Анализ и оценка аппаратных средств современных ПЭВМ

загрузки операционной системы с соответствующего накопителя.

Система BIOS в IBM-совместимых компьютерах реализована в виде одной

или двух микросхем, установленных на системной плате компьютера. Наиболее

перспективным для хранения системы BIOS является сейчас флэш-память. BIOS

на ее основе имеют, например, системные платы фирм Intel, Mylex, Compaq и

т.д. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные

функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.

Поскольку содержимое ROM BIOS фирмы IBM было защищено авторским правом

(т.е. его нельзя подвергать копированию), то большинство других

производителей компьютеров вынуждены были использовать микросхемы BIOS

независимых фирм, системы BIOS которых, разумеется, были практически

полностью совместимы с оригиналом. Наиболее известны из этих фирм три:

American Megatrends Inc. (AMI), Award Software и Phoenix Technologies.

CMOS RAM

Система BIOS в компьютерах, основанных на микропроцессорах i80286 и

выше, неразрывно связана с неизменяемой памятью (CMOS RAM), в которой

хранится информация о текущих показаниях часов, значение времени для

будильника, конфигурации компьютера: количестве памяти, типах накопителей и

т.д. Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS.

Название CMOS RAM обязано тому, что эта память выполнена на основе структур

КМОП (CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) которые, как

известно, отличаются малым энергопотреблением.

В системе BIOS имеется программа, называемая Setup, которая может

изменять содержимое CMOS-памяти. Вызывается эта программа определенной

комбинацией клавиш, которая обычно выводится в качестве подсказки на экран

монитора после включения питания компьютера. Во время загрузки компьютера

можно запустить программу Setup для системы BIOS.

Напомним, что под обычными установками (Standard CMOS Setup) мы

понимаем информация дате (месяц, день, год), текущих показаниях часов

(часы, минуты, секунды), количестве стандартной и расширенной мяти (в

килобайтах), технических параметрах и типе накопителей, дисплея, а также о

подключении клавиатуры. Заме например, что если в этой программе в строке

Keyboard сказать «Not Installed», то даже при отсутствии клавиатуры

компьютер не выдаст сообщения об ошибке.

Расширенные установки (Advanced CMOS Setup и Advanced ChipSet Setup)

включают в себя дополнительные возможности конфигурирования системной

платы. Наиболее общими являются, например, такие возможности, как

допустимая скорость ввода символов с клавиатурв (по умолчанию 15 символов в

секунду), тестирование, тестирование памяти выше границы 1 Мбайт,

разрешение использования арифметического сопроцессора Weitek, приоритет или

последовательность загрузки (т.е. попытка загрузки компьютера сначала с

накопителя со сменным, а затем несменным носителем или наоборот),

установка определенной тактовой частоты микропроцессора при включении,

разрешение парольной защиты и т.д. Как правило, расширенные установки

допускают определение областей «теневой» (shadow) памяти для системной ROM

BIOS, а также ROM BIOS видеоадаптеров, контроллеров накопителей и

дополнительных адаптеров. Кроме этого, возможна установка тактовой частоты

системной шины, а также числа тактов ожидания (или временной задержки) для

микропроцессора при обращении к устройствам ввода-вывода, оперативной

и/или кэш-памяти.

Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOS RAM (а также при

разряде батареи или аккумулятора) программа Setup имеет возможность

воспользоваться некой информацией по умолчанию (BIOS Setup Default Values),

которая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROM BIOS.

НОВЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ

Резкое повышение быстродействия процессоров и переход на 32-разрядные

многозадачные операционные системы существенно поднимают требования и к

другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является оперативная

память. Возрастание внешних тактовых частот процессоров с 33-40 МГц,

характерных для семейства 486 (486DX2-66/80 и 486DX4-100/120), до 50-66 МГц

для Pentium (Pentium 75/90/100/120/133), требует прежде всего адекватного

увеличения быстродействия подсистемы памяти. Поскольку в качестве

оперативной используется относительно медленная динамическая память DRAM

(Dynamic Random Access Memory), главный способ увеличения пропускной

способности основан на применении кэш-памяти. Кроме встроенной в процессор

кэш-памяти первого уровня применяется и кэш-память второго уровня

(внешняя), построенная на более быстродействующих, чем DRAM, микросхемах

статической памяти SRAM (Static RAM). Для высоких тактовых частот нужно

увеличивать быстродействие SRAM. Кроме того, в многозадачном режиме

эффективность работы кэш-памяти также может снижаться. Поэтому актуальной

становится задача не только увеличения быстродействия кэш-памяти, но и

ускорения непосредственного доступа к динамической памяти. Для решения этих

проблем начинают использоваться новые типы статической и динамической

памяти.

Требования к объемам памяти диктуются программным обеспечением. При

использовании Windows оценить необходимое количество памяти можно на основе

тестов Winstone, использующих наиболее популярные приложения Windows.

Соответствующие данные представлены на рисунке 1.

[pic]

Статическая память

В качестве кэш-памяти второго уровня практически всегда применялась (и

до сих пор продолжает широко применяться) стандартная асинхронная память

SRAM. При внешних тактовых частотах порядка 33 МГц хорошие результаты

давала статическая память со временем выборки 15-20 ns. Для эффективной

работы на частотах выше 50 МГц такого быстродействия уже недостаточно.

Прямое уменьшение времени выборки до нужных величин (12-8 ns) обходится

дорого, так как требует зачастую применения дорогой технологии Bi-CMOS

вместо CMOS, что неприемлемо для массового рынка. Поэтому предлагаемое

решение заключается в применении новых типов памяти с усовершенствованной

архитектурой, которые первоначально были разработаны для мощных рабочих

станций. Наиболее перспективна синхронная SRAM. В отличие от обычной

асинхронной, она может использовать те же тактовые сигналы, что и остальная

система, поэтому и называется синхронной. Она снабжена дополнительными

регистрами для хранения информации, что освобождает остальные элементы для

подготовки к следующему циклу еще до того, как завершился предыдущий.

Быстродействие памяти при этом увеличивается примерно на 20%. Эффективную

работу на самых высоких частотах может обеспечить особая разновидность

синхронной SRAM — с конвейерной организацией (pipelined burst). При ее

применении уменьшается число циклов, требующихся для обращения к памяти в

групповом режиме. Пример для тактовой частоты 66 МГц (Pentium 100 и Pentium

133) приведен в таблице1. В случае группового режима чтения-записи для

первого обращения нужно 3 цикла, для каждого следующего — только 1.

|Тип цикла |Асинхронная SRAM |Конвейерная SRAM |

|Single Read |3 |3 |

|Single Write |4 |3 |

|Burst Read |3-2-2-2 |3-1-1-1 |

|Burst Write |4-3-3-3 |3-1-1-1 |

Динамическая память

Так же, как и для статической памяти, прямое сокращение времени

выборки для динамической памяти достаточно трудно технически осуществимо и

приводит к резкому росту стоимости. Поэтому ориентация в новых системах

идет на микросхемы со временем выборки 60-70 ns. Стандартные микросхемы

DRAM имеют страничную организацию памяти — Fast Page Mode (FPM), которая

позволяет значительно ускорить доступ к последовательно расположенным (в

пределах страницы) данным по сравнению со случаем произвольной выборки.

Поскольку обращения к последовательно расположенным данным в реальных

задачах встречаются очень часто, применение FPM DRAM заметно повышает

производительность. FPM DRAM со временем выборки 60-70 ns обеспечивает

необходимые характеристики для тактовых частот 33-40 МГц. При повышении

тактовой частоты обеспечить надежное и быстрое считывание данных в

страничном режиме уже не удается. Эту проблему в значительной степени

решает применение памяти нового типа - EDO DRAM (Extended Data Output

DRAM). От обычной памяти со страничной организацией она отличается наличием

дополнительных регистров для хранения выходных данных. Увеличивается время,

в течение которого данные хранятся на выходе микросхемы, что делает

выходную информацию доступной для надежного считывания процессором даже при

высоких тактовых частотах (фактически время между обращениями в страничном

режиме можно уменьшить до 30 ns по сравнению с 45 ns для FPM).

Радикальный, но не общепризнанный подход к повышению быстродействия

динамической памяти заключается во встраивании в микросхемы DRAM

собственной кэш-памяти. Это Cached DRAM (CDRAM) и Enhanced DRAM (EDRAM).

Память CDRAM выпускается фирмой Mitsubishi и имеет 16 KB кэш-памяти как на

4, так и на 16 Mbit кристалле, обмен между динамической и встроенной кэш-

памятью осуществляется словами шириной 128 разрядов.

Вообще говоря, применение новых типов динамической памяти позволяет

получать высокую производительность даже и без применения кэш-памяти

второго уровня (если кэш-память первого уровня — типа write back), особенно

в случае CDRAM и Enhanced DRAM, которые именно так и используются. Однако

подавляющее большинство систем для достижения максимальной

производительности строится все-таки с использованием кэш-памяти второго

уровня. Для них наиболее подходит память типа EDO DRAM. К тому же она стала

уже промышленным стандартом, и ее доля будет преобладать в микросхемах

памяти емкостью 16 Mbit и более. Фактически эта память приходит на смену

стандартной FPM DRAM и ее можно применять в любых системах вместо

стандартной.

КОНСТРУКТИВ

Несмотря на то, что наиболее популярным конструктивом для динамической

памяти по-прежнему остается SIMM (Single In-line Memory Module), начинают

применяться и другие стандарты. Возникновение новых стандартов вызвано

необходимостью решения двух основных проблем. Первая связана с увеличением

плотности упаковки элементов памяти, особенно актуальной для рабочих

станций, использующих память очень большого объема, и мобильных систем.

Вторая — с обеспечением устойчивой работы при высоких частотах, которая

зависит от размеров, емкости и индуктивности соединителя. Большую по

сравнению с SIMM плотность упаковки и, соответственно, объем памяти могут

обеспечить модули типа DIMM (Dual In-line Memory Module), у которых, в

отличие от SIMM, контакты на обеих сторонах модуля не объединены, а могут

использоваться независимо.

Микросхемы стандартной статической памяти в основном выпускаются в

корпусах типа DIP и SOJ. Память типа pipelined burst либо запаивается на

системную плату сразу в процессе ее изготовления, либо поставляется в виде

модулей.

ЖЕСТКИЕ ДИСКИ

Большая часть жестких дисков, представленных на мировом рынке,

выпускается специализированными фирмами — Quantum, Seagate, Conner, Western

Digital, Maxtor и некоторыми другими.

Жесткие диски с интерфейсом IDE

Жесткая конкуренция и особая важность в этих условиях ценового фактора

требуют от производителей массовой продукции использования самых

современных технологических достижений. За счет применения записи с высокой

плотностью (400 Mbit на квадратный дюйм) стандартное значение емкости,

приходящейся на один диск (носитель), достигло 540 MB. Это позволяет

уменьшить не только количество дисков, но и магнитных головок и других

элементов, а значит снизить цену и повысить надежность. При применении

таких дисков линейка выпускаемых моделей по емкости выглядит следующим

образом: 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB и т. д. Практически все ведущие

производители переходят на выпуск моделей с такой плотностью записи,

которая уже находится на пределе возможностей стандартной технологии,

основанной на применении тон-копленочных магнитных головок. Радикальное

средство — переход на магниторезистивные головки — является для большинства

фирм довольно дорогостоящим, так как технологией их массового производства

обладают только IBM и Fujitsu. Поэтому начинают применяться некоторые

другие решения. Так, фирма Maxtor в новых моделях cepиях Durarigo (540 MB,

1 GB и 1.6 GB) начала применять особую технологию Proximity recording с

псевдо-контактирующей магнитной головкой Tripad (тонкопленочной) и

алмазоподобным углеродным покрытием носителя. Головка находится на очень

близком расстоянии от диска , а в отдельных случаях может даже касаться его

поверхности, что не приводят, однако, к. повреждению магнитного слоя,

защищенного прочным покрытием. Maxtor, а также некоторые другие фирмы

рассматривают эту технологию как более дешевую альтернативу

магниторезистивным головкам и PRML для плотностей записи до 1000 Mbit на

квадратный дюйм.

Интерфейс Enhanced IDE, ставший основным для массовой продукции,

несмотря на очень хорошие скорости передачи, все же уступает интерфейсу

SCSI по возможностям, особенно в многозадачных средах. Ситуация, возможно,

улучшится с принятием спецификации АТА-3, в которой, по предварительным

данным, будут дополнения (command overlapping and queuing, predictive

failure analysis bit и некоторые другие), позволяющие в некоторой степени

приблизиться к SCSI как по эффективности отработки запросов, так и по

контролю за целостностью данных.

Жесткие диски с интерфейсом SCSI

Если 90% жестких дисков, устанавливаемых в персональные компьютеры,

имеют интерфейс Enhanced IDE, и только 10% — SCSI, то для компьютеров,

используемых в качестве серверов, доля SCSI увеличивается до 90%. Интерфейс

SCSI обеспечивает большие преимущества при работе в многозадачном режиме,

поэтому, несмотря на более высокую цену по сравнению с IDE, доля SCSI

жестких дисков будет увеличиваться и для персональных компьютеров. На

нижнем краю диапазона выпускаемых дисков находятся модели, использующие ту

же механику, что и соответствующие диски Enhanced IDE. Соответственно, они

обладают такими же параметрами. Благодаря невысокой цене и хорошей

производительности, область их применения очень широка, начиная от

персональных компьютеров. Большая же часть продукции имеет повышенную

емкость и ориентирована на достижение самого высокого уровня

производительности. Поэтому использование передовых технологий —

магниторезистивных головок и PRML (применяются во всех моделях IBM и

Fujitsu и некоторых моделях других фирм) и усовершенствованных интерфейсов

— приобретает первостепенное значение. Такие диски обладают самыми высокими

параметрами — при емкости 4-8 GB (IBM довела емкость 3.5" моделей до 20 GB)

они имеют кэш-память 512-1024 KB, скорость вращения 7200 об/мин и среднее

время поиска меньше 10 ms. В некоторых случаях лимитирующим фактором

становится быстродействие интерфейса, поэтому кроме стандартного Fast SCSI-

2 со скоростью передачи 10 MB/s применяются также Fast Wide SCSI-2 (SCSI-3)

на 20 MB/s, Ultra SCSI (40 MB/s).

Жесткие диски для аудио и видео

Развитие multimedia вызвало значительный интерес к так называемым

аудио/видео жестким дискам как со стороны потребителей, так и

производителей. Обычные диски оптимизированы для быстрого доступа и быстрой

передачи относительно небольших блоков информации, т. е, для максимального

количества операций ввода/вывода в единицу времени. Для работы со звуком и

видео должна обеспечиваться, наоборот, непрерывная передача информации в

течение достаточно длительного времени с практически постоянной скоростью,

как в случае с магнитной лентой. Обычные диски из-за периодической

процедуры термической калибровки и повторного чтения в случае возникновения

ошибок допускают перерывы в передаче информации на время, достигающее сотен

миллисекунд, что приводит к неприятным последствиям при воспроизведении

изображения и звука. Реально встречающиеся перерывы можно неитрализовать с

помощью кэш-памяти очень большого объема, но это дорогостоящее решение.

Первые специализированные диски для аудио и видео выпустила фирма

Micropоlis. В настоящее время соответствующими возможностями начинают

оснащать свои изделия большинство ведущих производителей — IBM, Fujitsu,

Seagate, Quantum.

В дисках новой конструкции проблемы, связанные с термической калибровкой

решаются относительно легко, так как сервоинформация хранится не на

отдельной выделенной поверхности. а распределена по рабочим поверхностям.

Требуется только модификация встроенного контроллера для оптимизации

процедуры термической калибровки. На уровне контроллера оптимизируется и

процедура коррекции ошибок. Поэтому на основе одной и той же механики можно

создавать и обычные и аудио/видео жесткие диски. Такой подход позволяет

выпускать комбинированные (т. е. переключаемые) диски без особых

дополнительных затрат.

Разные фирмы применяют отличающиеся подходы к производству

аудио/видео дисков. Так, пионер в этой области фирма Micropolis выделила их

в отдельное производство. Seagate ориентируется на комбинированные диски,

которые можно применять как для аудио/видео, так и в обычном режиме. Это

некоторые модели серии Decathlon с ин-герфеисом как SCSI, -так и Fast ATA

(Enhanced ide).

Для аудио/видео жестких дисков важным параметром является

гарантированная скорость передачи информации. Для первых дисков фирмы

Micropоlis она составляла 2.9 MB/s, у современных моделей Gold Line

увеличена до 4 MB/s. IBM для своих дисков Ultrastar AV гарантирует 5 MB/s.

Жесткие диски 2.5" и 1.8"

Ориентированные изначально на мобильные применения, миниатюрные жесткие

диски значительно усовкршенствовались и не уступают моделям для настольных

конструкций. Жесткие диски в стандарте PCMCIA с форм-фактором 1.8" не

смогли занять место штатных устройств массовой памяти для компьютеров типа

notebook и laptop, на которое они вполне обоснованно претендовали. Поэтому

объемы их выпуска ограничены, и они в основном применятся для обмена

информацией и для индивидуальной работы с какими-либо данными. При

постоянно растущих требованиях к емкости дисков оказалось невозможным

обеспечить приемлемый уровень цен при применении столь сложной -технологии,

поэтому функции миниатюрных устройств массовой памяти в основном

возлагаются на модели с форм-фактором 2.5", максимальная емкость которых

превышает уже 1 GB. Фирме Maxtor, лидеру в производстве сверхминиатюрных

изделий, удалось перенести know how, разработанное для 1.8" жестких дисков

MobileMax, на 2.5" модели, что позволило выйти сразу на уровень максимально

достигнутой емкости при меньших, чем у других фирм размерах. Жесткие диски

серии Laramie с интерфейсом Enhanced IDE при толщине всего 12.5 мм имеют

емкость 837 MB, 1GB и 1.34 GB. В них применена технология proximity

recording и контроллер на базе сигнального процессора.

Fujitsu производит 2.5" диски серий Hornet 5 и 6, в которых

применяются магниторезистивные головки и PRML. Емкость дисков составляет

508 MB, 768 MB и 1 GB, интерфейсы — Enhanced IDE и Fast SCSI-2. Диски

обладают высокой производительностью и малым потреблением энергии. Модели с

интерфейсом SCSI предназначены не только для применения в notebook фирмы

Apple, но могут использоваться и в настольных компьютерах, а также для

создания компактных и надежных RAID-массивов.

Надежность

Как для самых емких и производительных жестких дисков с интерфейсом

SCSI, так и для массовых моделей Enhanced IDE, важнейшим параметром

остается надежность. Современные диски обладают очень высокой надежностью,

время наработки на отказ у некоторых моделей достигает 1 000 000 часов.

Однако не следует забывать, что надежность, оцененная по MTBF (Mean Time

Between Failure), — это понятие общее и статистическое, а перед

пользователем стоит задача, как перевести его в конкретное и

индивидуальное. Традиционные подходы к повышению надежности хранения данных

широко известны — это резервное копирование и применение массивов из

нескольких дисков (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). Несколько

слов о RAID. Это решение, повышающее не тольо надежность, но и

производительность, никогда не относилось к разряду дешевых и доступных.

Однако сейчас, с уменьшением стоимости SCSI жестких дисков, массивы

начинают предлагаться довольно широко, чему способствует также появление

относительно дешевых RAID контроллеров (разрабатываются даже и в ближайшее

время появятся контроллеры, встроенные в системную плату). Наконец,

появился принципиально новый подход, применимый и к индивидуальному диску,

— SMART (Self-Monitoring, Analysis аnd Reporting Technology). Он может

использоваться практически для любой компьютерной периферии и предлагает

наличие- всроенных в устройство средсгв caмодиагностики. SMART

предусматривает использование некоторых реализованных на уровне встроенного

в жесткий диск контроллера процедур, которые проверяют состояние важнейших

частей — двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей, самого

контроллера. Эта информация передается в компьютер, который ее анализирует.

Возможно также определить "пробег" жесткого диска, число

включений/выключений. Совсем недавно Seagate и Quantum также начали

применять SMART в своих жестких дисках. Использование SMART, хотя и

позволяет довольно подробно контролировать состояние диска, не является

панацеей, так как появление некоторых дефектов практически не-возможно

предсказать.

Видеоконтроллеры, акселераторы, видеоускорители

Традиционно основные усилия разработчиков графических адаптеров были

направлены на повышение разрешений, достигаемых при большой глубине цвета

(True Color, т. е. 24 bit или 16.7 млн. цветов), и на ускорение выполнения

возможно большего количества графических операций. Все это требуется в

первую очередь для профессиональной работы в области графики, анимации,

САПР. Некоторые принципиальные моменты, и прежде всего стоимостные, не

позволяют продукции, рассчитанной на массового потребителя, развиваться по

этому же пути. Да это на данном этапе и не нужно, так как режимы с самыми

высокими разрешениями не доступны для большинства находящихся в

эксплуатации мониторов. Гораздо важнее обеспечить возможность качественного

воспроизведения "живого" видео, которое остается практически единственной

областью, пока еще не освоенной основной массой современных компьютеров. До

последнего времени сделать это можно было только с помощью дополнительного

multimedia оборудования — видео платы или MPEG-проигрывателя. Сейчас

появился и другой подход, ставший возможным благодаря возросшей

производительности процессоров. Он основан на применении для декодирования

изображений не аппаратных, а программных средств в сочетании с некоторыми

элементами аппаратной поддержки, встраиваемыми в графические адаптеры. То

есть сами адаптеры приобретают функции видео ускорителя (в дополнение к

Windows ускорителю).

Большинство новых моделей графических адаптеров использует

спецификацию DCI-1.0 и относится к разряду Windows и видео-ускорителей.

Они на аппаратном уровне реализуют такие операции, как преобразование

цветовых пространств, масштабирование, декодирование сжатых изображений.

Возможно воспроизведение изображения с дисков Video CD с помощью чисто

программных MPEG-1 декодеров (хорошие результаты получаются для процессоров

Pentium 90 и выше).

Новым моментом является также интеграция графического адаптера с

другими устройствами, например, с платой для захвата изображений,

аппаратным MPEG-проигрывателем или звуковой платой.

Chipset

Ведущие изготовители chipset для графических адаптеров — фирмы S3,

ATI, Cirrus Logic, Trident и другие — предусмотрели в новом поколении своих

изделий кроме стандартной Windows акселерации также и ускорение видео

операций, причем для последних хорошие результаты получаются даже при

использовании стандартной динамической памяти и EDO DRAM. Однако по-

прежнему достичь одновременно высоких значений для скорости регенерации,

разрешения и глубины цвета удается только при применении двух портовой

памяти типа VRAM и WRAM.

Особого внимания заслуживают chipset фирмы S3 - Vision 868 (для DRAM и

EDO DRAM) и Vision 968 (для VRAM). Они имеют 64-разрядную архитектуру и

ускоряют многие графические и видео операции (DCI-1.0): bitbit, рисование

линий, заполнение прямоугольников, растровые операции, конвертацию

цветового пространства (YUV 4:1:1 и 4:2:2, 16-bit, 16.7 млн. цветов — в

RGB), билинейное масштабирование, растрирование dithering), сжатие

изображения и некоторые другие. Поддерживаются популярные видео кодеки —

CinePak, MPEG, Indeo, Motion JPEG. Имеется программное обеспечение для

Windows U, Windows 95, Windows NT, OS/2 Warp, Video for Windows, Quicktime

for Windows, для декодирования MPEG.

64-разрядные chipset ATI Mach264CT фирмы ATI TGU19680 фирмы Trident

также ускоряют выполнение видео операций и рассчитаны на разные типы памяти

— они поддерживают DRAM и EDO RАМ, VRAM (ATI) и WRAM (Trident).

Новые графические адаптеры

В большинстве новых моделей применяется chipset с функциями ускорения

видео в соответствии с DCI-1.0 и скоростной цифроаналоговый преобразователь

RAMDAC (иногда встроенный в Chipset), обеспечивающий полосу пропускания,

достаточную для высоких скоростей регенерации. Предусматривается поддержка

режима Plug&Play для монитора с помощью VESA Display Data Channel (DDC

1/2), а также управления энергосбережением VESA Display Power Management

Signaling (DPMS). Устанавливаются разъемы VESA Advanced Feature Connector

(VAFC). Свойственные системам с DRAM ограничения по скорости регенерации

при больших разрешениях и глубине цвета можно преодолеть с помощью

оригинальной 192-разрядной архитектуры самого графического адаптера.

МАГНИТООПТИКА

Магнитооптические накопители, использующие сменные носители для записи

и хранения информации, несмотря на довольно короткий срок своего

существования, приобрели широкую популярность. Этому в немалой степени

способствуют те уникальные свойства, которыми обладает магнитооптика, и те

универсальные возможности, которые она предлагает.

Поскольку магнитооптика ориентирована на работу с данными большого

объема, то особую важность приобретают время их обработки и стоимость

хранения.

Объем производства магнитооптических накопителей в 1995 году

оценивается в 1.1 млн. шт. для 3.5" и 0.5 млн. для 5.25" устройств, в

следующем году прогнозируется значительный рост рынка. Магнитооптика

является сравнительно новой и бурно развивающейся технологией, поэтому на

рынке, наряду с крупнейшими производителями устройств массовой памяти,

достойно представлены и некоторые специализированные фирмы, способные

воплощать новаторские решения в продукцию высочайшего качества.

Накопители 5,2’’

Для этих устройств используется одинаковы. В то же время реальное

быстродействие в большинстве случаев определяется еще и объемом и

эффективностью встроенной кэш-памяти, а также временем поиска. Большинство

накопителей на 1.3 GB имеет кэш-память 1 MB, и очень немного моделей — 4

MB. Судить можно по величине максимального времени поиска. Появление

следующего поколения накопителей, использующих диски емкостью 2.6 GB,

ожидается в ближайшее время, как только будут приняты соответствующие

стандарты, которые необходимы, чтобы продукция разных фирм была совместима.

Похоже, что довольно скоро появятся накопители с еще большей емкостью

и быстродействием. Основной недостаток существующей магнитооптической

технологии заключается в том, что для записи необходимы два прохода, т. е.

она в 2 раза медленнее чтения. Однопроходная запись была сначала

реализована в относительно медленных магнитооптических накопителях системы

Mini Disk фирмы Sony (2.5", 140 MB). Сейчас уже созданы первые скоростные

устройства, использующие подобную технологию.

Накопители 3.5"

Магнитооптические накопители на 3.5" дисках емкостью 230 MB, лидером в

производстве которых является Fujitsu, получают все большее

распространение. Кроме традиционных вариантов использования их для хранения

больших объемов информации и обмена данными в издательском деле,

графических приложениях и т. д., они находят широкое применение и в

медицине — для хранения истории болезни (для каждого пациента — свой диск,

емкости которого хватит на многие годы, даже если записывать на него

графические данные, получаемые при томографических и других современных

методах исследования). Сфера применения магнитооптики расширилась и до

компьютеров типа notebook.

Магнитооптические библиотеки

Хотя емкость магнитооптических библиотек, использующих 5.25" диски,

быстро растет и превышает уже 1000 GB, главное — это не увеличение емкости

(оно достигается довольно легко), а новые решения, способствующие более

широкому применению этих перспективных устройств. В первую очередь это

касается их использования для резервного копирования и обеспечения доступа

в режиме on-line в сетевых средах. Соответствующие решения на базе

магнитооптических библиотек MaxLyb, использующих быстродействующие

накопителей T3-1300 и роботизированные приводы для автоматической смены

дисков, предлагает фирма Maxoptix. Скорость резервного копирования

составляет от 3 GB в час и более, скорость восстановления в два раза выше.

Кроме того, магнитооптические устройства обладают гораздо более высокой

надежностью, чем ленточные (в 5 раз), сами диски имеют большой

гарантированный срок хранения (50 лет) и невысокую цену — 10 центов в

расчете на 1 MB.

ПРИВОДЫ CD-ROM

Вопрос о переходе на приводы CD-ROM с высокой скоростью

(шестискоростные и выше), судя по всему, в ближайшее время будет

окончательно решен просто прекращением производства четырёхскоростных.

Таким же образом уже решен и вопрос о применении proprietary IDE

интерфейсов (Panasonic, Sony, Mitsumi) — используются только IDE/ATAPI и

SCSI. Для качественного (с разрешением 320х240, которое уже доступно

современным графическим адаптерам — видео ускорителям) проигрывания AVI

файлов с дисков CD-ROM, нужен привод с четверной или даже более высокой

скоростью. Да и обычная работа с файлами, особенно с учетом очень больших

объемов программного обеспечения, поставляемого на CD-ROM, значительно

убыстряется при использовании четырех и шестискоростных моделей.

Приводы с четверной скоростью, ставшие уже стандартом комплектации

современных компьютеров (ими оснащают свои компьютеры большинство фирм

Brand-Name), продолжают совершенствоваться. Реализуется поддержка режима

Plug&Play, улучшаются скоростные характеристики. Это ASPI-совместимый CD-

ROM драйвер, который улучшает передачу непрерывных потоков данных и

уменьшает загрузку процессора на 12-35% (в случае SCSI контроллера,

использующего обмен через DMA). Это очень важно для воспроизведения видео с

использованием чисто программных декодеров (QuickTime, Video for Windows,

MPEG), так как позволяет уменьшить число выпадений кадров.

Скоростные характеристики

Выпуск фирмой Plextor в начале 1996 года первого в мировой практике

привода с шестерной скоростью (серия 6PLEX) привлек особое внимание к

скоростным моделям. В отличие от продукции Plextor, имеющей интерфейс SCSI,

часто используется более дешевый IDE/ATAPI. Например, это продукция фирм

ТЕАС, Wearnes. Наряду с повышением скорости передачи данных путем

увеличения скорости вращения, улучшаются и другие скоростные характеристики

— время поиска и время доступа. В жестких дисках, использующих вращение с

постоянной скоростью, среднее время доступа увеличено по сравнению со

временем поиска на величину скрытого времени, которое однозначно

определяется скоростью вращения и равно половине времени одного оборота

диска. В приводах CD-ROM, использующих постоянную линейную скорость

считывания, скорость вращения диска изменяется в зависимости от расстояния

от центра, поэтому на время доступа оказывает влияние задержка, связанная с

тем, что после перемещения головки требуется еще дополнительное время,

чтобы скорость вращения достигла необходимого уровня. Величина этой

задержки определяется качеством двигателя и в общем случае может сильно

меняться в зависимости от производителя и от модели. Очень, часто в

технических характеристиках приводится только время поиска, которое не дает

полного представления о скоростных характеристиках. При сравнении только по

этому параметру модели высокого класса и более простые и дешевые часто

выглядят почти одинаково. Однако это не так. Например четыpexскоростные

приводы CD-ROM фирмы Plextor, использующие уникальные запатентованные

двигатели, имеют заметное преимущество. Для шестискоростной модели PX-63CS

среднее время поиска составляет 115 ms, а среднее время доступа (random

access) ненамного больше —145 ms.

Форматы

Хороший привод CD-ROM должен поддерживать как можно больше из

существующих форматов дисков (в идеале — все). Многообразие форматов

вызвано, с одной стороны, тем, что CD-ROM может хранить разнородные типы

данных — коды программ, звук, видео, графику, и, с другой, тем, что разные

диски ориентированы на разные сегменты рынка — компьютерный и

потребительской электроники. Стандарты, определяющие форматы данных, чаще

всего называют по цвету обложки издания, в котором они опубликованы. Так,

Red Book — это стандарт на звуковые диски CD-DA. Yellow Book совместно с

ISO 9660 ("High Sierra") в основном определила стандарт для хранения

текстовой информации и данных, то есть собственно CD-ROM. Green Book

определила интерактивную Plug&Play CD систему (CD-i), предусматривающую

поддержку видео, включая MPEG-1, и звука, и рассчитанную на сектор бытовой

электроники и видеоигры. Появившийся позднее стандарт ХА (Extended

Architecture), являющийся расширением Yellow Book, также предусмотрел

возможности для звука и видео, так что появилась определенная совместимость

между CD-ROM и CD-i. ХА включает в себя также и Kodak Photo CD. Наконец,

White Book определила Video CD, содержащие сжатые по стандарту MPEG-1

видеофильмы.

Большинство приводов CD-ROM с двойной и более высокой скоростью

совместимы с ХА, так что на них можно, в принципе, воспроизводить Video CD.

Однако для нормального воспроизведения необходима поддержка специального

режима ХА Mode 2 Form 2, который реализован далеко не на всех устройствах.

Еще лучше иметь непосредственную поддержку CD-i и Video CD (White Book),

которая только начинает внедряться в последние модели.

УСТРОЙСТВА С МНОГОКРАТНОЙ ЗАПИСЬЮ

Устройства CD-R для однократной записи дисков CD-ROM (в разных

форматах) будут в недалеком будущем дополнены перезаписываемыми, то есть с

возможностью многократной записи на один и тот же носитель. Наиболее

подходящей для такого рода устройств является технология phase change.

Перезаписываемые диски, получившие название CD-E (Erasable), предложила

фирма Philips. Сразу же была получена поддержка от IBM, Ricoh, Hewlett-

Packard, Mitsubishi Chemical, Mitsumi Electric, Matsushita Kotobuki

Electric Industries, Sony, 3M, Olympus. Новый диск является логическим

продолжением CD-R (Orange Book) и CD-ROM. Предполагается совместимость по

чтению-записи с CD-R и по чтению с CD-ROM. Правда, для того, чтобы читать

диски CD-R на обычных приводах CD-ROM, требуется некоторая их модификация,

связанная с необходимостью регулировки считывающего лазера из-за разной

отражающей способности новых и традиционных дисков, так что говорить о

полной совместимости пока не приходится. Появление прототипов новых

устройств ожидается не ранее конца года.

Список литературы:

|1|Hard & Soft журнал |Подшивка за 1996 г |

|2|PC WEEK (RE) журнал |Подшивка за 1995-1997гг |

|3|П.Нортон, Р. Уилтон |IBM PC AT. Руководство по |

| | |программированию |

|4|под ред. М.Л.Мархасина |Руководство по архитектуре IBM|

| | |PC AT |

|5|Техническая документация, полученная по сети Internet и через BBS |

Оглавление

Введение 1

Процессоры 1

Материнские платы 5

CHIPSET 5

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ВСТРОЕННЫЕ УСТРОЙСТВА 6

СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ PENTIUM 6

СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ 486 7

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 7

Оперативная память 8

Оперативная память 9

Корпуса и маркировка 9

Логическая организация памяти 10

Кэш-память 11

BIOS и CMOS RAM 14

CMOS RAM 14

НОВЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ 16

Статическая память 17

Динамическая память 17

КОНСТРУКТИВ 18

ЖЕСТКИЕ ДИСКИ 19

Жесткие диски с интерфейсом IDE 19

Жесткие диски с интерфейсом SCSI 20

Жесткие диски для аудио и видео 21

Жесткие диски 2.5" и 1.8" 22

Надежность 22

Видеоконтроллеры, акселераторы, видеоускорители 23

Chipset 24

Новые графические адаптеры 25

МАГНИТООПТИКА 25

Накопители 5,2’’ 25

Накопители 3.5" 26

Магнитооптические библиотеки 26

ПРИВОДЫ CD-ROM 27

Скоростные характеристики 27

Форматы 28

УСТРОЙСТВА С МНОГОКРАТНОЙ ЗАПИСЬЮ 29

Список литературы: 29

Оглавление 30

-----------------------

Рис.1. Зависимость производительности от объема памяти.

Таблица 1. Сравнение асинхронной и конвейерной памяти SRAM.

Страницы: 1, 2