ее поверхности размещены логотип Thunderobot и декоративные надписи, а также традиционные эмблемы условий транспортировки, хранения и утилизации. Качество полиграфического исполнения высокое. Данная коробка также снабжена ручкой для переноски. Это, безусловно, удобно при необходимости транспортировки комплекта. Все выглядит симпатично и солидно.

В комплект поставки указанного устройства входят (рис. 1):

• ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro,
• адаптер питания 230 Вт, обеспечивающий на выходе 20 В и ток до 11,5 А,
• электрический кабель для адаптера с вилкой европейского стандарта,
• краткое руководство пользователя,
• гарантийный талон,
• декоративный стикер,
• винты для фиксации дополнительного 2,5” SSD.

Рис. 1. Комплект ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рабочая панель ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro и его дисплейная часть выполнены из металла, нижняя — из пластика. На крышке расположен выпуклый логотип серии игровых ноутбуков Thunderobot и четыре узких полоски. Данные элементы подсвечиваются синим при включении питания. Благодаря используемым материалам и цвету и выбранной цветовой гаммы покраски следы от пальцев, неизбежно появляющиеся в процессе эксплуатации данного устройства, малозаметны. Модель обладает крупным экраном дисплея, размеры которого по диагонали составляют 17,3 дюйма. Устройство обладает значительными размерами. Его вес составляет согласно спецификациям 2,8 кг (при тестировании — 2787 г). 

Внешний вид ноутбука представлен на рис. 2, основные характеристики — в таблице 1.

Рис. 2. Ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики Thunderobot 911 Plus G3 Pro 

В следующей части  данной статьи — об архитектуре и компонентах

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Ноутбуки

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

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

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

Мобильный компьютер Osborne 1
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

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

Процессор

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

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

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

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

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

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

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

Оперативная память

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

Жесткий диск

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

Экран

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

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

Батарея

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

Клавиатура и указатель

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

Внешние интерфейсы и разъемы

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

В следующей части  данной статьи — примеры моделей ноутбуков начала девяностых
   

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Настольные компьютеры

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

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

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

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

Процессор

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

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

Оперативная память

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

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

Диски

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

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

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

Системная шина

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

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

Приводы и интерфейсы

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

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

Видеосистема

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

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

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

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

Блок питания

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

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

В следующей части  данной статьи — о ноутбуках начала девяностых.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 2 
      

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 2 
  

Примеры модулей

Полупроводниковый модуль Пельтье представляет собой термоэлектрический холодильник, состоящий из последовательно соединенных полупроводников p- и n-типа, образующих p-n- и n-p-переходы. Каждый из таких переходов имеет тепловой контакт с одним из двух радиаторов. В результате прохождения электрического тока определенной полярности образуется перепад температур между радиаторами модуля Пельтье: один радиатор работает как холодильник, другой радиатор нагревается и служит для отвода тепла. Помещенный холодной стороной на поверхность защищаемого им объекта термоэлектрический модуль, работающий на эффекте Пельтье, по сути, работает тепловым насосом. Данный насос перекачивает тепло от этого объекта на  горячую сторону модуля, охлаждаемую воздушным или водяным кулером. Как любой тепловой насос, он описывается формулами термодинамики. Поэтому модули Пельтье могут быть названы не только термоэлектрическими, но и термодинамическими модулями.

На рис. 6 представлен внешний вид типового герметизированного модуля Пельтье.

Рис. 6. Внешний вид герметизированного модуля Пельтье
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Типичный модуль обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. При соответствующем принудительном охлаждении нагревающегося радиатора второй радиатор —холодильник, позволяет достичь отрицательных значений температур. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье (рис. 11), конечно, при обеспечении адекватного их охлаждения. Это позволяет сравнительно простыми, дешевыми и надежными средствами получить значительный перепад температур и обеспечить эффективное охлаждение защищаемых элементов. Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье часто называют активными кулерами Пельтье или просто кулерами Пельтье.

Использование модулей Пельтье в активных кулерах делает их существенно более эффективными, по сравнению со стандартными типами кулеров на основе традиционных радиаторов и вентиляторов. Однако в процессе конструирования и использования кулеров с модулями Пельтье необходимо учитывать ряд специфических особенностей. Эти особенности вытекают из конструкции модулей и принципа их работы, а также архитектуры современных аппаратных средств компьютеров и функциональных возможностей системного и прикладного программного обеспечения.

Очень большое значение играет мощность модуля Пельтье, которая, как правило, зависит от его размера, а также от количества и параметров используемых в его составе пар полупроводников p- и n-типа (рис. 5, рис. 7). Действительно, модуль малой мощности не сможет обеспечить необходимый уровень охлаждения, что приведет к нарушению работоспособности защищаемого электронного элемента, например, процессора вследствие его перегрева. Однако применение модулей слишком большой мощности может вызвать понижение температуры охлаждающего радиатора до уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных цепей: непрерывно образующаяся вода может привести к коротким замыканиям в электронных цепях компьютера. Здесь уместно напомнить, что расстояние между токопроводящими проводниками на современных печатных платах нередко составляет доли миллиметров. Тем не менее, несмотря ни на что, именно мощные модули Пельтье в составе высокопроизводительных кулеров и соответствующие системы дополнительного охлаждения и вентиляции позволили в свое время фирмам KryoTech и AMD в совместных исследованиях разогнать процессоры AMD, созданные по традиционной технологии. В результате применения фирменных решений охлаждения удалось  увеличить частоту работы процессоров почти в 2 раза по сравнению со штатным режимом их функционирования. В результате рынку были предложены  высокопроизводительные системы с процессорами, работающими в форсированных режимах.

Необходимо отметить, что модули Пельтье в процессе своей работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине следует применять не только мощный вентилятор в составе кулера, но и меры для снижения температуры внутри корпуса компьютера для предупреждения перегрева остальных компонентов компьютера. Для этого целесообразно использовать дополнительные вентиляторы в конструктиве корпуса компьютера для обеспечения лучшего теплообмена с окружающей средой вне корпуса.

Важнейшими параметрами модулей являются:  максимальный ток потребления (Imax), максимальное напряжение (Umax), мощность хладообразования (Qc max), максимальный перепад температур (dTmax) между горячей и холодной сторонами, измеренная без нагрузки в вакууме, а также размеры (длина L, ширина W, высота H).

Следует отметить, что системы охлаждения на основе термоэлектрических модулей — модулей Пельтье используются не только в электронных системах, таких как компьютеры. Подобные модули применяются для охлаждения различных высокоточных устройств. Большое значение термоэлектрические модули имеют для науки. В первую очередь это касается экспериментальных исследований, выполняемых в физике, химии, биологии. Примеры серийных полупроводниковых модулей Пельтье, выпускаемых серийно, приведены на рис. 6 – рис. 11.

Рис. 7. Полупроводники p- и n-типа в термоэлектрическом негерметизированном модуле
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8. Пример миниатюрного термоэлектрического модуля
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Пример термоэлектрического модуля специальной формы
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Пример термоэлектрического модуля без одной керамической пластины
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Пример каскадного термоэлектрического модуля
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Информацию о термоэлектрических модулях и созданных на их основе соответствующих кулерах, а также особенностях и результатах их применения можно найти в журналах, книгах и на сайтах в Интернете.

О некоторых особенностях выбора и эксплуатации модулей Пельтье поговорим в следующей статье.

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье?
• Термоэлектрическое охлаждение: где и как использовать модули Пельтье? / IT-Expert. 2022, №10  
• Основы термоэлектрического охлаждения. / Вы и ваш компьютер. 2022, №11, с.19-23 

В статьи были использованы материалы книг:

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

  Виктор  Рудометов 
Евгений  Рудометов 

 >>    Часть 1 
  

Эффект Пельтье

В кулерах Пельтье используется обычный, так называемый термоэлектрический холодильник, действие которого основано на эффекте Пельтье. Данный эффект назван в честь французского часовщика Жана Шарля Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier — французский часовщик и физик, автор трудов по термоэлектричеству, электромагнетизму и метеорологии, 1785‑1845 г.). Сделал свое открытие около двух столетий назад — в 1834 г.

Сам Жан Пельтье не совсем понимал сущность открытого им явления. Истинный смысл данного явления был установлен несколькими годами позже в 1838 году Эмилием Ленцем (Heinrich Friedrich Emil Lenz — российский физик немецкого происхождения, 1804–1865 г.).

В углубление на стыке двух стержней из висмута и сурьмы Ленц поместил каплю воды. При пропускании электрического тока в одном направлении капля воды замерзала. При пропускании тока в противоположном направлении образовавшийся лед таял. Тем самым было установлено, что при прохождении через контакт двух проводников электрического тока меняется температура. Знак данного изменения зависит от направления тока. При этом помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло. Оно получило название тепла Пельтье. А само явление было названо явлением Пельтье (эффектом Пельтье).

Данный эффект по своей сути является обратным по отношению к ранее открытому явлению Зеебека, наблюдаемому в замкнутой электрической цепи, состоящей из разнородных металлов (или полупроводников). Если температуры в местах контактов металлов или полупроводников разные, то в цепи появляется электрический ток. Это явление термоэлектрического тока и было открыто в 1821 году Томасом Зеебеком (Thomas Johann Seebeck — немецкий физик, 1770‑1831 г.).

В отличие от хорошо известного тепла Джоуля-Ленца, которое пропорционально квадрату силы тока, тепло Пельтье пропорционально первой степени силы тока и меняет знак при изменении направления последнего. Тепло Пельтье, как показали экспериментальные исследования, можно выразить формулой:

Q_п = П ×·q,

где q — количество прошедшего электричества (q = I ´ t), П — коэффициент Пельтье, величина которого зависит от природы контактирующих материалов и от их температуры.

Тепло Пельтье Q_п считается положительным, если оно выделяется, и отрицательным, если оно поглощается.

Рис. 1. Схема опыта для измерения тепла Пельтье, Cu — медь, Bi — висмут
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В представленной схеме опыта (рис. 1) измерения тепла Пельтье при одинаковом сопротивлении проводов R (Cu+Bi), опущенных в калориметры, выделится одно и то же джоулево тепло в каждом калориметре, а именно:

Q = R ´ I² ´ t

Тепло Пельтье, напротив, в одном калориметре будет положительно, а в другом отрицательно. В соответствии с данной схемой можно измерить тепло Пельтье и вычислить значения коэффициентов Пельтье для разных пар проводников.

Необходимо отметить, что коэффициент Пельтье находится в существенной зависимости от температуры. Некоторые значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов представлены в таблице 1 (T — температура в градусах Кельвина, П — коэффициент Пельтье). 

Таблица 1. Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов

Коэффициент Пельтье, являющийся важной технической характеристикой материалов, как правило, не измеряется, а вычисляется через коэффициент Томсона:

П = a × T,

где П — коэффициент Пельтье, a — коэффициент Томсона, T — абсолютная температура.

Открытие эффекта Пельтье оказало большое влияние на последующее развитие физики, а в дальнейшем и различных областей техники.

Итак, суть открытого эффекта заключается в следующем: при прохождении электрического тока через контакт двух проводников, сделанных из различных материалов, в зависимости от его направления, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и используемых электрических режимов.

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного метала в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате происходит охлаждение. Более полная теория учитывает изменение не потенциальной энергии при переносе электрона из одного металла в другой, а изменение полной энергии.

Эффект Пельтье, как и многие термоэлектрические явления, выражен особенно сильно в цепях, составленных из полупроводников с электронной (n-тип) и дырочной (p-тип) проводимостью. Такие полупроводники называются, соответственно, полупроводниками с n- и p-тиnами проводимости или просто полупроводниками n- и p-типа.

Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников.

Допустим, электрическое поле имеет такое направление, что электроны в электронном полупроводнике и дырки в дырочном полупроводнике будут двигаться навстречу друг другу. Электрон из свободной зоны электронного полупроводника после прохождения через границу раздела попадает в заполненную зону дырочного полупроводника и там занимает место дырки. В результате такой рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в контакте в виде тепла. Этот процесс иллюстрирует рис. 2.

Рис. 2. Выделение тепла Пельтье в контакте полупроводников n- и p-типа
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В случае изменения направления электрического поля на противоположное, электроны в электронном полупроводнике и дырки в дырочном полупроводнике будут двигаться в противоположные стороны. Дырки, уходящие от границы раздела, будут пополняться в результате образования новых пар при переходах электронов из заполненной зоны дырочного полупроводника в свободную. На образование таких пар требуется энергия, которая поставляется тепловыми колебаниями атомов решетки. Электроны и дырки, образующиеся при рождении таких пар, увлекаются в противоположные стороны электрическим полем. Поэтому пока через контакт идет ток, непрерывно происходит рождение новых пар. В результате в контакте тепло будет поглощаться. Этот процесс иллюстрирует рис. 3.

Рис. 3. Поглощение тепла Пельтье в контакте полупроводников n- и p-типа
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, в зависимости от направления электрического тока через контакт полупроводников разного типа — p-n- и n-p-переходов вследствие взаимодействия зарядов, представленных электронами (n) и дырками (p), рекомбинации и образования пар зарядов энергия (тепло) либо выделяется, либо поглощается. Использование полупроводников p- и n-типа проводимости в термоэлектрических холодильниках иллюстрирует рис. 4.

Рис. 4. Использование полупроводников p- и n-типа в термоэлектрических элементах
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Объединение большого количества пар полупроводников p- и n-типа позволяет создавать охлаждающие элементы — термоэлектрические модули (полупроводниковые модули Пельтье, далее — модули Пельтье) сравнительно большой мощности. Такие модули способны охлаждать объекты со значительными уровнями теплообразования.

Структура полупроводникового термоэлектрического модуля представлена на рис. 5.

Рис. 5. Структура термоэлектрического модуля (полупроводникового модуля Пельтье)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Примеры модулей Пельтье рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 3 
      

Виктор  Рудометов
Евгений  Рудометов

 
Краткое вступление

Эффективная работа электронных компонентов требует адекватных средств охлаждения, обеспечивающих необходимые температурные режимы работы. Обычно такими средствами являются системы, основой которых являются традиционные радиаторы и вентиляторы разных дизайнов, формирующих эффективные кулеры. Надежность и производительность таких средств непрерывно повышаются за счет совершенствования их конструкций, использования новейших технологий и материалов, а также применения в их составе разнообразных датчиков и элементов контроля. Разнообразие тщательно рассчитанных решений позволяет выбрать и интегрировать оптимальные варианты в состав многочисленных компьютерных систем. Это обеспечивают оперативную диагностику и оптимальное управление с наибольшей эффективностью при обеспечении оптимальных температурных режимов эксплуатации компьютерных элементов, повышает надежность и удлиняет сроки безаварийной работы защищаемых электронных систем.

Несмотря на то, что параметры традиционных кулеров непрерывно улучшаются, среди конструктов имеются сторонники альтернативных средств охлаждения электронных элементов. Они считают, что к перспективным средствам относятся кулеры с полупроводниковыми термоэлектрическими модулями. Интерес к таким изделиям периодически увеличивается у многих пользователей компьютеров, которых по какой-либо причине не устраивают традиционные решения.

Работа темоэлектрических модулей – модулей Пельтье основана на эффекте Пельтье, открытом еще в 1834 г. Жаном Шарлем Пельтье (Jean-Charles Athanase Peltier, 1785‑1845).

Жан Шарль Пельтье (Википедия)
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

В настоящее время термоэлектрический модуль — это уже не массив биметаллических соединений, а набор специальных полупроводниковых термоэлектрических элементов. Подобные средства успешно применяются в различных областях науки и техники.

В шестидесятых и семидесятых годах отечественной (и зарубежной) промышленностью предпринимались неоднократные попытки выпуска бытовых малогабаритных холодильников, работа которых была основана на эффекте Пельтье в биметаллах и полупроводниках. Несовершенство существовавших в то время полупроводниковых технологий, недостаточная культура производства, низкие значения коэффициента полезного действия и высокие показатели себестоимости и отпускных цен не позволили тогда подобным устройствам покинуть научно-исследовательские лабораторииения, чтобы стать массовыми бытовыми изделиями.

Однако эффект Пельтье и соответствующие термоэлектрические модули не остались уделом только ученых. В процессе совершенствования технологий и производств многие негативные явления удалось существенно ослабить. В результате этих усилий были созданы высокоэффективные и надежные полупроводниковые модули. Они нашли применение в самых разных сферах науки и техники, а спустя некоторое время и в бытовых компактных устройствах.

В последние годы данные модули, работа которых основана на эффекте Пельтье, стали активно использовать для охлаждения разнообразных электронных компонентов компьютеров. Их, в частности, стали применять для охлаждения производительных процессоров, работа которых сопровождается высоким уровнем тепловыделения.

Благодаря своим уникальным тепловым и эксплуатационным свойствам устройства, созданные на основе термоэлектрических модулей — модулей Пельтье, позволяют достичь необходимого уровня охлаждения компьютерных элементов без особых технических трудностей и финансовых затрат. Как кулеры электронных компонентов, данные средства поддержки необходимых температурных режимов являются чрезвычайно перспективными. Действительно, они компактны, удобны, надежны и обладают высокой эффективностью работы.

Особенно большой интерес полупроводниковые кулеры представляют в качестве средств, обеспечивающих интенсивное охлаждение в компьютерных системах, элементы которых, установлены и эксплуатируются в форсированных режимах оверклокинга (overclocking — разгон — работа чипов при экстремально высоких тактовых частотах, обычно это сопровождается соответствующим повышением напряжения питания, чипы в таких режимах требуют интенсивного охлаждения). Однако работа компьютерных компонентов в подобных режимах отличается значительным тепловыделением и нередко находится на пределе возможностей компьютерных архитектур, а также существующих и используемых микроэлектронных технологий.

Нередко энтузиасты устанавливают рекорды производительности процессоров, охлаждая их сухим льдом (твердой углекислотой) или жидким азотом. Хотя эти методы весьма эффективны, они неудобны в условиях длительной работы компьютеров.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Альтернативным вариантом являются системы с кулерами, в состав которых входят модули Пельтье. Такие решения много удобнее, они способны длительное время обеспечивать температурные режимы работы защищаемых элементов значительно ниже температуры окружающей среды. Конечно, это достижимо только в случае корректного выбора и использования средств охлаждения с модулями Пельтье.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Эффект Пельтье и теоретические основы работы полупроводниковых модулей, созданных на основе этого эффекта, днтально рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 

Часть 2

Как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флеш-память нового типа. Эта память получила наименование 3D XPoint (рис. 7).

Рис. 7. Технология 3D XPoint
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данная разработка, как и ранее описанная, 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. Проанализировав доступные документы, независимые эксперты сделали вывод, что работа флеш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов в применяемых полупроводниковых материалах. Результатом этих фазовых переходов является устойчивое изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.

Созданные на основе флеш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями. При этом данные накопители значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее SSD, созданных на основе традиционных технологий. А еще SSD с флеш-памятью 3D XPoint обладают более высокими скоростными возможностями и обеспечивают побайтную адресацию. В качестве примера можно привести высокопроизводительные накопители семейства Intel Optane SSD DC P4800X, выпущенные в вариантах карт расширения PCI Express (рис. 8), а также в 2,5-дюймовом исполнении с интерфейсом U.2.

Рис. 8. Intel Optane SSD DC P4800X
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Выпущенные серверные 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. Так, например, по сравнению с традиционными SSD задержки доступа существенно меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства, предназначенные для центров обработки данных и высокопроизводительных облачных платформ, в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз.

Несмотря на высочайшие параметры накопителей семейства Intel Optane SSD DC P4800X, им на смену уже пришли еще более совершенные модели в лице изделий семейства Intel Optane SSD DC P5800X.

Остается добавить, что такие накопители оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки. А еще они обладают очень высокими ресурсами перезаписи, хранят информацию практически неограниченное время и не теряют ее при обесточивании накопителей. Все это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных и расширить их функциональные возможности.

Главным же недостатком твердотельных накопителей Intel Optane SSD является высокая цена. Однако, как ожидается, цена будет снижаться по мере совершенствования 3D XPoint или будущих подобных технологий, а также соответствующих архитектур созданных на их основе накопителей.

Вряд ли и эти твердотельные накопители являются идеальными средствами записи, чтения и хранения информации, но, как говорится, процесс идет. Ждем новых открытий, новых материалов и технологий, новых архитектур и изделий. И кое-что действительно уже появляется, например, многослойные оптические кварцевые диски с емкостью более 100 Тбайт и лазерной записью/чтением, а также, как утверждают их создатели, временем хранения более 1000 лет. А еще ведутся интенсивные исследования в области хранения информации в цепочках ДНК и т. п. Но это в будущем, а пока жесткие магнитные диски и накопители, созданные на основе флеш-памяти, стемительно совершенствуются, что обеспечивает стремительный рост их информационной емкости. В любом случае можно не сомневаться, что будущее будет очень интересным!

>>    Часть 1 

Сокращенные версии статьи: 

• Можно ли долго хранить данные на SSD? 
• Можно ли долго хранить данные на SSD? / IT-Expert. 2022, №6 
• Накопители: SSD – оптимальный? / Вы и ваш компьютер. 2022, №8, с.19-22

Евгений Рудометов 

Часть 1

 
Для потребительского и корпоративного секторов выпускаются SSD в разных дизайнах. Наибольшее распространение получили форм-факторы: 2,5”, M.2, карты PCI Express. Кроме того, на рынке есть накопители, предлагаемые в вариантах наборов и даже однокристальных чипов. Примеры моделей SSD в форм-факторах 2,5” и M.2 приведены на рис. 4.

Рис. 4. 2,5” SSD и M.2 SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данный тип накопителей заметно ускоряет работу дисковых подсистем настольных и мобильных компьютеров. Так, например, время доступа у SSD составляет менее 1 мс. Конечно, скорости считывания и записи цифровой информации зависят от особенностей интерфейса, но практически всегда превышают аналогичные параметры HDD. Более того, в случае лучших моделей SSD они в десятки раз выше аналогичных параметров HDD.

Высокие параметры обеспечили популярность твердотельных накопителей, хотя по такому параметру, как «стоимость за 1 Гбайт» они все еще заметно уступают классическим жестким дискам. Однако SSD практически «не боятся» вибраций и ударных нагрузок, потребляют меньше энергии, как правило, более надежны и лучше переносят повышенные температуры, и они более технологичны в производстве, чем HDD. Правда, как выясняется, SSD (и USB-флэш-накопители, и карты, и чипы) имеют ограниченный ресурс записи/перезаписи/стирания (далее — ресурс записи) информации из-за постепенной деградации полупроводников. При этом чем больше битов «упаковывается» в каждой ячейке за счет многоуровневого способа, тем больше общая информационная емкость изделия и ниже его цена. Но с ростом плотности битов в ячейках уменьшается ресурс записи данных, а, следовательно, и всего накопителя, что ориентирует отрасль на выпуск накопителей с многоуровневыми ячейками TLC и QLC, а в перспективе — на еще более плотные варианты.

Справедливости ради следует отметить, что во второй половине 2022 года производители стали постепенно отказываться от выпуска моделей, основанных на QLC-памяти. Снижение цен на TLC 3D NAND привело к тому, что экономия, достигаемая при выборе четырехбитовой памяти в ущерб производительности и надежности, стала в абсолютном выражении совсем незначительной. Однако многие эксперты считают, что не следует думать, что QLC SSD покидают рынок навсегда, и данный тренд может вскоре измениться.

Основные характеристики многоуровневых ячеек представлены на рис. 5 (P/E Cycles — Program/Erase Cycles — циклы программирования/стирания — циклы записей/стирания и последующей записи — является количественной характеристикой выносливости).

Рис. 5. Параметры многоуровневых ячеек
            (кликнуть мышью для увеличения

С целью повышения этого ресурса конструкторы используют различные методы, среди которых, например,  выравнивание износа ячеек, их страничная и блоковая организация, кэширование, использование эффективных кодов контроля и восстановления, максимальное сокращение операций перезаписи и т.п. Как результат, ресурс записи для SSD потребительского сектора оценивается в десятках, а для высокоемких моделей — нередко в сотнях терабайт. Для корпоративных (серверных) SSD этот показатель оценивается уже в тысячах терабайт. Конечно, ресурс записи потребительских и корпоративных накопителей SSD увеличивается вместе с увеличением емкости дисков. Чем больше емкость, тем больше ресурс записи. При этом в спецификациях накопителей речь идет о значениях этого ресурса, гарантированных производителями, реальные же показатели износостойкости SSD значительно выше, иногда в несколько раз.

А теперь о времени хранения информации в чипах флеш-памяти. Так как электрические заряды, кодирующие биты, хранятся в конденсаторах (накопителях заряда, ловушках заряда и т.п.) ячеек, очевидно, что для длительного сохранения записанной информации требуется периодическая проверка ячеек и последующее восстановление уровней. Это все выполняет встроенный контроллер. Нахождение флеш-накопителей в течение долгого времени в выключенном состоянии может привести к безвозвратной потере данных. В некоторых случаях это могут быть месяцы, а возможно даже и недели. При этом новые накопители могут хранить информацию в обесточенном состоянии в течение нескольких лет, но по мере их использования это время постепенно и значительно сокращается из-за постепенной деградации полупроводников. Особенно остро данная проблема стоит в случае накопителей, созданных на основе многоуровневых ячеек типа QLC и тем более будущих PLC. Организация JEDEC, занимающаяся стандартизацией и сертификацией, не рекомендует на долгий срок оставлять SSD без электропитания. Для потребительских моделей SSD, эксплуатируемых в нормальных условиях, время гарантированного сохранения информации составляет около года. Для корпоративных же моделей согласно требованиям JEDEC время сохранения информации, обеспечиваемое и гарантированное производителями, должно составлять не менее трех месяцев в течение всего рекомендуемого времени эксплуатации. Кстати, это не означает, что корпоративные SSD менее надежны, дело в том, что требования к ним существенно выше и допустимая вероятность возможных ошибок ниже. Следует добавить, что время сохранения информации сильно зависит от температуры окружающей среды. Как показывают исследования, повышение температуры всего на 5 градусов может сократить время хранения информации вдвое. Дальнейший подъем по температурной шкале ухудшает ситуацию еще сильнее.

Это иллюстрируют, например, следующие данные (рис. 6), полученные одной из исследовательских команд. Например, если SSD работал  при 40 градусах Цельсия, а после его оставили на хранение при 30 градусах, то информация сохранится на протяжении 52 недель (около 1 года).

Рис. 6. Время сохранения информации в зависимости от температурных режимов
            (кликнуть мышью для увеличения

И какие же выводы и рекомендации следуют из всего этого? Увы, накопители SSD (и USB-флешки, и флеш-карточки) не предназначены для долгого хранения данных носителей информации «на полке». Чтобы не потерять ценную информацию, эти устройства целесообразно периодически подключать к компьютерным системам. Выполнять эту операцию следует регулярно каждые насколько месяцев в нормальных температурных условиях, а в экстремальных условиях — чаще, возможно речь может идти о неделях. Это позволит встроенным в SSD контроллерам выполнить проверку и восстановление содержимого ячеек памяти накопителя. Это убережет, может быть, очень ценную информацию, стоимость которой в ряде случаев многократно превышает стоимость самого SSD.

К сказанному следует добавить, что, выбирая SSD, следует отдавать предпочтение продукция от именитых производителей. Их продукция обычно собирается из качественных, хорошо проверенных компонентов, изделия проходят многократный контроль в процессе производства. А еще такие компании более ответственно относятся к предоставляемым спецификациям, их документация обычно детальная и полная. Кроме того, они обеспечивают качественную, часто оперативную поддержку и длительную гарантию на свои изделия.

По возможности из моделей MLC, TLC, QLC лучше выбирать первые два типа, а при эксплуатации заполнять накопители информацией не на 100%, оставляя часть в запасе, например, 20%. Конечно, это совсем необязательно, но незаполненная часть информационного пространства накопителя повысит эффективность кэширования. Это положительно скажется на производительности SSD и в конечном итоге всей системы.

Продолжая тему выбора, необходимо отметить, что модели Enterprise, ориентированные на корпоративный сектор, выгодно отличаются от изделий потребительского уровня. Эти модели оптимальны для серверов и систем хранения, которым требуется высокий уровень производительности и надежности. Однако они отлично работают, конечно, в случае совместимых интерфейсов и дизайнов, в мощных рабочих станциях, десктопах, а также в корпоративных и потребительских ноутбуках. Накопители этого типа обеспечивают быстрый отклик и стабильные уровни производительности для широкого круга задач. Корпоративные модели обладают функциями защиты от сбоев и от повреждения данных, им доступны инструменты SMART корпоративного уровня. Как правило, в конструкции Enterprise SSD предусмотрены встроенные аппаратно-программные средства защиты от последствий неожиданного прекращения электропитания. Эти средства, обычно отсутствующие у накопителей потребительского уровня, эффективно препятствуют необратимому превращению накопителя с ценными данными в так называемый «кирпич».

В дополнение ко всему сказанному следует напомнить, о целесообразности выполнения периодического контроля состояние накопителей с помощью специальных фирменных утилит. Это позволит не только максимально проверять работоспособность SSD, включая оставшийся ресурс записи, но и может быть обновлять прошивку, что обычно исключает выявленные производителем ошибки работы, а может быть и улучшает параметры SSD, и расширяет его возможности. Правда, при этом следует принимать во внимание, что обновление — это потенциально опасная для устройств операция, поэтому к подобным операциям следует относиться с определенной осторожностью.

Остается добавить, что следование всем этим рекомендациям обеспечит высокую производительность при надежной работе флеш-накопителей.

Итак, что же и указанные накопители SSD не являются идеальным выбором? Пожалуй, что так. Однако технологии твердотельных накопителей продолжают быстро развиваться. В результате функциональные возможности накопителей растут. Появляются новые технологии, архитектуры и, конечно, изделия.

Об альтернативных технологиях и соответствующих моделях —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Средства хранения цифровой информации прошли славный путь эволюции. Каждое из этих средств пережило свой этап открытий, многочисленных усовершенствований и, наконец,  заката, постепенно уступая пальму первенства своим более совершенным наследникам. Все они были востребованы и выпускались десятками и сотнями миллионов экземпляров. Тем не менее, ни один из вариантов не был идеален, включая даже жесткие диски (HDD — hard disk drive — накопитель на жестких магнитных дисках, жесткий диск, разг. винчестер), чья история с выпуска первого жеского диска в 1956 г. (IBM 350 в составе компьютера IBM 305) насчитывает уже более полувека. Именно из-за ограниченных технических и эксплуатационных возможностей гибких и магнитооптических дисков, магнитных лент в компакт-кассетах, бобинах и картриджах, оптических дисков CD/DVD/BD и жестких дисков 2.5″ и 3.5″ HDD конструкторы и пользователи с энтузиазмом восприняли разработку чипов (1988 г.) и устройств (1984 г.) на основе технологии флеш.

В качестве примера можно привести карты памяти: PC Card, CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SD (Secure Digital Memory Card, до 4 Гбайт), SDHC (Secure Digital High Capacity, до 32 Гбайт), SDXC (Secure Digital eXtended Capacity, до 2 Тбайт) , SDUC (Secure Digital Ultra Capacity, до 128 Тбайт). К данному набору следует еще добавить популярные карты уменьшенных форм-факторов, к которым относятся Memory Stick, miniSD, MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXD и т.п. При этом совместимость устройств, рассчитанных на использование полноформатных карт SD, SDHC, SDXC, с картами MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС осуществляется с помощью специальных переходников. Внешние дизайн и контакты таких переходников полностью совпадают с картами SD, SDHC, SDXC, а внутренние дизайн и контакты — с микрокартами.

Совместимость устройств и флеш-карт MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС

Среди других устройств следует отметить USB-флеш-накопители (USB-флешки или просто флешки) и, конечно, твердотельные накопители (Solid-State Drive, SSD). Они способны во многих случаях заменить жесткие диски и в ноутбуках, и настольных компьютерах, и рабочих станциях, и серверах, и других устройствах и системах, то есть практически везде.

Указанные средства хранения информации не нуждаются в сложных механических узлах, они состоят из печатной платы с набором напаянных на ней микросхем, дополненных интерфейсным разъемом. Такая конструкция обещает для накопителей высокие показатели быстродействия, энергоэкономичности, надежности при компактных размерах.

Однако, давайте разбираться, насколько оправданы эти надежды. Но сначала немного о технологии флеш, которая является разновидностью полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти. Звучит это несколько страшно, но, по сути, все очень просто.

Не вдаваясь в тонкости реализации разных вариантов технологии флеш, можно сказать, конечно, сильно упрощая, что биты цифровых данных в форме зарядов хранятся в миниатюрных конденсаторах с очень низким саморазрядом. Считывание же значений осуществляют схемы на основе транзисторов с изолированными затворами или их аналоги. Это иллюстрирует соответствующая эквивалентная электронная схема (рис.1).

Рис. 1. Хранение одного бита в ячейке накопителя флеш
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В такой схеме установка «нуля» осуществляется подключением конденсатора к «земле», а «единицы» — к шине питания. А как собственно реализовано хранение заряда в реальных продуктах — это, вообще говоря, не так и важно. По сути, это конденсатор и цепь считывания, формирующие ячейку хранения (Cell). Остается добавить, что для хранения байта потребуется восемь таких ячеек. Можно сказать, что такой подход лежит в основе USB-флеш-накопителей (USB-флешки или просто флешки) и распространенных флеш-карт (SD, SDHC, SDXC и т.п.), и в твердотельных накопителях (Solid-State Drive, SSD), как впрочем, и в чипах флеш-памяти, используемых в различных электронных устройствах. Примеры USB-флеш-накопителя и флеш-карт приведены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры USB-накопителя и флеш-карт
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что время сохранения информации в накопителях зависит от времени сохранения зарядов в ячейках, точнее, пока записанные «единицы» устойчиво считываются именно как «единицы», а не как «нули». Конечно, это касается и записанных «нулей». Для повышения надежности в архитектуре предусмотрены дополнительные ячейки и специальные цепи, реализующие алгоритмы контроля и восстановления информации.

А теперь о некоторых тонкостях. Дело в том, что указанная эквивалентная схема (рис. 1) иллюстрирует способ хранения информации в самых ранних разработках, когда каждый бит требовал свою индивидуальную цепь хранения заряда. Это однобитовые ячейки, их называют одноуровневыми (Single-Level Cell, SLC). Время хранения информации в таких ячейках, по заверениям производителей, достигает 10 и более лет.

С целью повышения информационной емкости накопителей и снижения их стоимости были разработаны технологии хранения нескольких бит в каждой ячейке. Так, например, в ячейке можно хранить два бита, что достигается хранением четырех уровней напряжения на конденсаторе (Multi-Level Cell, MLC), три бита — за счет хранения восьми уровней (Triple-Level Cell, TLC), четырех бит — за счет хранения шестнадцати уровней (Quad-Level Cell, QLC). Анонсирована разработка накопителей с сохранением в каждой ячейке пяти бит (Penta-Level Cell, PLC), что достигается работой электронных схем с тридцатью двумя уровнями напряжения, но реализация этой возможности ждет всех нас, вероятно, в неблизкой перспективе.

Выпуск накопителей с многоуровневым принципом записи/хранения/чтения информации требует очень высокой культуры производства. Из важнейших особенностей таких твердотельных накопителей необходимо отметить, что реализация указанных операций требует наличия в составе архитектуры таких накопителей скоростных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Это иллюстрирует схема, приведенная на рис.3.

Рис. 3. Хранение нескольких бит в ячейке SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Однако указанные технологии повышения плотности информации сокращают время надежного хранения информации. Конечно, с целью компенсации возможных сбоев и, как следствие, искажения и потери информации используются дополнительные ячейки и высокоэффективные алгоритмы, обеспечивающие контроль и восстановление информации. Однако главным результатом является достижение высоких показателей емкости при относительно небольших затратах.

О надежности твердотельных дисков —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

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

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
   
   

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 3 
  

В заключение необходимо подчеркнуть, что полученные результаты, как и предполагалось, демонстрируют значительную зависимость параметров подсистем от используемых в них модулей. Производительность действительно увеличивается при использовании более совершенных модулей SO-DIMM и M.2 SSD.

При этом особенно удивительно, что вариант с менее скоростными, но более емкими модулями оперативной памяти, оказался производительнее по сравнению со штатным вариантом. Действительно, замена в подсистеме ОЗУ мини-ПК NUC10i5FNKPA2 штатных модулей SO-DIMM DDR4-2400 от Kingston (Kingston KVR26S19S6/4) на альтернативный вариант в лице SO-DIMM DDR4-2400 от Micron (Crucial CT16G4SFD824A) привела к ускорению операций чтения примерно на 12%, операций записи — на 8%.

Замена же штатного накопителя M.2 SSD от Kingston на более скоростную и более емкую модель M.2 SSD от Intel показала еще более впечатляющие результаты ускорения. Действительно, последовательное чтение — рост в 3,2 раза, последовательная запись — рост в 1,8 раза, а для случайных операций увеличение оказалось еще более значительным — более чем двукратное. Все это особенно важно для задач, которым требуется оперативный доступ к внутреннему накопителю для быстрого чтения и записи данных.

Остается добавить, что полученные оценки демонстрируют результаты модернизации готовой системы Intel NUC 10. Однако все это ни в коей мере не умаляют достоинств готовых решений с установленными производителем аппаратно-программными компонентами, обеспечивающими работу «сразу из коробки». Окончательный выбор же между полностью готовым к работе мини-ПК и соответствующим набором, требующим доукомплектования недостающими компонентами, остается за потенциальным пользователем.

Итак, если «крестовая» отвертка, внутренние разъемы, компьютерные компоненты, а также перспектива самостоятельной установки 64-разрядной операционной системы Microsoft Windows 10 в вариантах Home или Pro или же более современных версий в лице Microsoft Windows 11 не пугают, то свой взгляд можно и даже, пожалуй, целесообразно остановить на одной из моделей Kit. Это позволит сразу скомпоновать оптимальную для планируемых задач систему, установив соответствующие модули оперативной и энергонезависимой памяти. При этом на сайте Intel нетрудно найти перечень верифицированных моделей всех недостающих компонентов, сознавая, впрочем, что указанными вариантами список совместимых элементов не исчерпывается. И конечно, на сайте производителя есть еще и документы с описанием моделей и подробные пошаговые инструкции всех необходимых операций сборки, настройки и модернизации Intel NUC 10 силами профессионалов и опытных компьютерных энтузиастов. Ну а для других пользователей, которые не хотят или не могут самостоятельно заниматься компьютерным конструированием, есть полностью готовые к использованию модели Mini PC. При этом независимо от сделанного выбора следует помнить, что у пользователей всегда имеется возможность поменять модули оперативной памяти, накопители, а также варианты операционных систем, независимо от выбранных моделей Kit или Mini PC, выполненных как в конструктиве Slim, так и Tall.

>>    Часть 1 
      

Сокращенные версии статьи: 

• Стоит ли апгрейдить Intel NUC 10? 
• Стоит ли апгрейдить Intel NUC 10? / IT-Expert. 2022, №4, с.38-43 
• Модернизация Intel NUC. / Вы и ваш компьютер. 2021, №4, с.12-16

Дополнительные материалы: 

• Экспресс-тест Intel NUC10 Performance Mini PC 
• Архитектура мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA 
• Производительность Intel NUC10i5FNKPA 
• 32GB vs 8GB в Intel NUC10i5FNK 
• Intel NUC10i5FNK: Kit и Mini PC 
• Архитектура мини-ПК Intel NUC8i7INHJA 
• Экспресс-тест Intel SSDPEKKW020T8
• M.2 SSD Intel 760p 2TB 
• Модули Crucial CT16G4SFD824A в Intel NUC7i7BNHX1 

Евгений Рудометов 
 

Часть 2 
  

Как и предсказывалось, не менее интересные результаты были получены в процессе модернизации дисковой подсистемы Intel NUC 10. В исследовании использовались две конфигурации дисковой подсистемы: 256 Гбайт и 2048 Гбайт. При этом в конфигурации данного компьютера были сохранены штатные модули ОЗУ в лице двух модулей Kingston KVR26S19S6/4 с общим объемом 8 Гбайт.

Первая конфигурация с информационным объемом дисковой подсистемы 256 Гбайт является штатной и представлена модулем M.2 Kingston SSD 256 GB (модель Kingston U-SNS8154P3/256GJ). Об этом накопителе из документов его производителя известно лишь то, что Kingston U-SNS8154P3/256GJ — это “M.2 2280 x2 256 GB SSD” c “PCIe Gen. 3 NVMe 1.2”. К сожалению, для пользователей подобных изделий нет очень важных показателей. К ним относятся, например, скоростные параметры, время наработки на отказ (MTBF) и данные об износоустойчивости (ресурс перезаписи данных, TBW). Не помешала бы пользователям и информация об энергопотреблении, примененном контроллере, особенностях кэширования информации и типе используемых микросхем флеш-памяти, влияющих на скорость обработки данных. Кстати, даже при наличии в архитектуре мини-ПК четырех линий PCIe подключение этого накопителя выполняется только через две линии PCIe. Это обстоятельство не позволяет надеяться на очень высокие значения скоростей чтения/записи, что, впрочем, подтверждается тестированием, результаты которого приведены ниже. Внешний вид этого накопителя (далее — SSD 256 GB) представлен на рис. 7.

Вторая конфигурация с информационным объемом дисковой подсистемы 2048 Гбайт представлена модулем M.2 Intel SSD 2048 GB — Intel SSD 760p Series 2.048 TB, в каталоге данное изделие обозначено как модель SSDPEKKW020T8. Как следует из технических документов, приведенных на сайте производителя этого накопителя, данный модуль SSD создан на основе микросхем 3D NAND, форм-фактор — M.2 2280, интерфейс — PCIe NVMe 3.1 x4. Подключение этого изделия в Intel NUC 10 осуществляется через четыре линии PCIe Gen. 3, что вместе с используемыми элементами и реализованными технологиями обеспечивает очень высокие скоростные характеристики накопителя. Действительно, объявлены производителем следующие скоростные параметры: последовательные чтение/запись — 3230/1625 Мбайт/с, случайные чтение/запись — 340000/275000 IOPS. Энергопотребление этого накопителя: активный режим — 70 мВт, режим простоя — 25 мВт. Параметры надежности: время наработки на отказ (MTBF) — 1,6 млн час, износоустойчивость (TBW) — 576 Тбайт. Внешний вид этого накопителя (далее — SSD 2048 GB) представлен на рис. 7 вместе со штатным модулем SSD 256 GB.

Рис. 7. Модули SSD 256 GB и 2048 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Прежде, чем перейти к результатам исследования дисковой подсистемы с SSD 256 GB и SSD 2048 GB, необходимо еще раз напомнить, что архитектура и конструктив мини-ПК NUC10i5FNKPA2, а также родственного ему набора NUC10i5FNK2, предусматривают наличие только одного накопителя. Для полноценной работы компьютера, конечно, требуется еще и наличие операционной системы, установленной на этот накопитель.

В случае SSD 256 GB никаких аппаратно-программных проблем не возникает, так как этот накопитель является частью штатного комплекта NUC10i5FNKPA2. На этот накопитель операционная система уже установлена производителем данного устройства, что и обеспечивает потенциальному пользователю работу «из коробки». После добавления к операционной системе тестовых программ можно практически сразу переходить к исследованию возможностей компьютера.

А вот с SSD 2048 GB все несколько сложнее. На этот изначально «пустой» SSD до его  тестирования следует установить операционную систему и, конечно, тестовые программы. Вообще говоря, для опытного пользователя это не является сложной проблемой. Однако для корректного сравнения между собой обоих накопителей SSD целесообразно иметь на них одинаковое системное и прикладное программное обеспечение. Как вариант, формирование необходимого программного обеспечения на SSD 2048 GB можно осуществить через операцию клонирования SSD 256 GB.

Операцию клонирования можно выполнить разными способами. Самым простым и оптимальным является использование специального внешнего контейнера под M.2 SSD с внутренним интерфейсом PCIe x2/x4 и внешним интерфейсом USB 3. Однако в данном случае указанная операция была выполнена на мини-ПК NUC8i7INHJA. Эта модель, выпущенная в корпусе Tall, допускает установку двух накопителей: M.2 SSD и 2.5” HDD/SSD. При выполнение операции клонирования системным диском выступил встроенный 2,5” HDD. С помощью программы Acronis с накопителя SSD 256 GB, установленного вторым накопителем, информация копировалась на внешний диск, подключенный через порт USB. Потом вместо SSD 256 GB в систему устанавливался накопитель SSD 2048 GB, и с помощью Acronis информация копировалась на SSD 2048 GB.

В результате указанных действий на SSD 256 GB и SSD 2048 GB была обеспечена идентичность программного обеспечения, включая все настройки. Устанавливая по очереди указанные накопители (рис. 7) в NUC10i5FNKPA2, можно было осуществлять их тестирование.

Оценки емкостных параметров дисковой подсистемы, представленной системным логическим диском (диск C:) и созданной на основе штатного накопителя SSD 256 GB (рис. 7), были выполнены с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Результаты приведены на рис. 8.

Рис. 8. Емкостные параметры дисковой подсистемы с SSD 256 GB

Традиционно емкость накопителей их производители выражают в десятичных единицах. В них информационная емкость диска, доступная для системных и пользовательских программ, равна 255 009 484 800 байт. В более привычных для компьютерных специалистов двоичных единицах она составляет 237 Гбайт.

Оценивая данные показатели, необходимо отметить, полная емкость накопителя в действительности несколько больше. Дело в том, что небольшая часть информационного пространства, составляющая примерно 1,1 Гбайт (менее 0,5% от общей емкости), занята под системные нужды: 100 Мбайт — системный раздел, зарезервированный и используемый операционной системой, 1 Гбайт — раздел Recovery, необходимый для ее восстановления. Эта часть является скрытой и недоступной, например, для данных и инсталляции системных и прикладных программ. Для оценки всей информационной емкости накопителя SSD 256 GB необходимо к значениям, приведенным на рис. 8, прибавить размер скрытых разделов. Распределение информационного пространства SSD 256 GB представлено на рис. 9.

Рис. 9. Распределение информационного пространства SSD 256 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Скоростные возможности дисковой подсистемы с SSD 256 GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 10 и рис. 11.

Рис. 10. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 256 GB, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 11. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 256 GB, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров дисковой подсистемы с накопителем SSD 2048 GB (рис. 7), который в процессе тестирования сменил штатный накопитель SSD 256 GB, были выполнены также с помощью встроенных средств Microsoft Windows 10 Home 64-bit. Результаты этой оценки приведены на рис. 12.

Рис. 12. Емкостные параметры дисковой подсистемы с SSD 2048 GB

В десятичных единицах доступная емкость в этой конфигурации составляет 2 047 083 540 480 байт, а в двоичных — 1,86 Тбайт. Оценивая эти значения, необходимо отметить, что, как и в варианте с SSD 256 GB, здесь также небольшая часть информационного пространства накопителя является скрытой. Как и в предыдущем варианте, эту часть нельзя использовать для  системных и пользовательских приложений, решающих поставленные задачи. Однако доступная емкость этого варианта дисковой подсистемы является очень высокой. И, как и в случае с SSD 256 GB, для оценки информационных возможностей накопителя SSD 2048 GB необходимо к значениям, приведенным на рис. 12, прибавить размер скрытых разделов. Остается добавить, что модели двухтерабайтных накопителей обычно имеют существенно меньшие емкостные показатели и, как правило, не превышают 2 000 000 000 000 байт, здесь же явно больше объявленных 2048 000 000 байт.

Скоростные возможности дисковой подсистемы с SSD 2048 GB были оценены с помощью тех же тестовых программ, которые использовались с SSD 256 GB. При этом благодаря клонированию все настройки, включая параметры BIOS Setup, были теми же, что и в случае SSD 256 GB. Полученные результаты тестирования дисковой подсистемы с SSD 2048 GB приведены на рис. 13 и рис. 14.

Рис. 13. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 2048 GB, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 14. Оценка скоростных параметров дисковой подсистемы с SSD 2048 GB, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая результаты тестирования дисковой подсистемы в вариантах с накопителями SSD 256 GB и SSD 2048 GB, следует обратить внимание на то, что, как и в случае модулей оперативной памяти, замена штатных накопителей на альтернативные также существенно повысила скоростные параметры соответствующей подсистемы.

В следующей части  данной статьи — выводы.

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

Часть 1 
  

Итак, скоростные возможности подсистем указанных моделей Intel NUC 10 были оценены в процессе тестирования NUC10i5FNKPA2 (далее просто Intel NUC 10) с разными моделями модулей оперативной памяти SO-DIMM DDR4 и разными моделями накопителей энергонезависимой флеш-памяти форм-фактора M.2 SSD.

Основные компоненты, использованные в исследуемой системе:

• Процессор — Intel Core i5-10210U (литография 14 нм, микроархитектура Comet Lake, 4 физических ядра, работающих c 8 потоками, базовая частота — 1,6 ГГц, частота в режиме Turbo Boost — 4,2 ГГц, кэш — 6 Мбайт, TDP — 15 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC10i5FNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор Intel UHD Graphics,
• Оперативная память — 2×4 GB (Kingston SO-DIMM DDR4-2666) и 2×16 GB (Crucial SO-DIMM DDR4-2400),
• Дисковая подсистема — M.2 Kingston SSD 256 GB и M.2 Intel SSD 760p 2048 GB,
• Блок питания — внешний компактный блок HKA09019047-6U (AC-DC: input — 100-240 V / 50-60 Hz; output — 19 V, 4,74 А, 90 W max),
• Операционная система — ОС Microsoft Windows 10 Home 64-bit.

Как следует из приведенного описания тестовых вариантов, в исследовании подсистемы оперативной памяти использовались две конфигурации подсистемы оперативной памяти (ОЗУ): 8 Гбайт и 32 Гбайт. Тестирование осуществлялось с помощью предварительно установленных программных пакетов: AIDA64 Business, PassMark PerformanceTest.

Первая конфигурация с информационным объемом 8 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2666 производства Kingston —  модели Kingston KVR26S19S6/4. Каждый модуль имеет объем 4 Гбайт. Основные параметры согласно опубликованным производителем техническим данным, доступным для пользователей: 512 M×64-bit (4 GB), DDR4-2666, CL19, 260-pin SO-DIMM, VDD=1.2 V Typical. Внешний вид данного модуля оперативной памяти (4 GB) представлен на рис. 2.

Вторая конфигурация с информационным объемом 32 Гбайт представлена двумя модулями SO-DIMM DDR4-2400 производства Micron — модели Crucial CT16G4SFD824A. Каждый модуль имеет объем 16 Гбайт. Основные параметры: PC4-19200, CL=17, Dual Ranked, x8 based, Unbuffered, NON-ECC, 2048 Meg×64, 260-pin SO-DIMM, 1.2 V. Внешний вид данного модуля оперативной памяти (16 GB) представлен на рис. 2 вместе с Kingston KVR26S19S6/4 (4 GB).

Рис. 2. Модули ОЗУ 4 GB и 16 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 3 приведены параметры модулей Kingston KVR26S19S6/4 и Crucial CT16G4SFD824A, определенные AIDA64 Business и используемые в подсистеме оперативной памяти Intel NUC 10.

Рис. 3. Характеристики модулей ОЗУ 4 GB и 16 GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Далее представлены результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих конфигураций при сохранении в системе штатного накопителя M.2 Kingston SSD 256 GB.

Результаты оценки скоростных параметров подсистемы ОЗУ для вариантов 2×4 GB и 2×16 GB, полученные с помощью тестов AIDA64 Cache & Memory Benchmark и AIDA64 GPGPU Benchmark, входящих в состав программного пакета AIDA64 Business, приведены на рис. 4 и рис. 5.

Рис. 4. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом AIDA64 Cache & Memory Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 5. Оценка подсистемы ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом AIDA64 GPGPU Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Результаты тестирования подсистемы оперативной памяти обеих выше указанных конфигураций, полученные с помощью теста Memory Mark пакета PassMark PerformanceTest (PassMark Software), приведены на рис. 6.

Рис. 6. Оценка производительности ОЗУ из 2×4 GB и 2×16 GB тестом Memory Mark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных результатов тестирования, замена штатных модулей на альтернативные существенно повысила производительность подсистемы оперативной памяти.

Результаты тестирования дисковой подсистемы  рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В семействе компактных настольных компьютерных систем компания Intel предлагает   модели Intel NUC 10 (NUC — Next Unit of Computing), созданные на основе мобильных процессоров десятого поколения. Указанные компьютерные устройства могут быть использованы, например, в качестве основы компактных офисных и домашних ПК, управляющих систем, сетевых терминалов и информационных систем с поддержкой до трех дисплеев. Эти компактные компьютеры можно применять и в составе развлекательных мультимедийных комплексов, обеспечивающих воспроизведение видео разных стандартов, включая 4К (до 4096 х 2160 @ 60 Hz, 24 bpp), а также высококачественного многоканального аудио (7.1 digital). Файлы данных могут храниться как на внутренних накопителях, входящих в состав Intel NUC 10, так и передаваться на обработку от внешних хранилищ информации. Для этого могут использоваться порты USB и Thunderbolt, а также скоростные проводные и беспроводные каналы передачи данных, представленные аппаратно-программными средствами гигабитного Ethernet, Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax, 2.4/5 GHz, 2.4 Gbps), Bluetooth 5.

Модели Intel NUC 10 представлены как наборами, так и моделями мини-ПК. При этом первые, получившие наименование “Intel NUC 10 Performance kit” (модели Kit), требуют доукомплектования модулями оперативной памяти и соответствующими накопителями. Кроме того, наборам необходима еще и установка операционных систем. Вторые — это “Intel NUC 10 Performance Mini PC” (модели Mini PC). Изделия данной группы являются полностью готовыми для работы компактными системными блоками ПК.

Модели Kit и Mini PC десятого поколения, как и их предшественники, выпускаются в металлических корпусах двух форм-факторов.

Первый вариант — модели Tall (Tall Kit и Tall Mini PC), чьи габариты составляют 117×112×48 мм, с ножками высота — 51 мм. Данные варианты предусматривают установку до двух накопителей информации: один M.2 SSD с габаритами 22х80/22х42 мм и один 2.5” HDD/SSD толщиной 7,0 мм.

Второй вариант — модели Slim (Slim Kit и Slim Mini PC) обладают габаритами 117×112×34 мм, с ножками высота — 38 мм. Архитектура этих устройств практически совпадает с изделиями Tall, созданными на тех же процессорах. Но конструктив моделей Slim Kit и Slim Mini PC допускает установку только одного накопителя M.2 SSD с интерфейсами либо SATA 3, либо PCI Express Gen.3 x4/x2. Подключить 2.5” HDD/SSD теоретически возможно, так как на материнской плате присутствует соответствующий разъем SATA 3, но конструктив не позволяет поместить этот дополнительный диск внутрь корпуса Slim.

Как примеры популярных вариантов “Slim”, можно привести модели NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2. Эти Slim-модели имеют одну и ту же архитектуру, включая проводные и беспроводные интерфейсы, одинаковые внутренний и внешний дизайны. Однако они отличаются друг от друга тем, что первая модель — это набор, а вторая — полностью укомплектованное производителем устройство, которое готово к работе после 5-минутной начальной настройки операционной системы Microsoft Windows 10 Home 64-bit. При этом настройка не требует от потенциального пользователя специальных профессиональных знаний и опыта. Остается добавить, что оба устройства допускают возможность смены двух модулей памяти SO-DIMM DDR 4, одного накопителя M.2 SSD и операционной системы Microsoft Windows 10 Home 64-bit на альтернативные, но совместимые с архитектурой и конструктивом варианты.

Внешний вид модели NUC10i5FNKPA2, кстати, полностью совпадающий с NUC10i5FNK2, приведен на рис. 1, параметры NUC10i5FNKPA2 представлены в таблице 1.

Рис. 1. Мини-ПК NUC10i5FNKPA2
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Технические характеристики

Идентичность архитектур и конструктива указанных моделей Kit и Mini PC, а также возможность использования разных компонентов порождает проблему оптимального выбора. Действительно, какой вариант целесообразно выбрать: Kit и Mini PC, а также какие «подводные камни» поджидают на этом пути потенциальных пользователей? Попробуем разобраться в данной проблеме, и может быть дать рекомендации, облегчающие выбор оптимального решения.

Очевидно, что параметры конечного устройства в лице NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2 зависят от используемых элементов. В этом можно убедиться на примере сравнения скоростных параметров подсистем оперативной и энергонезависимой памяти, выполненных на разных модулях. Анализ результатов сравнения может оказать помощь потенциальному пользователю в выборе оптимального решения: либо набор, либо готовая система. При этом следует подчеркнуть, что независимо от выбора Intel NUC 10 у пользователя всегда остается возможность модернизации компьютерной системы путем замены модулей памяти и/или накопителя с операционной системой. Полученные результаты могут быть полезны и в случае доукомплектования наборов, и модернизации готовых систем иных моделей Intel NUC 10, и даже моделей предыдущих и последующих поколений данных устройств.

Cкоростные возможности подсистем указанных моделей Intel NUC 10 были оценены в процессе тестирования NUC10i5FNKPA2 с разными моделями модулей оперативной памяти SO-DIMM DDR4 и разными моделями накопителей энергонезависимой флеш-памяти форм-фактора M.2 SSD. Результаты данного исследования приведены далее.

Конфигурация исследуемой системы и ряд результатов проведенного тестирования рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Виктор   Рудометов
Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 1 
  

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, установив накопители и подключив блок питания к сети переменного тока, можно переходить к настройке устройства и последующего его использования. После включения загорятся индикаторы и можно заходить в web-интерфейс Synology. Видеовыходов у Synology DS920+ нет, поэтому вся работа с NAS сервером осуществляется через web-интерфейс и специализированные приложения.

Настройка Synology DS920+ достаточно проста, а при необходимости можно обратиться к руководству пользователя. Также на сайте производителя представлено множество статей и руководств по настройке и работе, есть даже соответствующие видеоролики.

В процессе настройки будет предложено установить операционную систему на жесткие диски. Следует учитывать, что все данные при этом будут стерты. Если же диски ранее использовались в другой модели Synology NAS, то система автоматически распознает это и предложит вариант миграции данных и настроек. Весь процесс первоначальной конфигурации максимально понятен и автоматизирован, по факту необходимо лишь несколько раз нажать кнопку «Далее», придумать имя пользователя и пароль для входа в систему.

Одна из интересных возможностей аппаратно-программной инфраструктуры Synology — это система QuickConnect. Она позволяет устанавливать непрямое подключение к DSM по Интернету через серверы Synology. Таким образом, у пользователей появляется доступ к своим файлам с разных устройств и из любой точки мира. Прямой доступ будет быстрее, но в ряде сетевых конфигураций QuickConnect является, по сути, единственным способом доступа к своему Synology NAS вне локальной сети. С помощью QuickConnect можно, например, обмениваться ссылками на файлы и папки с коллегами и друзьями. Можно также сделать “Запрос Файла”, чтобы они смогли загрузить свои фотографии или другие файлы напрямую на Synology NAS. Файлы и папки, сохраненные на Synology NAS, можно быстро и легко сделать общедоступными.

Стоит отметить, что Synology DS920+ поддерживает технологию Link Aggregation, увеличивая пропускную способность с помощью объединения нескольких сетевых интерфейсов и обеспечивая аварийное переключение трафика для сохранения сетевого соединения в случае его потери. Таким образом, существует возможность не только повысить отказоустойчивость, но и производительность нескольких пользователей. К сожалению, нет возможности настроить сеть так, чтобы один пользователь смог использовать оба гигабитных канала. Также для многих режимов Link Aggregation требуется соответствующая поддержка роутера.

Конфигурация хранилища, в частности режим RAID, осуществляется в приложении “Диспетчер хранения”. Там же можно посмотреть информацию о дисках, провести S.M.A.R.T. тесты, чтобы убедиться в их работоспособности и надежности.

Логический раздел создается в меню Раздел. Для начинающих пользователей есть вариант “Быстро”, при котором создается оптимальная конфигурация с томом SHR. “Настраиваемый” режим позволит выбрать тип пула хранения, размер тома и режим RAID.

Следует отдельно отметить фирменную технологию RAID компании Synology, воплощенную в Synology Hybrid RAID (SHR). Эта фирменная разработка является автоматизированной системой управления RAID от компании Synology. На нее целесообразно обратить внимание даже опытным пользователям.

Система SHR допускает использование одного или двух отказоустойчивых дисков (по аналогии с RAID 5 и 6), так что даже при отказе одного или двух дисков данные на SHR не будут утрачены. SHR позволяет использовать диски разного объема, при этом есть варианты конфигураций с минимальными потерями в итоговом объемы раздела.

Классический массив RAID создает том хранилища на основе наименьшего диска в массиве. В отличие от классических массивов RAID система SHR способна разделить каждый диск на маленькие блоки и создать дополнительные возможности для хранения избыточных данных. С помощью SHR недоступный том объемом 4,5 Тбайт можно использовать в виде маленьких блоков, чтобы максимально увеличить емкость каждого диска.

Другой особенностью SHR является упрощенный процесс перехода на диски большего размера.

Классический RAID (рис. 7) не позволит использовать дополнительное пространство пока все диски не будут заменены на диски большего размера. Так, например, имея начальную конфигурацию из 4-х дисков по 500 Гбайт (с одним избыточным, RAID 5), пользователь постепенно покупает и устанавливает диски размером 2 Тбайт. Даже заменив 3 диска на модели по 2 Тбайт, пользователю будет доступно все те же начальные 1,5 Тбайт. И только после замены последнего четвертого диска, станет доступно 6 Тбайт дискового пространства.

Рис. 7. Классический RAID

При расширении хранилища вариант с SHR (рис. 8) работает гораздо эффективнее классического массива RAID. Уже после замены двух дисков общий объем доступного пространства составит 3 Тбайт, а после замены третьего — 4,5 Тбайт:

Рис. 8. Synology Hybrid RAID 

После тестирования различных конфигураций и комбинаций дисков, а также осуществляя замену (апгрейд) можно сделать вывод, что Synology Hybrid RAID является оптимальным выбором не только для начинающих, но и для опытных пользователей. Рассчитать результирующую емкость массива и сравнить различные типы RAID можно с помощью RAID калькулятора на сайте Synology.

Кстати, помимо RAID данные можно защитить с помощью создания резервной копии на внешний носитель через Hyper Backup или с помощью бэкапа в Synology C2 Cloud.

После создания раздела необходимо выбрать для него файловую систему. Так как Synology DS920+ поддерживает BTRFS, имеет смысл выбрать именно ее.

Итак, BTRFS — это современная файловая система хранения данных. Ее основные особенности:

• усовершенствованная технология Snapshot обеспечивает практически мгновенную управляемую защиту данных общих папок и LUN,
• восстановление данных на уровне файла или папки предоставляет пользователям гибкие возможности восстановления определенных файлов или папок,
• гибкая система общих папок и квот пользователей обеспечивает комплексное управление квотами во всех учетных записях пользователей и во всех общих папках,
• самовосстановление файлов позволяет файловым системам BTRFS автоматически обнаруживать поврежденные файлы с помощью зеркальных метаданных и восстанавливать поврежденные данные, используя конфигурации RAID,
• сжатие «на лету» позволяет сжимать данные перед их записью на диск, чтобы оптимизировать использование ресурсов системы хранения и сократить количество команд записи на диски.

Как упоминалось ранее, SSD-кэш в Synology DS920+ позволяет существенно повысить производительность дисковой системы. В первую очередь это относится к таким внутренним операциям, как, например, обработка, индексация и распознавание фотографий, индексация мультимедиа, поиск файлов, работа базы данных. В большинстве случаев достаточно SSD M.2 небольшого объема, в пределах 64 – 128 Гбайт.

Скоростные возможности Synology DS920+ были оценены в процессе тестирования системы следующей конфигурации:

• жесткие диски — 2 HDD 14 Тбайт, 2 HDD 10 Тбайт,
• SSD-кэш — M.2 NVME Crucial P2 500 Гбайт с PCIe Gen3×4.
• тип RAID — 4 HDD в конфигурации SHR с использованием избыточности одного диска,
• файловая система — BTRFS,
• тесты — CrystalDiskMark 7, ATTO Disk Benchmark

Результаты тестирования приведены ниже (рис. 9, рис. 10).

Рис. 9. Результаты CrystalDiskMark 7
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 10. Результаты ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных результатов тестирования Synology DS920+, все упирается в возможности сетевого интерфейса, чья пропускная способность ограничена значением 1 Гбит/с. Однако при организации одновременного доступа к NAS нескольких пользователей можно в режиме Link Aggregation использовать канал передачи данных шириной в два гигабита (2×1 Гбит/с).

Стоит отметить, что полученные цифры производительности довольно высоки. Этого достаточно для повседневных задач, к которым относятся, например, просмотр видео и фото, чтение документов или создание резервных копий систем, программ и данных.

Для реализации всех возможностей устройства компания Synology создала специализированную операционную систему DSM и Центр Пакетов, где можно устанавливать дополнительные приложения на Synology NAS. Доступно более 100 приложений как от фирмы Synology, так и от сторонних разработчиков. Домашние пользователи, несомненно, оценят мультимедиа приложения для организации хранения и просмотра фото и видео файлов. Для офисов актуальны системы резервного копирования, почтовый сервер, календарь, чат, работа с документами. Есть много возможностей и для разработчиков, от хостинга сайтов и репозиториев до систем виртуализации.

В заключение остается добавить, что Synology DS920+ является высокоэффективным решением для домашнего и офисного использования. Данное устройство обеспечивает надежное централизованное хранение информации. Его аппаратное обеспечение очень хорошо справляется с самыми разными задачами, а программное обеспечение позволяет раскрыть весь потенциал сетевого сервера. Основным же достоинством рассмотренной модели, несомненно, является высокоэффективная и удобная операционная система DSM, управляющая работой сервера, а также очень большой набор программных пакетов.

>>    Часть 1 
    

Дополнительные материалы:

• Обзор сетевого хранилища Synology DS920+ 
• Сетевой накопитель Synology DS920+ 
• Возможности программного обеспечения Synology NAS DS920+ 
• Программное обеспечение Synology DS920+  
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит: Настраиваем Link Aggregation между роутером Asus RT-AX89X и Synology NAS DS920+ 
• 1Гбит + 1Гбит = 2 Гбит 
• Synology DS920+ – высокопроизводительный NAS для работы и досуга. / Вы и Ваш компьютер. 2021, №9, с.16-20 
• Обзор сетевого хранилища Synology DS420+ 
• Возможности программного обеспечения Synology NAS DS420+ 
• Synology DiskStation DS420+ 
• Synology DS420+ - NAS для дома и офисов. / Вы и Ваш компьютер. 2020, №8, с.24-27
  

      

     
          

Виктор   Рудометов
Евгений Рудометов
 

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Объемы служебной и личной информации стремительно растут. При этом основную долю составляют служебные и личные документы, резервные копии программ и данных, а также фотографии, видео, аудио. Данный рост постоянно повышает нагрузку на системы обработки и хранения информации. Облачные системы нередко дороги, а также часто не предоставляют необходимого уровня безопасности, надежности, оперативности и удобства пользования. Оптимальное решение — использование систем на основе серверов сетевых хранилищ, например, Synology DiskStation DS920+ (далее Synology DS920+).

Synology DS920+ — это высокопроизводительное и надежное решение для хранения данных с функциональностью личного и коллективного облака, а также мультимедиа центра. Устройство ориентировано на домашних пользователей и офисов (SOHO/SMB). Является идеальной сетевой системой хранения (NAS, от англ. Network Attached Storage) для оптимизации управления данными и повышения продуктивности. Рассчитан этот NAS на установку 4 жестких дисков. Наличие двух встроенных слотов для твердотельных накопителей M.2 для SSD-кэша позволяет значительно повысить производительность системных операций ввода-вывода и приложений.

Благодаря возможностям масштабирования пользователи Synology DS920+ могут начать с минимальной конфигурации и в дальнейшем расширить емкость системы хранения с помощью модуля расширения (Synology DX517) по мере роста объемов данных. А с помощью специального программного обеспечения Synology DS920+ может также выступать еще и в качестве полнофункциональной системы видеонаблюдения. Остается добавить, что возможности системы определяются не только аппаратными средствами, но и фирменным программным обеспечением (ПО). Библиотека приложений весьма обширна, значительная часть их доступна на сайте производителя.

Комплект этого высокопроизводительного NAS поставляется в небольшой картонной коробке (рис. 1). Она надежно защищает тщательно упакованные компоненты (рис. 2):

• Synology DS920+,
• адаптер питания переменного тока (100 Вт, 12 В / 8.33 А) со съемным кабелем,
• два сетевых кабеля LAN RJ-45,
• два ключа для блокировки дисковых салазок,
• набор винтов для крепления жестких дисков форм-фактора 2.5 дюйма,
• печатное руководство пользователя по быстрой установке на русском языке.

Рис. 1. Коробка Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 2. Комплект Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

К Synology DS920+ могут быть приобретены дополнительные компоненты:

• SO-DIMM non-ECC DDR4 емкостью 4 Гбайт  (D4NESO-2666–4G),
• модуль расширения  Synology DX517  (к Synology DS920+ можно подключить один модуль расширения),
• 3.5″ SATA HDD  (HAT5300),
• 2.5″ SATA SSD  (SAT5200),
• M.2 2280 NVMe SSD  (SNV3400),
• VisualStation VS960HD/VS360HD,
• лицензионный пакет для устройств Surveillance,
• пакет лицензий Synology MailPlus,
• пакет лицензий Virtual DSM.

Корпус Synology DS920+ строгого дизайна выглядит очень стильно. Он окрашен в матовый черный цвет. Благодаря матовой поверхности на корпусе практически не будут видны неизбежные в процессе эксплуатации отпечатки пальцев и мелкие царапины. Внешний вид Synology DS920+ приведен на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Спереди Synology DS920+ (рис. 4) расположены 4 лотка для жестких дисков с возможностью блокировки доступа специальным ключом, индикатор состояния системы в целом и каждого диска в отдельности, кнопка и индикатор питания, а также порт USB 3.0 для подключения внешних устройств. Здесь следует напомнить, что стандарт USB 3.0 был переименован в USB 3.2 Gen 1 организацией USB Implementers Forum (USB-IF) в 2019 году, тем не менее, далее в тексте для этого стандарта будет использоваться более привычное наименование USB 3.0.

Рис. 4. Фронтальная сторона корпуса Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Сзади данного NAS (рис. 5) находятся два вентилятора, два порта 1GbE RJ-45 с поддержкой системы Link Aggregation, порт USB 3.0, порт eSATA (используется для подключения внешних дисков SATA или модуля расширения Synology), гнездо для замка безопасности Kensington, разъем подключения питания и кнопка сброса Reset. По бокам корпуса присутствуют вентиляционные прорези, выполненные в виде надписей «Synology».

Рис. 5. Обратная сторона корпуса Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Основные технические характеристики Synology DS920+ представлены в таблице 1.

Таблица 1.  Технические характеристики Synology DS920+

Внутри корпуса Synology DS920+ находится жесткий металлический каркас и направляющие салазки для лотков жестких дисков.

Материнская плата с процессором и оперативной памятью спрятана внутри корпуса. Однако для расширения объема оперативной памяти нет необходимости полной разборки устройства, так как конструкторами обеспечен сравнительно легкий доступ к соответствующему слоту.

Установка жестких дисков проста и удобна. Действительно, для накопителей форм фактора 3.5″, как и в предыдущих моделях NAS этого производителя, отвертка не потребуется (рис. 6).

Рис. 6. Установка жесткого диска и SSD-кэша в Synology DS920+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Synology DS920+ имеет систему SSD-кэша, которая позволяет существенно повысить производительность системных операций ввода-вывода и некоторых приложений. Для этого в нижней части корпуса есть два отсека (рис. 6) для установки твердотельных накопителей SSD NVME M.2 2280. Их использование обеспечивает ускорение ряда операций в 20 раз. При подключении одного модуля M.2 будет работать кэш на чтение, а при использовании двух модулей есть возможность включить режим и на чтение, и на запись.

Пример установки в Synology DS920+ жесткого диска (HDD 14 Тбайт) и SSD-кэша (SSD 500 Гбайт) приведен на рис. 6.

Установив накопители и подключив блок питания к сети переменного тока, можно переходить к настройке устройства и последующего его использования.

О настройке, ОС, файловой системе, RAID, тестировании и т.п — в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 2 
         

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

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

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

Таблица 1.  Основные технические характеристики

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

                (кликнуть мышью для увеличения картинки)
  

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:

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

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

ASUS RT-AX89X оборудован двумя портами 10 Gigabit Ethernet (10G Base-T и 10G SFP+). Эти порты обеспечивают передачу данных на скорости до 10 Гбит/с как через оптоволоконный, так и через обычный кабель витой пары. Это позволяет использовать максимально быстрые каналы подключения к интернет-провайдеру, а также реализовать высокоскоростное подключение к NAS в собственной локальной сети стандарта 10G.

Несмотря на то, что скорость 10 Гбит/с сегодня кажется экзотикой для домашнего пользователя, в корпоративной индустрии это постепенно становится общепринятым стандартом. Разница в 10 раз действительно заметна. Действительно, простейший однослойный BlueRay диск размером 25 Гбайт будет скачиваться всего 20 секунд при скорости 10 Гбит/c, чуть больше 3.3 минут на скорости 1 Гбит/c и больше получаса на скорости 100 Мбит/c. Даже если на данный момент оборудования для реализации 10G скоростей нет, это прекрасный задел на будущее.

Рис. 3. Порты 1G Base-T WAN, 10G Base-T WAN/LAN, 10G SFP+
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Кроме того, у роутера имеется стандартный 1 Гбит/с WAN порт (на рис. 3 левый разъем синего цвета) и 8 локальных гигабитных LAN-портов (желтые, рис. 4). Это позволяет подключить достаточно много устройств.

 Рис. 4. Восемь портов 1G LAN
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Программное обеспечение ASUS RT-AX89X позволяет настроить режим повышенной отказоустойчивости (FailOver) или режим распределения нагрузки (Load Balance) при наличии, например, двух провайдеров Интернета. Для этого их необходимо подключить в два отдельных порта на выбор из 10 Gb WAN, SFP+, 1 Gb WAN или USB (поддерживаются сотовые модемы и даже некоторые телефоны). В режиме FailOver при отказе основного канала роутер будет автоматически переключаться на запасной, а режим Load Balance позволит использовать сразу оба подключения и равномерно распределить нагрузку между ними.

ASUS RT-AX89X также поддерживает технологию WAN Aggregation для увеличения пропускной способности с внешней сетью до 2 Гбит/c. Как вариант, можно подключить два порта (WAN + LAN или 10G WAN + WAN) к модему или другому сетевому устройству, например, NAS (рис. 5).

Рис. 5. ASUS RT-AX89X + NAS
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На боковой панели рядом с разъемом питания и кнопкой включения расположены два порта USB 3.1 Gen 1 (рис. 6), каждый из которых обеспечивает скорость до 5 Гбит/c. Можно подключить также внешние USB устройства. Это могут быть, например, жесткие диски, флешки, сотовые модемы, смартфоны Android, принтеры и др. Программное обеспечение позволяет настроить внешний доступ через интернет или внутренний доступ через Samba/FTP, подключить медиасервер, настроить сотовый модем или сетевой принтер.

Рис. 6. Порты USB 3.1 Gen 1
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На одной из боковых панелей расположены индикаторы работы самого роутера, WiFi сетей 5 и 2.4 ГГц, портов LAN, WAN, 10G WAN и SFP+.

Справа от индикаторов находятся 3 кнопки. Кнопка WPS позволяет упростить процесс подключения к беспроводной сети, кнопка WiFi включает/отключает сеть WiFi, а LED — индикаторами.

ASUS RT-AX89X поддерживает большое количество вариантов WiFi набора стандартов IEEE 802.11 (далее без символов IEEE): 802.11 a/b/g/n/ac/ax. Пропускная способность в режиме 802.11ac составляет до 1000 Мбит/с (2,4 ГГц) и 4333 Мбит/с (5 ГГц), а при 802.11ax — до 1148 Мбит/с и 4804 Мбит/с соответственно. Таким образом, общая максимальная скорость составляет почти 6000 Мбит/с.

В режиме WiFi стандарта 802.11ac каждый сетевой канал используется устройствами по очереди, а в 802.11ax — канал разделяется на подканалы меньшего размера, что позволяет более эффективно организовывать одновременную работу нескольких устройств. Эта технология называется OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access). Совместно с технологией MU-MIMO устройство ASUS RT-AX89X позволяет работать многим пользователям одновременно на высоких скоростях, являясь высокопроизводительным маршрутизатором, осуществляющим эффективное управление информационными потоками.

Маршрутизатор ASUS RT-AX89X поддерживает различные режимы настройки: роутер (Router), репитер (Repeater), мост (Media Bridge), точка доступа (Access Point) или AiMesh — объединение нескольких маршрутизаторов в единую сеть для покрытия больших пространств единой беспроводной сетью. Выбор режима предоставляется на самом первом этапе настройки (рис. 7).

Рис. 7. Режимы настройки ASUS RT-AX89X
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Многие современные маршрутизаторы позволяют создать гостевую беспроводную сеть с различными ограничениями. ASUS RT-AX89X позволяет создать 6 таких гостевых сетей, по 3 для каждого частотного диапазона. Для каждой существует возможность ограничить доступ во внутреннюю локальную сеть, указать лимит скорости, а также время.

Программное обеспечение ASUS RT-AX89X включает в себя систему информационной безопасности AiProtection Pro на базе разработок компании Trend Micro. Система обеспечивает защиту от интернет-угроз и родительский контроль. Маршрутизатор способен на лету анализировать и фильтровать трафик. С помощью функции родительского контроля можно указать расписание доступа в интернет. Также имеется возможность полностью заблокировать нежелательные веб-сайты и мобильные приложения.

Благодаря службе QoS RT-AX89X обеспечивает приоритетное использование пропускной способности интернет-соединения определенными приложениями. Например, адаптивная служба QoS позволяет задать приоритеты с помощью предустановленных режимов: игры, потоковое видео/аудио, интернет-телефония, веб-серфинг, передача файлов. Традиционная служба QoS позволяет задать приоритеты вручную.

Необходимо отметить, что для любителей игр существует отдельный раздел в настройках для установки приоритетов трафика и минимизации задержек. В разделе настроек Open NAT можно выставить профиль для конкретной игры.

Следует упомянуть, что также доступны настройки портов, VPN, фаервола, NAT, есть даже поддержка умной колонки Alexa и IFTTT. Все возможные настройки роутера насчитывают более 20 страниц. При этом на каждой странице присутствуют по несколько закладок с десятками параметров. Большинство из них можно менять в удобном мобильном приложении.

В следующей части  данной статьи приведены основные параметры ASUS RT-AX89X и выводы.
  

>>    Часть 3 
      

Виктор   Рудометов 
Евгений Рудометов 
 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Развивая семейство компактных настольных компьютеров своей собственной разработки, компания Intel, выпустила на рынок десятое поколение мини-ПК Intel NUC (Next Unit of Computing).

Новинки представлены двумя группами изделий, являющихся, по сути, системными блоками. Первая группа — это наборы (kit), требующие доукомплектования собственными силами пользователей. Вторая группа — модели мини-ПК (системные блоки), полностью готовые к работе. Первые получили наименование “Intel NUC 10 Performance kit”, вторые — “Intel NUC 10 Performance Mini PC”, хотя чаще используются просто “Kit” и “Mini PC”. 

Основой архитектуры Intel NUC10 послужили высокопроизводительные мобильные процессоры десятого поколения, чьи возможности дополнены элементами скоростных проводных и беспроводных интерфейсов. При этом в старших моделях применяются процессоры Intel Core i7-10710U, в младших — Intel Core i3-10110U, среднюю позицию занимают модели с Intel Core i5-10210U. Основные параметры этих процессоров приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры процессоров

Модели Kit и Mini PC выпускаются в металлических корпусах двух форм-факторов. Изделия подробно описаны в документе NUC10i357FN_TechProdSpec.pdf, который расположен на сайте Intel по адресу https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/documents/intel-nuc/NUC10i357FN_TechProdSpec.pdf. 

Первый вариант — модели “Slim” (Small). В их наименовании присутствует буква “K”. Эти устройства имеют габариты 117×112×34 мм. С ножками высота такого устройства составляет 38 мм.

Второй — модели “Tall”, в их наименовании присутствует буква “H”. Они имеют габариты 117×112×48 мм, с ножками высота — 51 мм.

Рис. 1. Два варианта корпусов NUC10
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что обилие доступных вариантов Intel NUC10 расширяет диапазон возможностей для пользователей, но часто и затрудняет для них выбор оптимальной модели. Оценивая же основные параметры и критерии выбора, необходимо отметить, что модели с Intel Core i7-10710U демонстрируют максимальные показатели производительности, но требуют для своей работы сравнительно мощных блоков питания. А еще старшие представители дороже средних и младших собратьев, которые, кстати, также обладают обширным набором интерфейсных возможностей.

Что же касается возможностей и выбора оптимальной модели среди представителей вариантов “Tall” (высокие модели) и “Slim” (тонкие модели), то следует учитывать, что разница среди них заключается в первую очередь в числе накопителей, которые можно установить в корпус NUC10.

В моделях “Tall” могут быть установлены два накопителя: один M.2 SSD и один 2.5” HDD/SSD. При этом любой из них может использоваться в качестве системного диска. В случае необходимости можно объединить эти накопители и в RAID-массив. В дополнение к этому в качестве еще одного варианта дисковой подсистемы совместно с 2,5-дюймовым накопителем производитель предлагает использовать, как и в Tall-моделях предыдущих поколений, ускоритель Intel Optane Memory Series. Это может быть модель с информационным объемом 16GB или “более продвинутый” вариант с 32GB. Данные ускорители выпускаются в форм-факторе M.2. Они устанавливаются в слоты M.2 (вместо M.2 SSD) для совместной работы с 2,5-дюймовыми накопителями с целью ускорения работы ОС Windows 10, а также часто используемых системных и прикладных программ.

В отличие от “Tall”, архитектура и конструктив моделей “Slim” предусматривает присутствие в корпусе только одного накопителя, представленного модулем M.2 SSD. Это, впрочем, не является особенно критичным для пользователей. Дело в том, что информационная емкость современных накопителей этого типа даже в потребительском сегменте может достигать 1TB и даже 2TB (у Intel есть модели 1.024TB и 2.048TB). Емкости указанных моделей обычно вполне достаточно для решения самых разных задач, включая обработку файлов мультимедиа. Размеры таких файлов нередко составляют десятки гигабайт, особенно это касается файлов видео 4K.

Остается добавить, что все сказанное относится и к изделиям группы Kit, и к изделиям Mini PC. При этом модели, снабженные блоками питания с силовыми кабелями с вилками европейского стандарта (эта вилка совместима с розетками российского стандарта), имеют в конце наименования символ “2”. Но это, вообще говоря, не относится к особенностям архитектуры NUC10. Да и силовой кабель может быть легко заменен на вариант с вилкой другого стандарта, не говоря уже о том, что на рынке присутствуют соответствующие переходники.

Таким образом, тем пользователям, кто стремится к максимальным возможностям NUC10 и не ограничен в средствах, можно порекомендовать Tall-модели с Intel Core i7-10710U. Бережливых пользователей, а также пользователей с ограниченными финансовыми ресурсами, возможно, заинтересуют Slim-модели c Intel Core i3-10110U, хотя по производительности они и уступают моделям с Intel Core i7 и Intel Core i5. Оптимальной же серединой являются, по-видимому, модели с Intel Core i5-10210U, основные характеристики которых, приведенные на сайте производителя, представлены на рис. 2.

Рис. 2. Модели и характеристики NUC10 с Intel Core i5
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Аналогичные таблицы, конечно, есть и для Slim- и Tall-моделей с процессорами Intel Core i7-10710U и Intel Core i3-10110U (рис. 3). Эти таблицы также легко найти на сайте производителя.

Рис. 3. Модели и характеристики NUC10 с Intel Core i7 и Intel Core i3 
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, «золотой серединой» являются модели NUC10, созданные на основе Intel Core i5-10210U. Учитывая рост скоростных и емкостных возможностей M.2 SSD и, конечно, популярность малогабаритных решений, пожалуй, наиболее интересными для пользователей являются модели NUC10i5FNK и NUC10i5FNKPA. А для российских пользоватедей — варианты, снабженные блоками питания, укомплектованными силовыми кабелями с европейской вилкой: NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2. Эти Slim-модели отличаются друг от друга тем, что первая модель — это набор, а вторая — законченное устройство.

Внешний вид моделей NUC10i5FNK2 и NUC10i5FNKPA2, а также их порты и разъемы приведены на рис. 4. Основные характеристики данных устройств представлены в таблице 2.

Рис. 4. Внешний вид NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2, а также их порты и разъемы
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2.  Технические характеристики

Необходимо отметить, что, если NUC10i5FNKPA2 лишить комплектных модулей SO-DIMM DDR4 и накопителя M.2 SSD с установленной Windows 10 Home 64-bit, то это изделие фактически превращается в NUC10i5FNK2. И наоборот: добавьте в NUC10i5FNK2 указанные компоненты — получите NUC10i5FNKPA2. Параметры же и производительность конечного устройства в лице NUC10i5FNK2 / NUC10i5FNKPA2 зависят от используемых сменных элементов. В этом легко убедиться на примере сравнения параметров подсистемы оперативной памяти с разными модулями и дисковой подсистемы с разными накопителями.

Что же касается выбора между полностью готового к работе NUC10i5FNKPA2 и платформы NUC10i5FNK2, требующей доукомплектования модулями DDR4, SSD и ОС, то выбор остается за потенциальным пользователем. При этом следует помнить, что у него всегда имеется возможность поменять указанные компоненты, независимо от выбранной модели Kit или Mini PC в конструктиве Slim или Tall.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Intel NUC10 Performance Mini PC
Архитектура мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA
Производительность Intel NUC10i5FNKPA
Мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA 

Евгений Рудометов 
 

Десятое поколение мини-ПК Intel NUC (Next Unit of Computing) в настоящее время представлено двумя группами изделий: двенадцатью наборами (kit), требующими своего доукомплектования силами пользователей, и восьмью моделями мини-ПК, полностью готовыми к работе. Первые получили наименование “Intel NUC 10 Performance kit”, вторые — “Intel NUC 10 Performance Mini PC”.

Одним из представителей полностью укомплектованных и готовых к работе устройств из “Intel NUC 10 Performance Mini PC” является модель Intel NUC10i5FNKPA2 (символ “2″ в наименовании, как и раньше, означает наличие в комплекте блока питания, снабженного силовым кабелем с вилкой европейского стандарта, эта вилка совместима с розетками российского стандарта). Устройство поставляется в жесткой картонной коробке.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Комплект указанной модели мини-ПК включает:

• мини-ПК Intel NUC10i5FNKPA2 (далее — мини-ПК Intel NUC10i5FNK),
• блок питания мини-ПК от сети переменного тока (модель HKA09019047-6U с входным напряжением 100-240В, выходным напряжением 19В, выходным током до 4,74А), снабженный кабелем с вилкой европейского стандарта,
• запасной столбик для крепления M.2 SSD,
• документация с кратким описанием подключения и безопасного использования мини-ПК, а также описание стандартов и материалов.

Рис. 1. Мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В дополнение к приведенному комплекту производитель разместил на своих сайтах еще и вспомогательное ПО и файлы с подробным описанием архитектуры моделей NUC10 и рекомендации по их настройке.

Возвращаясь к использованным в мини-ПК Intel NUC10i5FNK элементам, необходимо отметить, что применение энергоэкономичного процессора Intel Core i5-10210U, дополненного соответствующими электронными компонентами, позволило создать очень компактный компьютер.

Использованный процессор характеризуется сравнительно высокой производительностью и функциональностью. Их достаточно для решения широкого круга самых разных задач. Основные параметры Intel Core i5-10210U приведены в таблице 1.

Таблица 1.  Основные параметры Intel Core i5-10210U

Функциональные возможности мини-ПК Intel NUC10i5FNK реализованы с помощью специально разработанной для данного устройства материнской платы NUC10i5FNB форм-фактора UCFF (4.0″ × 4.0″) с использованием соответствующих комплектующих.

В данном компьютере используются видеосредства Intel UHD Graphics, встроенные в процессор Intel Core i5-10210U. Эти средства поддерживают:

• Видео HD для Blu-ray,­­
• Direct3D 2015/11.2/11.1/9/10, Direct2D, OpenCL 1.2/2.0/2.1/4.5,
• Аппаратное ускорение декодирования Full AVC/VC1/MPEG2/HEVC/VP8/VP9/JPEG,
• Аппаратное ускорение кодирования Full AVC/MPEG2/HEVC/VP8/JPEG.

Видеопоток передается как через HDMI (через LSPCON — MegaChips MCDP2800-BCT DisplayPort 1.2a to HDMI 2.0b Level Shifter/Protocol Converter) с максимальным разрешением 4096 х 2160 @ 60 Hz, 24bpp, так и через USB Type C (совместим с DisplayPort 1.2) с максимальным разрешением 4096 х 2304 @ 60 Hz, 24bpp. Из приведенных значений следует, что графические средства обеспечивают поддержку видеоконтента 4К. Поддерживается до трех дисплеев.

Оперативная память представлена двумя SO-DIMM DDR4-2666 по 4GB (модель Kingston KVR26S19S6/4). Общий объем составляет 8GB, но имеется возможность расширения до 64GB.

Поддерживаются проводные и беспроводные интерфейсы.

Функциональная схема мини-ПК Intel NUC10i5FNK представлена на рис. 2, технические характеристики — в таблице 2.

Рис. 2. Функциональная схема мини-ПК NUC10i5FNK
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 2.  Технические характеристики Intel NUC10i5FNK

В тестируемом варианте мини-ПК Intel NUC10i5FNK энергонезависимое хранение информации осуществляет накопитель M.2 SSD 256GB (модель Kingstone U-SNS8154P3/256GJ).

Что же касается результатов тестирования мини-ПК Intel NUC10i5FNK, то они приведены далее.

Конфигурация исследуемой системы и результаты проведенного тестирования рассмотрены  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2