Реферат: Электронный документооборот страхового общества

Содержание

Введение...............................................................................................................................................................................

Предлагаемое решение по реализации компьютерной сети в НИИ Репрографии.........

Состав оборудования................................................................................................................................................

Аппаратная конфигурация серверов и их оснащение общесистемным ПО.......

Архитектуры построения компьютерных сетей, выбор архитектуры..................................

Обзор протоколов и выбор основного протокола..............................................................................

TCP/IP..................................................................................................................................

NetBEUI.............................................................................................................................

Х.25......................................................................................................................................

IPX/SPX и NWLink............................................................................................................

Кабельные системы в компьютерных сетях........................................................................................

Компоненты кабельной системы................................................................................

Сетевое оборудование............................................................................................................................................

Типовые требования предъявляемые к оснащению и модернизации типовых локальных узлов — объектов........................................................................................................................................................

Общие положения...........................................................................................................

Требования к средствам вычислительной техники................................................

Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию.........................

Требования к системе электропитания.....................................................................

Требования к общесистемному программному обеспечению............................

Аппаратное обеспечение, составные части..........................................................................................

Процессоры.......................................................................................................................

Материнские платы, наборы микросхем...................................................................

Оперативная память......................................................................................................

Интерфейсы IDE, SCSI, архитектура RAID.................................................................

Видеоподсистема...........................................................................................................

Программное обеспечение..................................................................................................................................

Microsoft Windows 95....................................................................................................

Microsoft Windows NT Workstation 4.0....................................................................

Приложения......................................................................................................................................................................

Сравнение производительности процессоров Intel Pentium и AMD K6............

Другие процессорные тесты..........................................................................................

Производительность материнских плат на чипсете i430TX с памятью более 64 Мбайт..............................................................................................................................................

Тестирование чипсетов Intel 440BX и Intel 440LX.................................................

Сравнение скорости работы систем с EDO RAM и SDRAM...................................

Соответствие внешних частот, временных задержек и времени доступа для различных типов памяти....................................................................................................................

Контроллеры UltraWideSCSI.......................................................................................

Тестирование современных жестких дисков..........................................................

Лучшие жёсткие диски IDE...........................................................................................

Лучшие жёсткие диски SCSI.........................................................................................

Спецификации жестких дисков...................................................................................

Сводная таблица параметров мониторов...............................................................

Результаты тестирования наиболее популярных видеоакселераторов..........

Тестирование AGP–видеокарт...................................................................................

Введение

По постановлению правительства РФ №1253-68 от 26.12.1995г. и №860-44 от 14.07.1997г. принято решение о возобновлении работ по разработке и созданию страхового фонда документации (СФД). В соответствии с этим постановлением начаты работы по созданию и ведению СФД.

Современные условия развития информационных технологий диктуют необходимость их ускоренного применения, как наиболее оперативного способа ведения СФД. В рамках этого направления требуется внедрение новых перспективных информационных технологий.

Возрастающая важность проблем информатизации напрямую связана с переменами, как технологическими, так и социальными. Без информационных технологий нельзя представить ни одно современное предприятие или организацию.

Современные информационные технологии внедряются в России с небывалым размахом, опровергая все, даже очень смелые прогнозы. К сожалению государственные предприятия и организации часто ограничиваются решением локальных проблем не заглядывая в перспективу, это вызвано как отсутствием специалистов необходимой квалификации, так и не проработанностью государственной политики в области информатизации. Данные материалы предназначены для руководства при проведении технической политики в области информатизации и содержат большое количество справочных материалов по всем основным направления компьютерных технологий.

Все предложения даются на основании и во исполнение, рекомендаций изложенных в руководящем документе «Специальные требования и рекомендации по защите информации, составляющей государственную тайну, от утечки по техническим каналам (СТР)», Москва, 1997г.

Предлагаемое решение по реализации компьютерной сети в НИИ Репрографии.

Исходя из предъявляемых требований с созданию компьютерной сети в НИИ репрографии. Предлагается следующая реализация.

Центральная высокоскоростная часть сети реализуется на коммутаторе Ethernet производства фирмы 3Com серии SuperStack II Switch 3000 10/100. Это 12 портовый коммутатор, в котором реализована функция автоматического определения среды передачи, обеспечивающая подключение сетевого оборудования как на скорости 10 Мбит/с, так и на скорости 100 Мбит/с в режимах полного дуплекса и полудуплекса. Повышенная пропускная способность внутренней шины коммутатора позволяет использовать преимущества высокоскоростных магистральных соединений. Модель SuperStack II Switch 3000 10/100 полностью управляемая и обладает полным спектром интеллектуальных функций. Периферийные рабочие станции подключаются к сегменту сети организованному на концентраторе фирмы 3Com SuperStack II PS Hub40, что позволит разгрузить основную магистраль от широко вещательного трафика и оптимизировать трафик протокола TCP/IP. SuperStack II PS Hub40 - это 12 портовый концентратор, полностью управляется по SNMP и RMON и предлагает удобный графический интерфейс для конфигурации виртуальных сетей. Также имеются возможности обеспечения повышенной надежности и защиты от несанкционированного доступа к данным.

Рисунок 1

Схема компьютерной сети НИИ репрографии

1- Сервер домена, 2- Сервер BackUp домена, 3 - Графическая станция, 4 - Коммутатор 3Com, 5 - Концентратор 3Com 40Hub, 6 - Рабочие места операторов (пользователи), 7 - Источник бесперебойного питания APC 1000 RM, 8 - Источник бесперебойного питания APC 700 RM, 9 - Сетевой принтер или другое периферийное устройство, Кабельная система STP Level 5, Кабельная система, высокоскоростная STP Level 5, Выделенная система электропитания жизненно важных элементов сети.

Состав оборудования.

В качестве базовых технических средств по оснащению НИИ репрографии и центров СФД.

Предлагаются следующие средства вычислительной техники (СВТ).

В качестве сервера предлагается использование двухпроцессорной системы на основе процессора Pentium II. Обладающей следующими характеристиками:

Рабочие станции по обработке графической информации предлагаются на основе двухпроцессорной системы Pentium II.

Рабочие станции операторов СФД и разработчиков прикладного программного обеспечения предлагаются на основе процессора AMD K6.

В качестве периферийного оборудования (принтеры, сканеры, плоттеры и пр.) предлагается отдавать предпочтение средствам позволяющим подключать оборудование непосредственно в компьютерную сеть с использованием IP или MAC адресации.

В качестве общесистемного программного обеспечения предлагается использовать операционную систему Microsoft Windows NT Server и Windows NT Workstation версии 4.0 с пакетом обновления № 3. Для установки на сервер и рабочие станции соответственно.

Аппаратная конфигурация серверов и их оснащение общесистемным ПО.

При выборе стратегии оснащения центров СФД можно придерживаться одного из двух возможных вариантов:

а) исходя из предположения, что основная база данных будет иметь небольшие размеры, она не будет ориентироваться на клиент–серверную технологию, будет разработана с применением СУБД класса MS Visual FoxPro 5.0, Borland Delhi и от неё не будут требоваться развитые сетевые возможности;

б) для случая выбора клиент–серверных технологий.

Здесь следует отметить, что даже вариант реализации баз данных без использования технологии клиент–сервер может быть при необходимости доработан до её требований. Причём сделать это будет легче и дешевле, если уже на этапе проектирования такой системы учитывалась возможность перехода на более современные технологии обработки данных.

Для обоих вариантов необходима установка локальной сети. В качестве сетевой операционной системы следует использовать MS Windows NT 4.0 как для серверов, так и для рабочих станций (в настоящее время существует локализованный для России вариант Windows NT Workstation). Рекомендуется использовать доменную архитектуру, реализованную в указанных системах. При этом понадобится как минимум один сервер NT в качестве контроллера домена на каждые 20¸30 рабочих станций. Если количество компьютеров в сети невелико, то контроллер домена можно использовать как файловый сервер, сервер печати. Правда, в данном случае, мощность устанавливаемой машины должна быть больше, а в случае интенсивного использования — значительно больше.

Варианты оснащения контроллера домена

На компьютер, являющийся контроллером домена NT могут быть возложены некоторые дополнительные функции. Условно их можно разделить на следующие:

Надёжность

При отказе контроллера домена, ресурсы сети становятся недоступны, даже если рабочие станции продолжают функционировать и «видят» друг друга. Чтобы избежать такой ситуации может быть целесообразным установить резервный контроллер, автоматически берущий на себя функции первичного в случае его отказа. Конфигурация резервного контроллера может отличаться от первичного и зависит от возложенных на него функций.

Если будет выбрана стратегия оснащения локальных узлов, основанная на клиент–серверных технологиях, то понадобится ещё как минимум один компьютер в качестве сервера приложений, конкретно — для установки на него MS SQL Server. Использовать его в качестве файлового сервера или для других целей, отличных от сугубо специальных, не рекомендуется. Мощность компьютера опять же определяется объёмом выполняемых задач. Если обрабатываемая база данных имеет средний объём (не более 150MB) и среднюю интенсивность обращений к ней, то рекомендуемая конфигурация компьютера имеет следующий вид:

Оснащение общесистемным ПО

Для наиболее полного использования возможностей операционной системы Windows NT, рекомендуется приобрести не только собственно NT Server 4.0 и SQL Server 6.5, а комбинированным пакет Microsoft BackOffice Small Business Server, в который входит ряд продуктов семейства BackOffice. Пакет рассчитан на малые организации (до 25 компьютеров), работающие в условиях отсутствия постоянного квалифицированного системного администратора.

В состав BackOffice Small Business Server входят следующие компоненты:

– Windows NT Server 4.0 с Internet Information Server 3.0, FrontPage 98 и Index Server 1.1

– Internet Explorer 4.01

– Exchange Server 5.0 и Outlook 97 (8.01)

– SQL Server 6.5

– Proxy Server 1.0

– Fax Server

– Программа совместного использования модемов

– Internet Connection Wizard

– Программа установки клиентского компьютера

– Инструменты администрирования

BackOffice Small Business Server является основой для построения полного интегрированного решения для малого предприятия на основе современных серверных компонентов и Internet-стандартов. Пакет также содержит Fax Server для централизованной отправки и приема факсов через факс–модемы, подключенные к серверу.

В процессе роста организации возможно обновление как любого компонента, так и всего пакета в целом.

Архитектуры построения компьютерных сетей, выбор архитектуры.

Сетевая архитектура - это совокупность стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.

В конце 70х годов, когда ЛВС стали восприниматься в качестве потенциального инструмента для работы и были сформулированы основные стандарты (Project 802).

Project 802 установил основные стандарты для физических компонентов сети - сетевых карт и кабельных систем.

Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 12 категорий, каждая из которых имеет свой номер.

802.1 - объединение сетей

802.2 - управление логической связью

802.3 - ЛВС с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением коллизий (Ethernet)

802.4 - ЛВС топологии “шина” с передачей маркера

802.5 - ЛВС топологии “кольцо” с передачей маркера

802.6 - сеть масштаба города

802.7 - Консультативный совет по широковещательной технологии

802.8 - Консультативный совет по оптоволоконной технологии

802.9 - интегрированные сети с передачей речи и данных

802.10 - безопасность сетей

802.11 - беспроводные сети (радио сети)

802.12 - ЛВС с доступом по приоритету запроса

Наибольшую популярность получил стандарт 802.3 Ethernet именно на этой архитектуре построения компьютерных сетей остановимся более подробно.

Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура, Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/сек и топологию “шина”, а для регулирования трафика в основном кабеле - CSMA/CD.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

традиционная топология - линейная шина;

другие топологии - звезда - шина;

тип передачи - узкополосная;

метод доступа - CSMA/CD;

спецификации -802.3;

скорость передачи данных - 10, 100 и 1000 Мбит/сек;

кабельная система - Толстый и тонкий коаксиальный кабель, витая пара (UTP, STP), оптоволокно.

В основе построения любой сети стоит эталонная модель OSI (Open System Interconnection, Взаимодействие открытых систем), Эта модель разделяет работающее оборудование и процессы, происходящие при объединение компьютерных сетей согласно логике их работы. Каждый из уровней выполняет свою специфическую, функцию тем самым облегчая проектирование всей системы в целом. При сетевом обмене сообщаются соответствующие уровни двух компьютеров делаемся это не напрямую, а путем запроса на обслуживание у ниже лежащего. Уровни могут иметь одинаковую реализацию, а могут и разную. Самое главное то, что они идентично работаю демонстрируя полное взаимопонимание. Самому нижнему уровню не некого “свалить” работу, поэтому физическая реализация должна совпадать (по крайней мере на уровне одного сегмента сети).

На каждом из уровней единицы информации называются по разному. На физическом уровне мельчайшая единица - бит. На канальном уровне информация объединена во фреймы, На сетевом уровне мы говорим о дейтаграммах. На транспортном уровне единицей измерения является сегмент. Прикладные уровни обмениваются сообщениями. Прямая параллель с файловой системой на диске - локальные изменения намагниченности (биты) объединены в сектора, имеющие заголовки, сектора объединяются в блоки, а те, в свою очередь, в файлы, тоже имеющие заголовки, содержащие служебную информацию.

Важно понимать, что эталонная модель не является чем то реальным, таким что обеспечивает связь. Сама по себе она не заставляет коммуникации функционировать и служит лишь для классификации. Она классифицирует то, что непосредственно вместе работает, а именно- протоколы. Протоколы считаются набором спецификаций, определяющих реализацию одного или нескольких уровней OSI. Спецификация протоколов разрабатываются стандартизирующими организациями, так и производителями оборудования. Многие разработанные производителями протоколы оказываются настолько успешными, что применяются не только разработчиками но и другими фирмами становясь стандартом де-факто.

Физический уровень определяет механические и электрические параметры среды передачи, сетевых плат, соединителей, способы помещения информации в среду передачи и извлечения ее оттуда. Спецификации физического уровня определяют тип разъема и назначение ножек, уровень сигнала, скорость передачи и т.д.

Канальный уровень формирует из битов, получаемых от физического уровня, последовательности пакетов или фреймов. Здесь также осуществляется управление доступом к разделяемой всеми сетевыми устройствами передающей среде и обнаруживается и корректируется часть ошибок. Как и большинство других уровней канальный добавляет заголовок передаваемой информации. В заголовке обычно содержится физический адрес приемника, адрес источника и другая информация.

Сетевой уровень заведует движением информации по сетям, состоящим из нескольких или многих сегментов. Для успешного решения этой задачи в протокол данного уровня вносится информация о логическом адресе источника и адреса пакета. При прохождении пакетов через узлы, соединяющие различные сети, эта информация анализируется и пакет пересылается к следующему узлу, принадлежащему уже другому сегменту. Информация о том , куда пересылать пакет, может содержаться в таблицах устройства выполняющего роль маршрутизатора, или вычисляться в реальном времени. Таким образом, пакеты путешествуют по сети переходя от узла к узлу. В функции сетевого уровня входит также идентификация и удаление “заблудившихся” пакетов, то есть таких которые прошли через некоторое число узлов, ноток и не попали к адресату.

Транспортный уровень находится в самом центре эталонной модели. Он отвечает за гарантированную доставку данных, компенсируя ошибки которые могут возникать при работе нижележащих уровней. “Гарантированная” доставка не означает, что данные попадут к адресату в любом случае: оборванный кабель, отстыкованный разъем, вышедшая из строя сетевая карта - все это “гарантирует именно недоставку”. Однако надежные реализации протоколов транспортного уровня обеспечивают подтверждение успеха или не успеха доставки, информируя вышележащие уровни которые предают сообщения по требовавшему обслуживания программному приложению. Гарантированная доставка осуществляется при помощи различных механизмов, среди которых - установление и разрыв соединения, механизм подтверждения и контроль скорости потока.

Сеансовый уровень отвечает за вызовы удаленных процедур. Это специальный поддерживаемый соответствующими протоколами интерфейс, при котором вызов программной процедуры производится на одном компьютере а выполнение - на другом, после чего результат возвращается к вызвавшей программе так, словно процедура была выполнена локально. Сеансовый уровень также контролирует установление, течение и завершение сеанса связи между взаимодействующими программами, что и отражается в его названии.

Представительский уровень занимается преобразованиями формата, упаковкой , распаковкой, шифрованием и дешифрованием здесь осуществляется преобразование исключительно формата, а не логической структуры данных. То есть представляет данные в том виде и формате, какой необходим для последнего из выше лежащих уровней.

Последний прикладной уровень он отвечает за интерфейс с пользователем и взаимодействие прикладных программ выполняемых на взаимодействующих компьютерах. Предоставляемые услуги - электронная почта идентификаци пользователей, передача файлов и т.п.

Рисунок 2

Семиуровневая модель OSI для протоколов связи локальных сетей

Исходя из выше приведенного и анализа основных тенденций развития сетевых технологий считается наиболее перспективным использование архитектуры Ethernet. Эта технология на обозримое будущее останется самой распространенной и наиболее подходящей для реализации по соотношению цена/производительность.

Обзор протоколов и выбор основного протокола.

Основными протоколами используемыми в локальных сетях являются:

протокол TCP/IP;

протокол NetBEUI;

протокол IPX/SPX и NWLink;

протокол X.25;

TCP/IP

Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) - Промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной среде, то есть обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ ТСР/IP, поэтому большинство ЛВС поддерживает его. Кроме того, ТСР/IP предоставляет доступ к ресурсам Interneta, а также маршрутизируемый протокол для сетей масштаба предприятия. Поскольку ТСР/IP поддерживает маршрутизацию, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности ТСР/IP стал стандартом де - факто для межсетевого взаимодействия.

ТСР/IP имеет два главных недостатка: размер и недостаточная скорость работы. ТСР/IP - относительно большой стек протоколов, который может вызвать проблемы у MS-DOS клиентов. Однако для таких ОС, как Windows NT или Windows 95 размер не является проблемой, а скорость работы сравнима со скоростью протокола IPX/SPX.

NetBEUI

NetBEUI - расширенный интерфейс NetBIOS первоначально NetBIOS и NetBEUI были тесно связаны и рассматривались как один протокол. Затем некоторые производители ЛВС так обособили NetBIOS, протокол сеансового уровня, что он уже не мог использоваться на ряду с другими маршрутизируемыми транспортными протоколами. NetBIOS - это интерфейс сеансового уровня с ЛВС, который выступает в качестве прикладного интерфейса с сетью, Этот протокол предоставляет программ средство для осуществления сеансов связи с другими сетевыми программами. Он очень популярен, так как поддерживается многими приложениями. NetBEUI небольшой быстрый и эффективный протокол Транспортного уровня, который поставляется со всеми сетевыми продуктами фирмы Microsoft. Преимуществам NetBEUI относится небольшой размер стека, высокая скорость передачи данных по сети и совместимость со всеми сетями Microsoft. Основной недостаток NetBEUI он не поддерживает маршрутизацию. Это ограничение относится ко всем сетям Microsoft.

Х.25

Х.25 - набор протоколов для сетей с коммутацией пакетов его использовали службы коммутации, которые должны были соединять удаленные терминалы с мэйн фреймами.

IPX/SPX и NWLink

IPX/SPX и NWLink - стек протоколов используемый в сетях NET WARE фирмы NOVELL. Как и NetBEUI, относительно небольшой и быстрый протокол, но, в отличии от NetBEUI он поддерживает маршрутизацию.

NWLink - реализация IPX/SPX фирмы Microsoft. Это транспортный маршрутизируемый протокол.

Исходя из выше приведенного и анализа основных тенденций развития сетевых протоколов считается наиболее перспективным использование протокола TCP/IP как наиболее полно удовлетворяющего предъявляемым требованиям.

Кабельные системы в компьютерных сетях.

Сегодня подавляющее большинство компьютерных сетей в качестве среды передачи использует провода или кабели. Существуют различные типы кабелей, которые удовлетворяют потребностям всевозможных сете от больших до малых.

В большинстве сетей применяется только три основные группы кабелей:

– коаксиальный кабель (coaxial cable);

– витая пара (twisted pair):

– неэкранированная (unshielded);

– экранированная (shielded);

– оптоволоконный кабель, одно модовый, много модовый (fiber optic).

На сегодня самый распространенный тип кабеля и наиболее подходящий по своим характеристикам - это витая пара в частности экранированная. Остановимся на ней более подробно.

Кабель экранированная витая пара (STP) имеет медную оплетку, которая обеспечивает большую защиту чем неэкранированная витая пара. Кроме того пары проводов STP обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара обладает прекрасной изоляцией, защищающей предаваемые данные от внешних помех. Все это говорит о том, что STP меньше подвержена воздействию электрических помех и может передавать сигналы на большее расстояние, а также меньше излучает и собственных побочных электромагнитных полей. И состоит из четырех витых пар медного провода. С целью снижения взаимных наводок шаг скрутки у всех пар различен. Провода пар различаются цветом изоляции, причем один из них окрашен целиком, а другой белого цвета с нанесенной полосой цвета пары. Цвет, шаг скрутки и диаметр строго нормированы. Экранированная витая пара способна передавать данные со скоростью до 100 Мбит/сек.

Компоненты кабельной системы.

К компонентам кабельной системы относятся пассивные соединители. Для подключения витой пары к компьютеру используется коннекторы RJ-45 имеющие восемь контактов (для работ требуются RJ-45 в экране). Для построения развитой кабельной системы и в тоже время для упрощения работы с ней требуются следующие компоненты.

Распределительные стойки и полки, предназначены для монтажа кабеля. Они позволяют централизованно организовать множество соединений и при этом занимают достаточно мало места.

Коммутационные панели, существуют различные типы панелей в том числе и в экране. Количество портов может меняться от 8 до 96.

Розетки, соединители, с помощью кабеля соединяются с коммутационными панелями. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/сек.

Сетевое оборудование.

К сетевому оборудованию относятся:

– сетевые карты;

– концентраторы;

– коммутаторы;

– маршрутизаторы;

– спец оборудование для доступа к глобальным сетям.

Сетевые карты , являются одной из важнейших компонент любой компьютерной сети. Сетевые карты выступают в качестве физического интерфейса для соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате компьютера и различаются по типу используемого разъема: ISA, EISA, PCI.

Основное назначение сетевой карты:

– подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

– передача данных другому компьютеру;

– управление потоком данных между компьютером и кабельной системой.

Кроме того, сетевая плата, принимает данные из кабеля и переводит их в форму, понятую центральному процессору компьютера. Также каждая сетевая карта имеет уникальный адрес (MAC). Сетевые адреса определены комитетом IEEE, этот комитет закрепляет за каждым производителем некий интервал адресов. Производители «зашивают» эти адреса в микросхемы сетевой карты.

Концентратор, является центральной частью компьютерной сети в случае реализации топологии «звезда». И является самым простым устройством при создании компьютерных сетей. У него отсутствует возможность управления и применяется, как правило в сетях малых офисов или подразделений.

Коммутатор , выступает в качестве ведущего элемента компьютерной сети. Обеспечение связи с базовой магистралью или группой серверов по высокоскоростным каналам, может соединять сегменты сети, служит также для изоляции трафика в сети, что способствует более высоким скоростям передачи информации. Коммутаторы решают следующие проблемы:

– увеличивают размеры сети;

– увеличивают максимальное количество компьютеров в сети;

– устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастание трафика.

Коммутатор при работе выполняет следующие действия:

– «слушает» весь трафик;

– проверяет адреса источника и получателя пакетов Ethernet;

– строит таблицу маршрутизации, состоящую из MAС адресов;

– передает пакеты Ethernet.

Можно сказать, что коммутаторы обладают некоторым «интеллектом», поскольку изучают, куда следует направлять данные. В начале работы таблица маршрутизации пуста, но затем она наполняется и концентратор изучая эти данные знает расположение компьютеров в сети. На сегодняшний день использование коммутаторов самый перспективный способ построения компьютерных сетей.

Маршрутизатор - это элемент компьютерной сети объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами. Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции:

– фильтровать и изолировать трафик;

– соединять сегменты сети;

Таблица данных которая находится в маршрутизаторе содержит сетевые адреса. Она включает следующую информацию:

– все известные сетевые адреса;

– способы связи с другими сетями;

– возможные пути между маршрутизаторами;

– стоимость передачи данных по маршруту.

На основании этих данных маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для данных, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов. Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера сетей и адреса локальных сетевых карт. К удаленным компьютерам маршрутизаторы обращаться не могут.

Маршрутизаторы могут работать не со всеми протоколами, а только с маршрутизируемыми, к ним относятся:

– DECnet;

– TCP/IP;

– IPX/SPX;

– OSI;

– XNS.

К не маршрутизируемым протоколам относятся:

– LAT;

– NetBEUI.

Маршрутизаторы объединяют сети и обеспечивают фильтрацию пакетов. Они также определяют наилучший маршрут для передачи данных. Перед применением маршрутизаторов необходимо убедится, что в сети отсутствуют не маршрутизируемые протоколы.

Использование маршрутизаторов оправдано, если сеть имеет выход в глобальные сети или при использовании в качестве узлового элемента сети, уровня корпорации.

Спец оборудованием , называются специальное терминальное оборудование для доступа к глобальным сетям. Более подробный обзор этого оборудования будет приведен в следующих материалах.

Типовые требования предъявляемые к оснащению и модернизации типовых локальных узлов — объектов.

Общие положения

Размещение и монтаж оборудования в центрах СФД должны быть выполнены в соответствии с:

– "Временными санитарными нормами и правилами для работников вычислительных центров" (в том числе: 6 кв.м. на одного человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену);

– СНиП 2-09-04-87;

– Административные и бытовые здания и помещения производственных предприятий";

– "Правилами устройства электроустановок";

– "Инструкцией по проектированию зданий и помещений для ЭВМ";

– справочником "Абонентские устройства ГТС";

– справочником "Монтажник связи";

– справочником "Стандарты по локальным вычислительным сетям";

– ГОСТ 11326.2-79, ГОСТ 11326.16-79;

– структурной схемой ЛВС;

– необходимыми документами по обеспечению режимных мероприятий, специальными требованиями, предъявляемыми к электронно-вычислительной технике (ЭВТ) объектов информации соответствующей категории и предписаниями на эксплуатацию.

Требования к средствам вычислительной техники

Стандартными средствами при оснащении объектов СФД являются ПЭВМ типа РС/АТ. ПЭВМ монтируется в стандартном системном блоке “защищенном” с дисководами для гибких магнитных дисков и лазерных компакт дисков “СD-ROM”. Оснащается манипуляторами типа “мышь” и клавиатурой. На все средства вычислительной техники обязательно должно быть заключения по СП и СИ.

Вычислительные ресурсы ПЭВМ должны обеспечивать надежное функционирование аппаратно - программных средств и гарантийный срок эксплуатации не мнение 3 (трех) лет. После чего подвергать модернизации или капитальному ремонту с прохождением СП и СИ.

Емкость оперативной памяти должна быть не менее 32Мб, емкость жесткого диска должна быть не менее 2Гб, оснащаться сетевой картой Ethernet, иметь порты расширения для подключения внешних периферийных устройств. Видео подсистема должна обеспечивать разрешение 800х600 точек для рабочих станций операторов и 1024х786 точек для графических рабочих станций. Частота кадровой развертки для монитора должна составлять не менее 75 Гц.

Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию

Аппаратный комплекс средств коммуникационного оборудования должен обеспечивать обмен информацией, как закрытого так и открытого характера. Базироваться на современных технологиях передачи информации. На все средства коммуникационного оборудования обязательно должно быть заключения по СП и СИ.

Для локальных сетей объектов СФД локальная вычислительная сеть (ЛВС) создается с применением технологии Ethernet 10/100. Аппаратные средства ЛВС должны обеспечивать возможность создания виртуальных сетей на одном устройстве (коммутаторе), обеспечивать возможность управления маршрутизацией IP. Иметь встроенные средства защиты от несанкционированного доступа.

Для выхода в федеральные сети передачи данных должны использовать специализированные терминальные устройства поддерживающие протокол связи Х.25, как по выделенным так и по коммутируемым каналам связи.

С целью защиты от несанкционированного доступа из глобальных сетей федерального масштаба должны использоваться межсетевые экраны (FIREWALL) соответствующего класса.

Требования к системе электропитания

Система электропитания объекта СФД должна быть выполнена в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), предъявляемых к электроустановкам до 1 кВ.

Электрические установки и кабели, предназначенные для электропитания объектов СФД должны размещаться в пределах контролируемой зоны. Способы и средства заземления электроустановок оговариваются отдельно.

На объектах СФД электропитание должно осуществляться через сертифицированные по требованиям безопасности информации сетевые помехоподавляющие фильтры с фильтрацией сигналов в нулевом проводе, либо с использованием активного зашумления.

Рекомендуется применить на объектах СФД двух проводные или четырех проводные сетевые помехоподавляющие фильтры, рассчитанные на номинальные напряжения и токи в электроцепях, с полосой подавления помех в диапазоне частот 0,02 - 1000МГц и с вносимым затуханием в указанной полосе частот не менее 60 дБ.

Двухпроводные сетевые фильтры должны устанавливаться и монтироваться таким образом, чтобы исключить появление наведенного сигнала в отходящих от фильтра проводах электропитания.

Для особо важных частей объекта рекомендуемся использование агрегатов бесперебойного питания, рассчитанных на соответствующую потребляемую мощность.

Система заземления должна отвечать следующим требованиям:

– электропитание объектов СФД питание которых производится по схеме с глухозаземленной нетралью, должно выполнятся зануление корпусов ВТ;

– электрически связанные между собой устройства ВТ не должны заземлятся на разные системы заземления;

– в системах заземления не должны образовываться замкнутые контуры из заземляющих проводов, шин или экранов;

– сопротивление заземляющего устройства для заземления не должно превышать 4 Ома в любое время года.

Рисунок 3

Схема разделения заземлений при электропитании объекта от трансформаторной подстанции расположенной за пределами КЗ

Требования к общесистемному программному обеспечению

Используемые программное обеспечение должно быть лицензионно чистым, содержать встроенные возможности обеспечения безопасности и надежности хранения данных. Вход в систему пользователя должен проходить через регистрацию и ввод пароля. Операционная система должна соответствовать современным требованиям с программным продуктам и поддерживать наиболее популярные программные продукты. Иметь лицензированное средство защиты от вирусов.

Аппаратное обеспечение, составные части

Процессоры

AMD K6

2 апреля 1997 г. был официально представлен новый процессор AMD-K6. Процессор выпускается по технологии 0.35мкр, затем предполагается перейти к 0.25мкр, но уже с более высокими частотами. Первые три типа процессора К6 имеют соответственно частоты 166, 200 и 233MHz. (сейчас есть модификации на 266MHz и 300MHz, производимые по 0.25мкр технологии). Процессоры полностью поддерживаю технологию MMX, имеют кэш первого уровня 64Кб (32Кб на данные и 32Кб на команды), для установки в системную плату требуется наличие Socket 7, двойного питания 2.9V/3.2V, и поддержка биосом хотя бы процессора AMD-K5PR133. Процессор К6 предлагается в качестве альтернативы Pentium II, по имеющимся результатам тестирования под Windows95 K6-233MHz — вполне достойная альтернатива младшим моделям нового интеловского процессора. Под Windows NT K6/233 находится примерно на одном уровне с PentiumPro/200. По тесту на MMX производительность процессор показал сравнимые результаты с Pentium II, при этом, прокрутку видео он делает лучше. Огромным преимуществом К6 является его привлекательная цена, так например К6/166 — $245.00 при партии в 1000 штук.

Немаловажным является тот факт, что у К6 устранена досадная неприятность, связанная с К5, когда некоторые программы типа NDiags, 3DStudioMax, Clipper не запускались, либо выдавали ошибку деления на 0. Поддержка производителями биосов процессора К6 уже реализована. К6 прекрасно разгоняется и умеет умножать на 3.5, это реализуется при установке на системной плате умножения на 1.5. Кроме того, AMD анонсировал собственный чипсета, который они собираются выпускать совместно с VIA, под наименованием Am640, ожидается что в итоге этот чипсет предоставит такие возможности, как 100 MHz по шине, AGP (Accelerated Graphics Port), кэшируемую память до 256Мб (или больше), ECC (четность), т.е. то что Intel не реализовала в своем последнем (в прямом смысле этого слова, т.к. для систем на базе Pentium поддержки больше не будет) чипсете i430TX.

Alpha процессор

В конце 1995 года на рынке высокопроизводительных процессоров произошло значительное событие. Выпущенный компанией Intel процессор Pentium Pro, работающий на частоте 200 MHz, обогнал (на операциях с фиксированной точкой) все существовавшие на тот момент RISC-процессоры (Alpha, PowerPC, SPARC, MIPS, PA-RISC).

Лидерство Intel, однако, было недолгим: спустя всего несколько месяцев фирма Digital вернула себе пальму первенства, которая принадлежала ей с 1992 года. Это стало возможным благодаря выпуску процессора Alpha AXP 21164A с тактовой частотой 333 MHz. Сейчас ещё трудно делать какие-либо серьёзные прогнозы, но похоже, что Intel вряд ли снова сможет вырваться вперёд в ближайшее время.

В марте прошлого года тактовая частота процессора 21164A достигла 600MHz; примерно в это же время был анонсирован процессор 21264 с частотой 600MHz и более, по производительности превосходящий своего предшественника почти в два раза (при равной тактовой частоте).

Процессор

Alpha AXP — 64-разрядный RISC-процессор (Digital постоянно подчёркивает, что это не просто 32–разрядная архитектура, расширенная до шестидесяти четырёх бит, а именно «истинная» 64-разрядность), на кристалле которого размещаются более девяти миллионов транзисторов (из которых почти 2 миллиона приходятся на ядро, остальные — на кэш–память). Среди особенностей стоит отметить девятиступенчатый конвейер для операций с плавающей точкой, семиступенчатый конвейер для операций с фиксированной точкой; 16-килобайтный кэш первого уровня с прямым отображением (по 8 килобайт для команд и данных); 96-килобайтный трёхканальный частично ассоциативный кэш второго уровня (также размещён на кристалле); поддержка кэш-памяти третьего уровня (от одного до шестидесяти четырёх мегабайт); 128-битная шина доступа к памяти; 32 целочисленных регистра и 32 регистра с плавающей точкой. Все операции над данными производятся в регистрах; команды процессора — 32–битные, достаточно простые и имеют унифицированный формат.

Время доступа к кэш–памяти первого уровня составляет всего один такт; второго уровня — как минимум два такта. За один такт, кстати, процессор может выполнять до четырёх команд. Кроме того, некоторые оригинальные решения позволили очень эффективно использовать конвейеры, практически убрав простои из-за отсутствия операндов.

Процессор Alpha имеет ряд отличий от других RISC–процессоров. У него достаточно «сильный» блок операций с фиксированной точкой, что не слишком характерно для архитектуры RISC (это связано с обработкой исключительных состояний при арифметических операциях; фирме Digital удалось обойти это ограничение). На самом деле, целочисленных блоков два — один отвечает за операции сдвига и умножения, другой обрабатывает команды ветвления. Устройство для работы с плавающей точкой тоже состоит из двух блоков: один занимается умножениями, другой выполняет команды сложения, деления и ветвления. Есть и другие интересные особенности: например, наличие удобных инструкций работы со строками; за одну команду может обрабатываться сразу 8 байт.

Первые процессоры серии 21164 производились по 0.5–микронной технологии (сейчас — 0.35 микрон) и работали на частотах 266 и 300MHz (сейчас — до 600MHz). Кстати, такие высокие частоты неизбежно вызывают проблемы с отводом тепла: рассеиваемая мощность у процессора с частотой 366MHz достигает 28 Ватт (для больших частот — дополнительные 5 Ватт на 66MHz, т.е. 38 Ватт для 500MHz и т.д.). Однако Digital не останавливается на достигнутом, и в настоящее время разрабатывает новые системы охлаждения, которые позволят поднять тактовую частоту процессора до 700–800MHz даже при существующей технологии производства БИС. Для сравнения: PentiumPro с кэш–памятью 1Mb рассеивает до 47 Ватт (и это при тактовой частоте всего 200MHz); Pentium II при частоте 300MHz — 43 Ватта.

Спустя некоторое время после выпуска 21164, фирма Digital (совместно с Mitsubishi) разработала процессор 21164PC. С целью снижения себестоимости из него убрали кэш второго уровня (96 килобайт), компенсировав это увеличением кэша команд с восьми до шестнадцати килобайт; при этом имеется возможность подключения внешнего кэша второго уровня: от 512Kb до 4Mb. Количество транзисторов на кристалле уменьшилось до трёх с половиной миллионов. За меньшую цену, естественно, вы получаете и меньшую производительность: до 14.3 SPECint95 и 17.0 SPECfp95; тем не менее, это всё равно значительно больше, чем может дать PentiumPro…

21164PC предназначен для «массового» рынка недорогих рабочих станций ($2000 – $5000). Спектр возможных применений достаточно обширен: мультимедиа в реальном времени, web–серверы, организация видеоконференций, CAD/CAM, 3D-графика, нелинейный видеомонтаж. При разработке этого процессора Digital последовала «по стопам» Intel и ввела дополнительные инструкции для работы с видеоданными, что позволяет достичь прекрасную производительность на декомпрессии видео (MPEG-2): частота 30 кадров в секунду достигается без дополнительного сопроцессора или специализированной видеоплаты.

Больше года назад Digital подписала соглашение с фирмой Samsung, согласно которому последняя получила права на производство процессора Alpha 21164A на собственных заводах и под собственной торговой маркой. Хотя компания Samsung пока только разворачивает производство (в 1997 году планировалось выпустить всего четыре тысячи, а в 1998 — около ста тысяч процессоров), она тем не менее уже начала проводить массированную рекламу в прессе, рассылку образцов микросхем своим партнерам и даже образовала подразделение, которое будет заниматься выпуском дешевых компьютеров на базе процессоров Alpha собственного производства. Samsung установила на свои процессоры цены существенно более низкие, чем Digital и начала выпуск собственных материнских плат PC 164LX, копий плат от Digital.

Имеется аналогичное соглашение и с фирмой Mitsubishi, которая, однако, массовое производство процессоров пока не начала, ожидая окончательного формирования рынка.

Материнские платы

В отличие от Intel, Digital придерживается более «закрытой» политики в распространении своей платформы. Информация о комплектах микросхем, поддерживающих процессор Alpha, хотя и размещена на сайте Digital, но, по данным из независимых источников, содержит ряд неточностей и (возможно, внесенных специально) ошибок, что делает достаточно проблематичным разработку материнских плат третьими фирмами. Полную информацию получить достаточно сложно даже для партнеров Digital. OEM–партнеры также весьма ограничены в своем выборе — мощные платы для рабочих станций и серверов им не поставляются.

Итак, какие платы сможет использовать, скажем, российская фирма, если она захочет заняться «отверточной» сборкой компьютеров на базе процессора Alpha?

Плата AlphaPC164 фирмы Digital. Выпускается в ставшем в последнее время популярным формате ATX, но не полностью соответствует этому стандарту. Во–первых, на разъеме питания отсутствует сигнал «Power Good»; из-за этого на источнике питания срабатывает защита, и он автоматически выключается немедленно после включения. Вдобавок, на плате отсутствует разъем для подсоединения выключателя питания, что также не слишком хорошо, так как на многих ATX–корпусах отсутствует общий выключатель питания. И последний — совсем мелкий по сравнению с предыдущими — недостаток: разъёмы портов, мыши и клавиатуры расположены не так, как у стандартных ATX–плат.

В остальном же плата на редкость стандартна и совместима с «миром персоналок». Два разъема IDE, разъем для подключения флоппи-дисковода, два последовательных и один параллельный порт, PS/2–совместимые клавиатура и мышь — что, в общем–то, не удивительно, так как используется микросхемы производства Intel и SMC. Четыре разъема стандарта PCI, два из них 64–разрядных (фирма Intel о поддержке PCI64 пока не заявила, и пока единственная персоналка с такой шиной — Micron Powerdigm XSU на базе набора микросхем Samurai). Кэш-память 1 или 2 мегабайта для PC — редкость, а для RISC–платформ совсем немного. Кстати, «для себя» Digital производит платы с восемью и даже с шестнадцатью мегабайтами кэш–памяти (а может и больше — поддерживается–то до 64MB) — но их не продает. И, самое главное — 8 разъемов для 72–контактных SIMM–модулей. Для увеличения скорости обмена между оперативной и кэш–памятью используется 256-разрядная шина, так что для получения максимальной производительности придется установить в плату все восемь модулей памяти. Можно ограничиться «всего лишь» 128–разрядной шиной и установить 4 модуля, но скупиться тут не стоит — память поддерживается только «обычная», со страничным доступом (так называемая fast page, FPM), в отличие от стандартной для Pentium-компьютеров памяти с «расширенным выводом данных» (EDO) или синхронной (SDRAM).

С видеоадаптерами, SCSI–платами и прочими устройствами, скорее всего, серьёзных проблем не возникнет: в состав Windows NT 4.0 входит большинство необходимых драйверов. Проблемы могут возникнуть разве что с совсем новыми платами — пока лишь немногие производители плат выпускают драйверы для версии NT/Alpha.

Плата AlphaPC 164LX, появившаяся в сентябре 1997 года, использует новый набор микросхем, который поддерживает синхронную динамическую память (SDRAM) и процессор с частотой до 600MHz, но главное — она гораздо больше соответствует стандарту ATX, так что описанных выше проблем не возникает. Производительность при тестировании на однопоточных приложениях и «счетных» задачах существенно возросла. Правда «старая» плата быстрее на серверных приложениях благодаря описанной выше 256–разрядной памяти (на LX–плате она 128–разрядная).

Планируется также выпуск платы AlphaPC164UX — больше разъемов для расширения памяти, выше поддерживаемые тактовые частоты (до 800 МГц), и интегрированные на плате Ethernet 10/100 и UltraWideSCSI адаптеры.

Есть еще несколько небольших фирм, выпускающих платы для процессора Alpha — Alta Technology, Aspen, Polywell — но при ближайшем рассмотрении они все оказались «копиями» плат Digital. Судя по тому, что расположение компонент на плате совпадает, изготовлены они все по документации, полученной от Digital, а то и просто — фирмы закупают саму плату, микросхемы, «распаивают» их и дают «свое» название. Несмотря на то, что многие фирмы анонсировали «оригинальные» платы еще полгода назад, ни одна так и не приступила к их коммерческому выпуску — сказываются, по-видимому, сложность технологии, высокие тактовые частоты и высокие требования Digital к сертифицируемой продукции.

Производительность

Оценка производительности — дело достаточно сложное. Собственно, вывести некую «абсолютную» величину скорости работы процессора вообще практически невозможно; слишком многое зависит от операционной системы, специфики приложений и т.д. Для сравнения систем, работающих под Windows 95 и Windows NT, обычно используют тесты от Ziff-Davis: ZD WinBench и ZD WinStone. Они позволяют протестировать весь комплекс в целом, создавая условия, максимально приближенные к «реальным», т.е. тем, в которых работает «средний пользователь».

Однако, такие тесты совершенно непригодны для сравнения разных процессоров, работающих в разных операционных системах. Здесь больше подходит набор неких «усреднённых» тестов, легко переносимых на любую платформу; таковыми являются SPECint95 (для операций с фиксированной точкой) и SPECfp95 (для операций с плавающей точкой).

Цифры впечатляют: 18 SPECint95 и 27 SPECfp95 для 21164–600; 40 SPECint95 и 60 SPECfp95 для 21264–600. Для сравнения: процессор Pentium II с частотой 333MHz и кэш-памятью 512Kb показывает около 13 на тесте SPECint и 9 на SPECfp.

Фирма Aspen Systems, Inc., поставляющая рабочие станции на базе Alpha, приводит следующие данные:

* Ориентировочно

** Ещё не поставляется

Кроме того, интересны результаты следующих тестов:

– Тест 1 — медианная фильтрация картинки размером 512x512 (маска размером 7x7).

– Тест 2 — быстрое преобразование Фурье (2048x2048).

– Тест 3 и Тест 4 — набор функций обработки сигналов, довольно часто встречающийся в системах реального времени (много операций с плавающей точкой, в том числе вызовы тригонометрических функций).

Все времена даны в миллисекундах.

Тестирование для Pentium MMX проходило на компьютере с материнской платой ASUS TX97E, процессор Pentium-200 MMX, 64Mb SDRAM, 512Kb cache, Windows 95 OSR2; компилятор: Intel Optimizing compiler, входящий в состав Borland C++ 5.01.

Процессор Pentium II был установлен на материнской плате Intel AL440LX с 64Mb SDRAM, 512Kb cache; компилятор: Intel C/C++ Compiler 2.4.

Alpha: материнская плата AlphaPC164, процессор 21164A-500, 1024Kb cache, 128Mb FP DRAM; компилятор: Visual C++ 5.0 (RISC Edition).

Справедливости ради надо отметить, что вариант для Intel довольно тщательно оптимизировался с помощью пакета VTune с целью максимально загрузить конвейер Pentium (инструкции MMX, правда, не использовались). Вариант для процессора Alpha был получен простой перекомпиляцией (не считая небольших изменений, связанных с замерами времени), так что резервы для оптимизации имеются (применение даже довольно старых математических библиотек от Digital, разработанных в 1993 году ещё для Windows NT 3.1, даёт дополнительный выигрыш до 15%).

Последний столбец в таблице показывает время выполнения на Alpha тестов, скомпилированных для процессора Intel, т.е. в режиме эмуляции. Результаты достаточно приличные; несколько портит картину только первый тест — дело в том, что используемые в нём массивы данных не умещаются во внутреннюю кэш–память).

В лаборатории журнала BYTE (см. «Low-Cost Alpha Offers Cheap Power», February 1998) был проведён сравнительный анализ последних моделей от Micron (Powerdigm XSU) и Hewlett-Packard (Kayak XU), построенных на базе двух процессоров Pentium II, и рабочей станции «начального уровня» от Microway (Scream'n Demon-SX 533) на базе Alpha 21164PC. При том, что последняя дешевле своих конкурентов более чем в два раза, она с легкостью оставила их позади, выполнив тест Lightwave 3D за 683 секунды, в то время как Micron и HP потратили на него 833 и 842 секунды, соответственно. И для сравнения — результаты, полученные на процессоре Alpha 21164A: 511 секунд при частоте 600MHz и 594 секунды при частоте 533MHz.

С выпуском компанией Intel процессора Merced ситуация вряд ли изменится. Этот процессор и так уже опаздывает на два года; ожидается, что он будет иметь производительность порядка 40 SPECint. Alpha пересекут этот барьер уже летом нынешнего года; а к моменту выхода Merced (примерно через год) Digital и Samsung будут иметь процессор Alpha 21364, с производительностью порядка 130–160 SPECint.

Кстати, почти все кадры последнего голливудского блокбастера «Титаник» обрабатывались на Alpha–станциях — 200 компьютеров от Digital работали 24 часа в сутки в течение двух месяцев под управлением ОС Linux64. Великолепные спецэффекты в последних эпизодах широко известного сериала «Вавилон-5» тоже стали возможными только благодаря мощности процессора Alpha.

Программное обеспечение

На сегодняшний день существует более трёх тысяч «родных» приложений для компьютеров на базе процессоров Alpha, работающих под операционной системой Windows NT (Softimage, AutoCad, Lotus Notes, LightWave 3D), и их число постоянно увеличивается. На web–сервере Digital можно с лёгкостью проверить, перенесена ли та или иная программа на платформу Alpha; полный список приложений можно получить от DIGITAL Partner Applications Catalog

Некоторой неожиданностью стал недавний отказ фирмы Autodesk от выпуска новых версий AutoCad (начиная с версии 14) для этой платформы; по словам представителей фирмы, 240000 Alpha–систем (а именно столько было продано Digital за последний год) — это слишком мало.

Однако расстраиваться не стоит. Digital выпустила продукт FX!32 (распространяется бесплатно), позволяющий запускать на Alpha–станциях (работающих под Windows NT) приложения для DOS, Win16 и Win32 (Intel).

FX!32 — это не просто эмулятор. Будучи проинсталлированным, он отслеживает запуск «чужих» приложений и эмулирует процессор Intel только при первом их запуске, одновременно переводя команды для Intel в «родной» код Alpha. После того, как программа заканчивает выполнение, код довольно тщательно оптимизируется. При дальнейших запусках выполняется уже «родной» Alpha–код. Digital утверждает, что такой подход позволяет на 21164 достичь производительности, сравнимой с PentiumPro–200, что совсем неплохо. С совместимостью, кстати, проблем почти нет: скажем, Microsoft Office 97, работает под Windows NT (Alpha) даже надёжнее, чем под Windows 95 (в скором времени, кстати, Microsoft планирует выпустить если не полный Office, то как минимум Word 97 и Excel 97 для платформы Alpha). Даже такие «монстры», как 3D Studio Max и Adobe Photoshop 4.0, работают под FX!32 исключительно хорошо. Проблемы, конечно же есть, но их немного и они в принципе решаемы. Ожидается, что эта технология будет встроена в финальную версию Windows NT 5.0.

Разработчики приложений для Windows NT тоже не испытывают трудностей при переносе своих программ на Alpha: Microsoft недавно выпустила Visual C++ v.5.0 и даже Visual Basic v.5.0 (RISC edition). Вышел также и Digital Visual Fortran, ранее известный как Microsoft Fortran PowerStation — Microsoft полностью передала его фирме Digital (включая Intel–версию). Опыт показывает, что простой перекомпиляции исходных текстов обычно бывает достаточно (плюс некоторые «мелочи» — например, разные размеры страниц памяти у процессоров Intel и Alpha); определённые сложности вызывает только перенос kernel–mode драйверов, но и эта проблема решаема (можно, например, воспользоваться услугами Microsoft Porting Lab или DEC Migration Lab).

Тем не менее «родной» операционной системой для процессора Alpha является всё–таки UNIX. В отличие от NT, UNIX — полностью 64-разрядная система, а это немаловажно для некоторых приложений (32–разрядная адресация в Windows NT позволяет держать в памяти «всего» 4Gb данных, и это достаточно серьёзное ограничение для систем управления базами данных и ряда других приложений). Следующая версия NT будет поддерживать 64–разрядные адреса (VLM — Very Large Memory), но истинно 64–разрядной будет только NT 6.0. Впрочем, большинство пользователей могут об этом не беспокоиться; нижеприведённые данные показывают, что существенной разницы в скорости работы под Digital UNIX и Windows NT не наблюдается (тестировались рабочие станции Digital Personal Workstation; модели 433a, 433au, 500a, 500au, 600a, и 600au — первые три цифры означают тактовую частоту процессора, "а" - Alpha, "u" - Unix):

Будущее

Во втором квартале текущего года должно начаться производство процессора 21264 (EV6) — по той же 0.35–микронной технологии, что и 21164; количество транзисторов на площади 302 мм² — более пятнадцати миллионов; внутренняя кэш–память будет расширена до 128 килобайт (2x64), а частота обращения к ней достигнет 333MHz (пропускная способность — до 5.2GBps). Анонсирован и новый набор микросхем 21272 «Tsunami», который поддерживает один или два процессора 21264, одну или две шины памяти (256-бит, 83MHz, SDRAM) и две параллельных 64–разрядных шины PCI (пропускная способность — до 2.6 GBps).

Сфера применения систем на базе Alpha процессоров

Учитывая отношение цена/качество систем на базе Альфы, можно предположить, что они смогут потеснить продукцию Intel, особенно на рынке настольных рабочих станций (в сервере вычислительная мощность процессора не является определяющей, гораздо больше зависит от пропускной способности дисковой и сетевой подсистемы).

Учитывая дороговизну DigitalUNIX и слабую поддержку Windows наиболее разумным выбором будут, получившие широкое распространение в Internet, свободно распространяемые варианты Unix–подобных систем — Linux, NetBSD.

Делая такой выбор мы перестаем зависеть от прихоти одного производителя и сводим затраты на программное обеспечение к нулю.

Linux для Альф имеет едва ли не такую же широкую поддержку как и для i386, делая такой выбор можно получить доступ к огромному количеству качественного бесплатного программного обеспечения и главное, к опыту накопленному «сетевой общественностью».

В последнее время все больше производителей коммерческого программного обеспечения портируют свои приложения на платформу Linux, так что любители «коробочных» программ также найдут для себя много интересного.

Люди, желающие получить надежную систему и обеспокоенные проблемами безопасности информации, сочтут более подходящим вариантом NetBSD — на­след­ницу знаменитой 4.4 BSD Lite 2. Это проект, появившийся несколько позднее широко известной в кругах российских провайдеров операционной системы FreeBSD, призванный расширить круг поддерживаемого во FreeBSD железа (в частности архитектуру Альфа). NetBSD сохранила совместимость с FreeBSD и унаследовала высокое качество кода ядра и его устойчивость. Корме того NetBSD в отличие от Linux поддерживается централизованно и нет множества «чуть-чуть» отличающихся редакций, которые зачастую нуждаются в отдельном документировании. Так как NetBSD относится к семейству BSD, то и множество книг по 4.4 LIte2, BSDI, FreeBSD вполне подходят на роль сопроводительных документов.

Использование операционных систем Linux или NetBSD в качестве решений для систем на основе Альфы наиболее предпочтительны именно в России. Эти операционные системы бесплатные и пользуются широкой поддержкой в Интернете. Таким образом затраты на программное обеспечение при построении (например) Веб–сервера сведутся только к затратам на железо.

Архитектура IA64

В конце 1999 года Intel (в сотрудничестве с Hewlett–Packard) планирует представить Merced — первый процессор, построенный с использованием архитектуры нового поколения, совместно разработанной двумя компаниями. Хотя эта 64–разрядная архитектура основана на многолетних исследованиях Intel, HP, других компаний и университетов, она радикально отличается от всего, что было до сих пор представлено на рынке.

Эта архитектура, известная под названием Intel Architecture–64 (IA–64), пол­ностью «порывает с прошлым». IA–64 не является как 64–разрядным расширением 32–разрядной архитектуры х86 компании Intel, так и переработкой 64–разрядной архитектуры PA–RISC компании HP. IA–64 представляет собой нечто абсолютно новое — передовую архитектуру, использующую длинные слова команд (long instruction words (LIW)), предикаты команд (instruction predication), устранение ветвлений (branch elimination), предварительную загрузку данных (speculative loading) и другие ухищрения для того, чтобы «извлечь больше параллелизма» из кода программ. Несмотря на то, что Intel и HP обещали добиться обратной совместимости с существующим программным обеспечением, работающим на процессорах архитектур х86 и PA–RISC, они до сих пор не разглашают, каким образом это будет сделано. На самом деле обеспечить такую совместимость совсем не просто; достаточно вспомнить гораздо менее кардинальный переход с 16–разрядной на 32–разрядную архитектуру х86, продолжавшийся 12 лет и до сих пор не завершённый.

Правда, переход к архитектуре IA–64 в ближайшее время вряд ли затронет большинство пользователей, поскольку Intel заявила, что Merced разрабатывается для серверов и рабочих станций класса high–end, а не для компьютеров среднего уровня. Фактически, компания заявила, что IA–64 не заменит х86 в ближайшем будущем. Похоже на то, что Intel и другие поставщики продолжат разрабатывать чипы х86.

Перед тем, как углубиться в технические детали, попробуем понять, почему Intel и HP рискнули пойти на столь кардинальные перемены. Причина сводится к следующему: они считают, что как CISC, так и RISC–архитектуры исчерпали себя.

Небольшой экскурс в прошлое. Архитектура х86 компании Intel — CISC архитектура, появившаяся в 1978 году. В те времена процессоры представляли собой скалярные устройства (то есть могли в каждый момент времени выполнять только одну команду), при этом конвейеров практически не было. Процессоры содержали десятки тысяч транзисторов. PA–RISC компании HP была разработана в 1986 году, когда технология суперскалярных (с возможностью выполнения нескольких команд одновременно) конвейеров только начала развиваться. Процессоры содержали сотни тысяч транзисторов. В конце 90–х наиболее совершенные процессоры содержат миллионы транзисторов. К моменту начала выпуска Merced компания Intel планирует перейти на 0.18–микронную технологию вместо нынешней 0.25–микронной. Уже первые чипы архитектуры IA–64 будут содержать десятки миллионов транзисторов. В дальнейших модификациях их число увеличится до сотен миллионов.

Разработчики процессоров стремятся создавать чипы, содержащие как можно больше функциональных узлов — что позволяет обрабатывать больше команд параллельно — но одновременно приходится существенно усложнять управляющие цепи для распределения потока команд по обрабатывающим узлам. На данный момент лучшие процессоры не могут выполнять более четырёх команд одновременно, при этом управляющая логика занимает слишком много места на кристалле.

В то же время, последовательная структура кода программ и большая частота ветвлений делают задачу распределения потока команд крайне сложной. Современные процессоры содержат огромное количество управляющих элементов для того, чтобы минимизировать потери производительности, связанные с ветвлениями, и извлечь как можно больше «скрытого параллелизма» из кода программ. Они изменяют порядок команд во время исполнения программы, пытаются предсказать, куда необходимо будет перейти в результате очередного ветвления, и выполняют команды до вычисления условий ветвления. Если путь ветвления предсказан неверно, процессор должен сбросить полученные результаты, очистить конвейеры и загрузить нужные команды, что требует достаточно большого числа тактов. Таким образом, процессор, теоретически выполняющий четыре команды за такт, на деле выполняет менее двух.

Проблему ещё осложняет тот факт, что микросхемы памяти не успевают за тактовой частотой процессоров. Когда Intel разработала архитектуру х86, процессор мог извлекать данные из памяти с такой же скоростью, с какой он их обрабатывал. Сегодня процессор тратит сотни тактов на ожидание загрузки данных из памяти, даже несмотря на наличие большой и быстрой кэш–памяти.

Говоря о том, что CISC– и RISC–архитектуры исчерпали себя, Intel и HP имеют в виду обе эти проблемы. В двух пространных интервью журналу BYTE они раскрыли некоторые детали архитектуры IA-64:

– Команды в формате IA–64 упакованы по три в 128–битный пакет для быстрейшей обработки. Обычно это называют «LIW encoding» (русский аналог подобрать сложно, наиболее адекватно перевести как «кодирование в длинные слова команд»). Однако компания Intel избегает такого названия, заявляя, что с ним связаны «негативные ассоциации» (negative connotation). По той же причине Intel не любит называть сами команды RISC–подобными (RISC–like), даже несмотря на то, что они имеют фиксированную длину и предположительно оптимизированы для исполнения за один такт в ядре, не нуждающемся в микрокоде. Intel предпочитает называть свою новую LIW–технологию Explicitly Parallel Instruction Computing или EPIC (Полностью Параллельного Выполнения Команд). В любом случае формат команд IA–64 не имеет ничего общего с х86. Команды х86 могут иметь длину от 8 до 108 бит, и процессор должен последовательно декодировать каждую команду после определения её границ.

– Каждый 128–битный пакет содержит шаблон (template) длиной в несколько бит, помещаемый в него компилятором, который указывает процессору, какие из команд могут выполняться параллельно. Теперь процессору не нужно будет анализировать поток команд в процессе выполнения для выявления «скрытого параллелизма». Вместо этого наличие параллелизма определяет компилятор и помещает информацию в код программы. Каждая команда (как для целочисленных вычислений, так и для вычислений с плавающей точкой) содержит три 7–битных поля регистра общего назначения (РОН). Из этого следует, что процессоры архитектуры IA–64 содержат 128 целочисленных РОН и 128 регистров для вычислений с плавающей точкой. Все они доступны программисту и являются регистрами с произвольным доступом (programmer-visible random–access registers). По сравнению с процессорами х86, у которых всего восемь целочисленных РОН и стек глубины 8 для вычислений с плавающей точкой, IA–64 намного «шире» и, соответственно, будет намного реже простаивать из-за «нехватки регистров».

– Компиляторы для IA–64 будут использовать технологию «отмеченных команд» (predication) для устранения потерь производительности из–за неправильно предсказанных переходов и необходимости пропуска участков кода после ветвлений. Когда процессор встречает «отмеченное» ветвление в процессе выполнения программы, он начинает одновременно выполнять все ветви. После того, как будет определена «истинная» ветвь, процессор сохраняет необходимые результаты и сбрасывает остальные.

– Компиляторы для IA–64 будут также просматривать исходный код с целью поиска команд, использующих данные из памяти. Найдя такую команду, они будут добавлять пару команд — команду предварительной загрузки (speculative loading) и проверки загрузки (speculative check). Во время выполнения программы первая из команд загружает данные в память до того, как они понадобятся программе. Вторая команда проверяет, успешно ли произошла загрузка, перед тем, как разрешить программе использовать эти данные. Предварительная загрузка позволяет уменьшить потери производительности из-за задержек при доступе к памяти, а также повысить параллелизм.

Из всего вышесказанного следует, что компиляторы для процессоров архитектуры IA-64 должны быть намного «умнее» и лучше знать микроархитектуру процессора, код для которого они вырабатывают. Существующие чипы, в том числе и RISC–процессоры, производят гораздо больше оптимизации на этапе выполнения программ, даже при использовании оптимизирующих компиляторов. IA–64 перекладывает практически всю работу по оптимизации потока команд на компилятор. Таким образом, программы, скомпилированные для одного поколения процессоров архитектуры IA–64, на процессорах следующего поколения без перекомпиляции могут выполняться неэффективно. Это ставит перед поставщиками нелёгкую задачу по выпуску нескольких версий исполняемых файлов для достижения максимальной производительности.

Другим не очень приятным следствием будет увеличение размеров кода, так как команды IA–64 длиннее, чем 32–битные RISC–команды (порядка 40 бит). Компиляция при этом будет занимать больше времени, поскольку IA–64, как уже было сказано, требует от компилятора гораздо больше действий. Intel и HP заявили, что уже работают совместно с поставщиками средств разработки над переработкой этих программных продуктов.

Технология «отмеченных команд» является наиболее характерным примером «дополнительной ноши», перекладываемой на компиляторы. Эта технология является центральной для устранения ветвлений и управления параллельным выполнением команд.

Обычно компилятор транслирует оператор ветвления (например, IF–THEN–ELSE) в блоки машинного кода, расположенные последовательно в потоке. В зависимости от условий ветвления процессор выполняет один из этих блоков и перескакивает через остальные. Современные процессоры стараются предсказать результат вычисления условий ветвления и предварительно выполняют предсказанный блок. При этом в случае ошибки много тактов тратится впустую. Сами блоки зачастую весьма малы — две или три команды — а ветвления встречаются в коде в среднем каждые шесть команд. Такая структура кода делает крайне сложным его параллельное выполнение.

Когда компилятор для IA–64 находит оператор ветвления в исходном коде, он исследует ветвление, определяя, стоит ли его «отмечать». Если такое решение принято, компилятор помечает все команды, относящиеся к одному пути ветвления, уникальным идентификатором, называемым предикатом (predicate). Например, путь, соответствующий значению условия ветвления TRUE, помечается предикатом Р1, а каждая команда пути, соответствующего значению условия ветвления FALSE — предикатом Р2. Система команд IA–64 определяет для каждой команды 6–битное поле для хранения этого предиката. Таким образом, одновременно могут быть использованы 64 различных предиката. После того, как команды «отмечены», компилятор определяет, какие из них могут выполняться параллельно. Это опять требует от компилятора знания архитектуры конкретного процессора, поскольку различные чипы архитектуры IA–64 могут иметь различное число и тип функциональных узлов. Кроме того, компилятор, естественно, должен учитывать зависимости в данных (две команды, одна из которых использует результат другой, не могут выполняться параллельно). Поскольку каждый путь ветвления заведомо не зависит от других, какое–то «ко­ли­чест­во параллелизма» почти всегда будет найдено.

Заметим, что не все ветвления могут быть отмечены: так, использование ди­на­ми­ческих методов вызова приводит к тому, что до этапа выполнения невозможно определить, возникнет ли исключение. В других случаях применение этой технологии может привести к тому, что будет затрачено больше тактов, чем сэкономлено.

После этого компилятор транслирует исходный код в машинный и упаковывает команды в 128–битные пакеты. Шаблон пакета (bundle's template field) указывает не только на то, какие команды в пакете могут выполняться независимо, но и какие команды из следующего пакета могут выполняться параллельно. Команды в пакетах не обязательно должны быть расположены в том же порядке, что и в машинном коде, и могут принадлежать к различным путям ветвления. Компилятор может также помещать в один пакет зависимые и независимые команды, поскольку возможность па­рал­лельного выполнения определяется шаблоном пакета. В отличие от некоторых ранее существовавших архитектур со сверхдлинными словами команд (VLIW), IA–64 не добавляет команд «нет операции» (NOPS) для дополнения пакетов.

Во время выполнения программы IA–64 просматривает шаблоны, выбирает взаимно независимые команды и распределяет их по функциональным узлам. После этого производится распределение зависимых команд. Когда процессор обнаруживает «отмеченное» ветвление, вместо попытки предсказать значение условия ветвления и перехода к блоку, соответствующему предсказанному пути, процессор начинает параллельно выполнять блоки, соответствующие всем возможным путям ветвления. Таким образом, на машинном уровне ветвления нет.

Разумеется, в какой-то момент процессор наконец вычислит значение условия ветвления в операторе IF–THEN–ELSE. Предположим, оно равно TRUE, сле­до­ва­тельно, правильный путь отмечен предикатом Р1. 6–битному полю предиката соответствует набор из 64 предикатных регистров (predicate registers) Р0–Р63 длиной 1 бит. Процессор записывает 1 в регистр Р1 и 0 во все остальные.

К этому времени процессор, возможно, уже выполнил некоторое количество ко­манд, соответствующих обоим возможным путям, но до сих пор не сохранил результат. Перед тем, как сделать это, процессор проверяет соответствующий предикатный ре­гистр. Если в нём 1 — команда верна и процессор завершает её выполнение и со­храняет результат. Если 0 — результат сбрасывается.

Технология «отмеченных команд» существенно снижает негативное влияние ветвлений на машинном уровне. В то же время, если компилятор не «отметил» ветвление, IA–64 действует практически так же, как и современные процессоры: пытается предсказать путь ветвления и т.д. Испытания показали, что описанная технология позволяет устранить более половины ветвлений в типичной программе, и, следовательно, уменьшить более чем в два раза число возможных ошибок в пред­ска­за­ниях.

Другой ключевой особенностью IA–64 является предварительная загрузка дан­ных. Она позволяет не только загружать данные из памяти до того, как они по­на­до­бятся программе, но и генерировать исключение только в случае, если загрузка прошла неудачно. Цель предварительной загрузки — разделить собственно загрузку и ис­пользование данных, что позволяет избежать простоя процессора. Как и в технологии «отмеченных команд» здесь также сочетается оптимизация на этапе компиляции и на этапе выполнения.

Сначала компилятор просматривает код программы, определяя команды, ис­пользующие данные из памяти. Везде, где это возможно, добавляется команда пред­ва­ри­тельной загрузки на достаточно большом расстоянии перед командой, ис­пользу­ющей данные и команда проверки загрузки непосредственно перед командой, ис­пользу­ющей данные.

На этапе выполнения процессор сначала обнаруживает команду предварительной за­грузки и, соответственно, пытается загрузить данные из памяти. Иногда попытка ока­зывается неудачной — например, команда, требующая данные, находится после ветвления, условия которого ещё не вычислены. «Обычный» процессор тут же генерирует исключение. IA–64 откладывает генерацию исключения до того момента, когда встретит соответствующую команду проверки загрузки. Но к этому времени условия ветвления, вызывавшего исключение, уже будут вычислены. Если команда, инициировавшая предварительную загрузку, относится к неверному пути, загрузка признается неудачной и генерируется исключение. Если же путь верен, то исключение вообще не генерируется. Таким образом, предварительная загрузка в архитектуре IA–64 работает аналогично структуре типа TRY–CATCH.

Возможность располагать команду предварительной загрузки до ветвления очень существенна, так как позволяет загружать данные задолго до момента использования (напомним, что в среднем каждая шестая команда является командой ветвления).

В 80–е годы некоторые разработчики RISC–процессоров высмеивали CISC–ар­хи­тек­туру и предрекали скорую погибель семейству х86. Но технологии и бизнес — раз­ные вещи. Несмотря на технологические преимущества RISC–архитектуры, огромные ре­сурсы корпорации Intel и господство операционных систем DОS и Windows привели к тому, что процессоры архитектуры х86 остаются конкурентоспособными до сих пор. Теперь уже Intel заявляет, что RISC–архитектура устарела. В любом случае, до выхода в свет первого процессора архитектуры IA–64 остаётся ещё два года, и у конкурентов есть время принять ответные меры.

Материнские платы, наборы микросхем

Intel 430TX PCIset

18 марта 1997 г. официально появились пробные образцы нового чипсета пятого поколения от Intel — 430TX. Этот чипсет рассчитан для применения в настольных и мобильных системах. Для изготовления применена передовая двухчиповая технология — TDP:82439TX, PIIX4:82371AB.

Этот чипсет приходит на смену i430VX, но к сожалению не на смену i430HX. Новый чипсет не поддерживает (официально) более 66MHz по шине, и не кэширует более 64Mb оперативной памяти. Однако уменьшено, как и ожидалось, количество тактов на синхронной памяти.

Характеристика i430TX:

Поддержка:

– DRAM support: SDRAM, EDO, FPM

– Ultra DMA / ATA–33 (DMA Bus master support)

– USB support

– Concurrent PCI (PCI 2.1)

– Dynamic Power Management Architecture (DPMA) с поддержкой Advanced Configuration and Power Interface (ACPI), снижает потребление энергии микросхемами на 75%

– SMBUS (System Management Bus)

Встроенные функции:

– PCI–ISA Bridge

– Standart AT functions

– real–time clock (RTC)

– IDE è GPIO ports (Master/Slave independent drive timing)

Положительные качества:

– Max L2 Cache size — 512Kb Pipelined Burst SRAM

– Max DRAM size — 256Mb (6 RAS lines)

– Max Cacheable DRAM — 64Mb

– DRAM Timing at 66MHz Bus speed

– DRAM refresh — CAS before RAS

– Максимальное число мастер–устройств PCI — 5

– Число буферов между PCI и DRAM, POST – 10DW=40Byte

– Число буферов между PCI и DRAM, Prefetch – 18DW=72Byte

Отрицательные качества:

– Поддержка Dual/Multi процессорной конфигурации — НЕТ

– Поддержка кода коррекции ошибок памяти (DRAM ECC) — НЕТ

– Поддержка AGP (Accelerated Graphics Port) — НЕТ

Intel 440LX AGPset

В сочетании с архитектурой двойной независимой шины (DIB) процессора Pentium II набор микросхем 440LX AGPset призван стать фундаментальной аппаратной основой нового класса ПК на базе Slot 1 (вместо чипсета i440FX), ориентированных на визуальную обработку.

Новый набор микросхем разработан с целью оптимизации и балансировки системной производительности, вклад в которую дает как сам процессор Pentium II, так и другие компоненты вычислительной платформы, включая графическую подсистему и оперативную память. Он представляет собой уникальный вариант оптимизированной архитектуры, получившей название «порта с учетверенным быстродействием» (QPA). К числу основных компонентов QPA относятся: AGP с прямым подсоединением (Direct Connect AGP), система динамического распределенного арбитража (Dynamic Distributed Arbitration) и средства многопоточного доступа к памяти (Multistream Memory Access). QPA в сочетании с процессором Pentium II и AGP поддерживает масштабирование производительности ПО трехмерной графики, в том числе компьютерных игр и иных развлекательных приложений, обучающих программ, систем обработки оцифрованных изображений.

Процессор Pentium II и набор микросхем 440LX AGPset можно рассматривать как «строительные блоки», ориентированные на разработку сбалансированных вычислительных платформ с высокой производительностью и средствами сетевого управления для универсальных ПК и Net PC, применяемых в деловой сфере. Помимо QPA, микросхемы 440LX AGPset обладают рядом функций и характеристик, позволяющих удовлетворить требования к ПК со стороны как существующих, так и будущих приложений. Новые микросхемы дадут возможность оснастить персональные компьютеры усовершенствованным интерфейсом для контроля за энергопотреблением (ACPI), средствами поддержки технологии plug-and-play, компонентами Ultra DMA (на базе контроллера PIIX4, используемом также в чипсете i430TX) в целях ускорения прямого доступа к памяти и модулями SDRAM, позволяющими повысить системную производительность. Поддержка интерфейса ACPI позволит изготовителям ПК дополнить свою продукцию сетевыми функциями управления энергопотреблением, вывода компьютера из неактивного состояния либо его дистанционного поддержания в постоянно включенном (AlwaysOn) режиме.

Запущенный в массовое производство набор микросхем Intel 440LX AGPset состоит из двух чипов: контроллера PCI AGP Controller (PAC) в корпусе типа 492 BGA и акселератора PCI, ISA, IDE Accelerator (PIIX4) в корпусе типа 324 BGA.

Характеристика i440LX:

Поддержка:

– Один или два процессора семейства Pentium–II

– Частота шины AGP до 133МГц

– 64/72–битный интерфейс системной памяти, поддерживающий SDRAM

– Аппаратный контроль четности (ECC)

– 32–битный интерфейс PCI 2.1

– Поддержка 64–битной спецификации шины GTL+

– Буферизация всех интерфейсов для повышения пропускной способности

Контроллер системной памяти:

– Поддержка EDO и SDRAM

– Контроллер системной памяти оптимизирован для SDRAM

– Поддержка от 8 до 512Мбайт системной памяти

– Симметрическая и асимметрическая адресация

– Поддержка однобанковых и двубанковых модулей DIMM

– Поддержка 4, 16 и 64Мбит микросхем памяти

– Для асинхронных операций время доступа 50 и 60 нс, для синхронной SDRAM – частота 66МГц

Контроллер ввода/вывода PIIX4:

– Совместимость со спецификацией PCI 2.1

– Поддержка спецификаций ACPI и PC97

– DMA–контроллер

– Поддержка внешних APIC-компонент

– Поддержка 2-х портов USB

– Поддержка модулей DIMM со стороны SMB (System Management Bus)

– Интегрированный IDE–контроллер с поддержкой Ultra DMA–33

Сравнение i440LX и i440FX:

Чипсет Intel 440BX

Спустя полгода с появления революционного чипсета Intel 440LX, в котором был впервые применен ускоренный графический порт AGP и поддерживалась память SDRAM, 15 апреля Intel выбросила на рынок свой новый продукт — набор логики Intel 440BX. Выпуск этого набора микросхем ознаменует начало нового этапа в развитии Slot 1 систем. Это будет эра наращивания частоты системной шины, которая уже на протяжении нескольких лет задержалась на отметке 66 МГц. Новый чипсет Intel 440BX предназначен для материнских плат для процессора Pentium II и поддерживает внешнюю частоту (системной шины) 100 МГц. На этой частоте работает, в частности, системная память.

Собственно, в официальной поддержке 100–мегагерцовой шины и заключается основное отличие интеловских чипсетов 440LX и 440BX.

Характеристика Intel 82440BX AGPSet

Процессор

– Поддержка всех Slot–1 процессоров Pentium II

– Возможность двухпроцессорности, поддержка SMP

Поддержка памяти типа EDO RAM и SDRAM

– Максимально поддерживается до 512 Мбайт SDRAM или 1024 Мбайт EDO RAM

– Временная диаграмма для EDO RAM 5-2-2-2 (при внешней частоте 66 МГц)

– Временная диаграмма для SDRAM 5-1-1-1 (при внешней частоте 66 МГц)

– 64–битная шина памяти

– Поддержка ECC

PIIX4 IDE-контроллер

– Чип 82371AB

– Поддержка Bus Mastering

– Поддержка UltraDMA

– Работа в режимах PIO Mode 5/DMA Mode 3

Синхронный интерфейс PCI

– Поддерживается 30 и 33 МГц на шине PCI

– Соответствие спецификации PCI 2.1

– Power Management

– Соответствие PC97

Ускоренный графический порт AGP

– Поддерживается AGP 1х/2x mode (66/133 МГц)

– Поддержка Unified Memory Architecture отсутствует

Поддержка USB

1 x 492–pin BGA чип 82443BX

Поддерживаемые частоты системной шины 66 и 100 МГц

Благодаря разгону, и на 440LX можно было получить 75, 83 или даже 92 МГц внешней частоты, но 440ВХ поддерживает 100 МГц официально, а путем разгона частота шины повышается до 103, 112, 133 МГц: основные производители материнских плат предоставят нам такую возможность.

Здесь следует заметить, что поскольку кэш второго уровня в Pentium II работает на 1/2 от частоты самого процессора, то разгон системной шины на нем никак не сказывается. Однако же, благодаря этому факту, выпускаемые сейчас Pentium II смогут легко работать на шине 100 МГц. При этом применяемые сейчас Intel меры против разгона — наличие только одного коэффициента умножения — действия не возымеют. Правда, при этом эффект от такого разгона будет несколько ниже, чем при аналогичных действиях с Socket–7 чипами.

Раз так, то попробуем разобраться, какие преимущества может в действительности дать новый интеловский набор микросхем.

Во-первых при использовании 440LX не гарантировалось, что при частоте шины более 66 МГц система будет работоспособна. Проблема заключалась в том, что для получения несущей частоты на шине PCI использовался делитель 2 относительно шины и при установке внешних 75 МГц, на PCI получалось 37,5 МГц, что на 15% выше стандарта, при установке внешних 83 МГц — на PCI было 41,5 МГц, то есть выше нормы на 25%. При этом многие PCI–карты, в особенности SCSI–контроллеры, теряли свою работоспособность. Теперь таких проблем не будет. Хотя, при этом периферия разгоняться не будет совсем, и скорость видео и жесткого диска при разгоне не возрастет.

Чипсет Intel 440BX поддерживает кроме делителя 2 для PCI еще и делитель 3, который применяется на внешних частотах выше 100 МГц включительно. Так что если, все-таки материнская плата позволяет установить 75 и 83 МГц, то по сравнению с 440LX Вы ничего не потеряете. Однако, некоторые LX–платы имели установку 92 МГц. Такого с BX пока не будет.

Второе, на этот раз неоспоримое преимущество 440BX, заключается в том, что этот чипсет будет поддерживать все выходящие процессоры Deschutes с большими внутренними частотами.

Однако и существующие в настоящее время Pentium–II процессоры будут работать на материнских платах с набором логики Intel 440BX, что немаловажно. Это возможно, так как частотозависимый L2-кеш в Pentium II тактуется от внутренней частоты, а не от шины.

Что же станет с производительностью? Те тесты, которые мы проводили с Socket 7–процессорами, на предмет исследования эффективности 100–мегагерцовой шины, показали 15–процентный прирост производительности на одинаковых внутренних частотах, но с внешними 66 и 100 МГц. Но не надо забывать о том, что используя 100 МГц на Socket-7, мы разгоняем и внешний кэш. В 440ВХ, L2-кеш не ускоряется, поэтому прирост производительности при применении 100–мегагерцовой шины составит, по нашим оценкам, не более 7%. Возможно, некоторые материнские платы на чипсете ВХ будут иметь недокументированно–устанавливаемую частоту 150 МГц. Если так, то прирост может оказаться побольше. Но в любом случае, уже через год будет вовсю применяться системная шина 200 МГц, которая будет поддержана процессором Katmai, что вполне возможно благодаря новому типу памяти RAMBUS, которая способна работать на такой частоте.

Пока же, проблема с памятью приобретает особый вес и не может быть обойдена. Дело в том, что существующая сейчас память работает на 100 МГц с большим трудом. Intel хочет добиться внедрения спецификации PC100 на память, которая требует специально изготовленных модулей. Однако, эксперименты показали, что на 100 МГц может прекрасно работать любая память со временем доступа 7 нс или брендовая память со временем доступа 10 нс. Правда, тут есть одна тонкость. Спецификация PC100 требует наличия SPD на модуле. При его отсутствии, система может не работать вовсе, примерно как сейчас это делают интеловские платы на чипсете 440LX. Но, к счастью, SPD используется не чипсетом, а BIOS, который, в принципе, может к SPD и не обращаться. Так что в этом вопросе вся надежда на производителей материнских плат, чтобы они не начали рьяно исполнять интеловскую рекомендацию.

Так что ничего революционно нового в Intel 440BX нет. А вот что действительно интересно, это новый IDE–контроллер PIIX6, который появится через несколько месяцев. А это Firewire и UltraDMA-66.

Оперативная память

Системная память: взгляд в будущее

До 2000 года в мир персональных компьютеров войдет несколько новых архитектур высокоскоростной памяти. В настоящее время, с конца 1997 года по начало 1998 основная память PC осуществляет эволюцию от EDO RAM к SDRAM — синхронную память, которая, как ожидается будет доминировать на рынке с конца 1997 года. Графические и мультимедийные системы в которых сегодня применяется RDRAM перейдет к концу года на Concurrent (конкурентную) RDRAM. Итак, в период между 1997 и 2000 годом будут развиваться пять основных технологий:

– SDRAM II (DDR);

– SLDRAM (SyncLink);

– RAMBus (RDRAM);

– Concurrent RAMBus;

– Direct RAMBus.

График, приведенный ниже, приближенно демонстрирует время появления и применения будущих технологий памяти.

Крайне сложно предсказать, на чем остановится прогресс. Все десять крупнейших производителей памяти, такие как Samsung, Toshiba и Hitachi, разрабатывающие Direct RDRAM, также продолжают развивать агрессивную политику, направленную на развитие альтернативных технологий памяти следующих поколений, таких как DDR и SLDRAM. В связи с этим образовалось любопытное объединение конкурентов.

Необходимость увеличения производительности системы памяти.

Быстрое развитие аппаратных средств и программного обеспечения привело к тому, что вопрос эффективности встает на первое место. Фактически, несколько лет назад, Гордон Мур, президент корпорации Intel, предсказал, что мощность центрального процессора в персональном компьютере будет удваиваться каждые 18 месяцев (Закон Мура). Мур оказался прав. С 1980 года до настоящего момента тактовая частота процессора Intel, установленного в персональном компьютере возросла в 60 раз (с 5 до 300MHz). Однако, за то же время, частота, на которой работает системная память со страничной организацией (FPM), возросла всего в пять раз. Даже применение EDO RAM и SDRAM увеличило производительность системы памяти всего в десять раз. Таким образом, между производительностью памяти и процессора образовался разрыв. В то время как процессоры совершенствовались в архитектуре, производство памяти претерпевало лишь технологические изменения. Емкость одной микросхемы DRAM увеличилась с 1Мбит до 64Мбит. Это позволило наращивать объем применяемой в компьютерах памяти, но изменения технологии в плане увеличения производительности DRAM не произошло. То есть, скорость передачи не увеличилась вслед за объёмом.

Что касается потребностей, то вследствие применения нового программного обеспечения и средств мультимедиа, потребность в быстродействующей памяти нарастала. С увеличением частоты процессора, и дополнительным использованием средств мультимедиа новым программным обеспечением, не далек тот день, когда для нормальной работы PC будут необходимы гигабайты памяти. На этот процесс также должно повлиять внедрение и развитие современных операционных систем, например Windows NT.

Чтобы преодолеть возникший разрыв, производители аппаратных средств использовали различные методы. SRAM (Static RAM) применялся в кэше для увеличения скорости выполнения некоторых программ обработки данных. Однако для мультимедиа и графики его явно недостаточно. Кроме того, расширилась шина, по которой осуществляется обмен данными между процессором и DRAM. Однако теперь эти методы не справляются с нарастающими потребностями в скорости. Теперь на первое место выходит необходимость синхронизации процессора с памятью, однако, существующая технология не позволяет осуществить этот процесс.

Следовательно, возникает необходимость в новых технологиях памяти, которые смогут преодолеть возникший разрыв. Кроме SDRAM, это DDR, SLDRAM, RDRAM, Concurrent RDRAM, è Direct RDRAM.

Шесть технологий памяти будущего. Определения

SDRAM Synchronous (синхронная) DRAM синхронизирована с системным таймером, управляющим центральным процессором. Часы, управляющие микропроцессором, также управляют работой SDRAM, уменьшая временные задержки в процессе циклов ожидания и ускоряя поиск данных. Эта синхронизация позволяет также контроллеру памяти точно знать время готовности данных. Таким образом, скорость доступа увеличивается благодаря тому, что данные доступны во время каждого такта таймера, в то время как у EDO RAM данные бывают доступны один раз за два такта, а у FPM — один раз за три такта. Технология SDRAM позволяет использовать множественные банки памяти, функционирующие одновременно, дополнительно к адресации целыми блоками. SDRAM уже нашла широкое применение в действующих системах.

SDRAM II (DDR) Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных) — следующее поколение существующей SDRAM. DDR основана на тех же самых принципах, что и SDRAM, однако включает некоторые усовершенствования, позволяющие еще увеличить быстродействие. Основные отличия от стандартного SDRAM: во-первых используется более «продвинутая» синхронизация, отсутствующая в SDRAM; а во-вторых DDR использует DLL (delay–locked loop — цикл с фиксированной задержкой) для выдачи сигнала DataStrobe, означающего доступность данных на выходных контактах. Используя один сигнал DataStrobe на каждые 16 выводов, контроллер может осуществлять доступ к данным более точно и синхронизировать входящие данные, поступающие из разных модулей, находящихся в одном банке. DDR фактически увеличивает скорость доступа вдвое, по сравнению с SDRAM, используя при этом ту же частоту. В результате, DDR позволяет читать данные по восходящему и падающему уровню таймера, выполняя два доступа за время одного обращения стандартной SDRAM. Дополнительно, DDR может работать на большей частоте благодаря замене сигналов TTL/LVTTL на SSTL3. DDR начнет производиться в 1998 году.

SLDRAM (SyncLink) продукт DRAM–консорциума, является ближайшим конкурентом Rambus. Этот консорциум объединяет двенадцать производителей DRAM. SLDRAM продолжает дальнейшее развитие технологии SDRAM, расширяя четырёхбанковую архитектуру модуля до шестнадцати банков. Кроме того, добавляется новый интерфейс и управляющая логика, позволяя использовать пакетный протокол для адресации ячеек памяти. SLDRAM передает данные так же как и RDRAM, по каждому такту системного таймера. SLDRAM в настоящее время находится в стадии разработки, а промышленное производство ожидается в 1999 году.

RDRAM многофункциональный протокол обмена данными между микросхемами, позволяющий передачу данных по упрощенной шине, работающей на высокой частоте. RDRAM представляет собой интегрированную на системном уровне технологию. Ключевыми элементами RDRAM являются: модули DRAM, базирующиеся на Rambus; ячейки Rambus ASIC (RACs); схема соединения чипов, называемая Rambus Channel.

Rambus

Rambus, впервые использованный в графических рабочих станциях в 1995 году, использует уникальную технологию RSL (Rambus Signal Logic — сигнальная логика Rambus), позволяющую использование частот передачи данных до 600MHz на обычных системах и материнских платах. Существует два вида Rambus — RDRAM и Concurrent RDRAM. Микросхемы RDRAM уже производятся, а Concurrent RDRAM будет запущена в производство в конце 1997 года. Третий вид RDRAM — Direct RDRAM, находится в стадии разработки, а начало его производства планируется в 1999 году.

Rambus использует низковольтовые сигналы и обеспечивает передачу данных по обоим уровням сигнала системного таймера. RDRAM использует 8–битовый интерфейс, в то время как EDO RAM и SDRAM используют 4–, 8– и 16–битовый интерфейс. RAMBUS запатентована 11 крупнейшими производителями DRAM, обеспечивающими 85% всего рынка памяти. Samsung в настоящее время проектирует 16/18–Mбитную и 64–Mбитную RDRAM. Toshiba же уже производит 16/18–Mбитную RDRAM и разрабатывает 64–Mбитную RDRAM.

В 1996 году консорциум RDRAM получил поддержку со стороны корпорации Intel, и новые чипсеты фирмы Intel будут поддерживать технологию RDRAM с 1999 года. В настоящее время игровые видеоприставки Nintendo 64 используют технологию Rambus для 3D–графики и звука высокого качества. Стандартные PC производства Gateway и Micron поддерживают карты фирмы Creative Labs с Rambus на борту.

Concurrent Rambus использует улучшенный протокол, показывающий хорошее быстродействие даже на маленьких, случайно расположенных блоках данных. Concurrent Rambus применяется для 16/18/64/72–Mбитных модулей RDRAM. Это второе поколение RDRAM, отличается высокой эффективностью, необходимой для графических и мультимедийных приложений. По сравнению с RDRAM, применен новый синхронный параллельный протокол для чередующихся или перекрывающихся данных. Эта технология позволяет передавать данные со скоростью 600Мб/сек на канал и с частотой до 600MHz с синхронным параллельным протоколом, который еще повышает эффективность на 80%. Кроме того эта технология позволяет сохранить совместимость с RDRAM прошлого поколения. Планируется, что в 1998 году, благодаря дополнительным улучшениям, скорость передачи может достигнуть 800MHz.

Технология Direct Rambus — еще одно расширение RDRAM. Direct RDRAM имеют те же уровни сигналов (RSL: Rambus Signaling Level — уровень сигналов Rambus), но более широкую шину (16 бит), более высокие частоты (выше 800MHz) и улучшенный протокол (эффективность выше на 90%). Однобанковый модуль RDRAM будет обеспечивать скорость передачи 1.6Гбайт/сек, двухбанковый — 3.2Гбайт/сек. Direct Rambus использует два 8–битных канала для передачи 1.6Гбайт и 3 канала для получения 2.4Гбайт.

Сравнение:

Интерфейсы IDE, SCSI, архитектура RAID

Интерфейсы, используемые для жёстких дисков IBM PC. Краткий обзор.

Первые винчестеры в PC XT имели интерфейс ST412/ST506; так как он ориентирован на метод записи MFM, его часто называют MFM–интерфейсом. Винчестер ST412/ST506 фактически представляет собой увеличенную копию обычного флоппи-дисковода: он содержит двигатель с автономной стабилизацией скорости вращения (обычно на индуктивном датчике или датчике Холла), усилитель записи–воспроизведения, коммутатор головок и шаговый привод позиционеpа с внешним управлением. Функции кодирования и декодирования данных, перемещения позиционеpа, форматирования поверхности и коррекции ошибок выполняет отдельный контроллер, к которому винчестер подключается двумя кабелями: 34–проводным кабелем управления и 20–проводным кабелем данных. Интерфейс поддерживает до восьми устройств; при этом кабель управления является общим, а кабели данных — отдельными для каждого винчестера. По кабелю управления передаются сигналы выбора накопителя, перемещения позиционеpа, выбора головки, включения режима записи, установки на нулевую дорожку и т.п. — так же, как и во флоппи–дисководах; по кабелям данных передаются считываемые и записываемые данные в дифференциальной форме (в точности в том виде, в каком они присутствуют на поверхности дисков), а также сигнал готовности накопителя.

Интерфейс ST412/ST506 используется также для работы с винчестерами при методе записи RLL/ARLL; в ряде случаев удается успешно подключить RLL–винчестеp к MFM–контpоллеpу и наоборот, однако покрытие поверхностей и параметры усилителей выбираются в расчете на конкретный метод записи, и максимальной надежности можно достичь только на нем.

Контроллер винчестеров с интерфейсами MFM/RLL/ESDI обычно содержит собственный BIOS, отображаемый в адрес C800 (MFM/RLL) или D000 (ESDI). По смещению 5 в сегменте MFM/RLL BIOS часто находится вход в программу обслуживания или форматирования накопителя, которую можно запустить командой "G=C800:5" отладчика DEBUG.

Интерфейс ESDI (Extended Small Device Interface — расширенный интерфейс малых устройств) также использует общий 34–пpоводной кабель управления и 20–пpоводные индивидуальные кабели данных, однако устроен принципиально иначе: часть контроллера, ответственная за управление записью/считыванием и кодирование/декодирование данных, размещена в самом накопителе, а по интерфейсным кабелям передаются только цифровые сигналы данных и управления в логике ТТЛ. переход на обмен чистыми данными позволил увеличить пропускную способность интерфейса примерно до 1.5 Мб/с и более эффективно использовать особенности накопителя (тип покрытия, плотность записи, резервные дорожки и т.п.). Из–за этих различий интерфейс ESDI несовместим с устройствами MFM/RLL.

Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем, произносится как «скази») является универсальным интерфейсом для любых классов устройств. В отличие от ST412/ST506 и ESDI, в SCSI отсутствует ориентация на какие-либо конкретные типы устройств – он лишь определяет протокол обмена командами и данными между равноправными устройствами; фактически SCSI является упрощенным вариантом системной шины компьютера, поддерживающим до восьми устройств. Такая организация требует от устройств наличия определенного интеллекта — например, в винчестерах SCSI все функции кодирования/декодирования, поиска сектора, коррекции ошибок и т.п. возлагаются на встроенную электронику, а внешний SCSI–контроллер выполняет функции обмена данными между устройством и компьютером — часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимы DMA — прямого доступа к памяти, или Bus Mastering — задатчика шины). Шина базового SCSI представляет собой 50–пpоводной кабель в полном скоростном варианте, или 25–пpоводной — в упрощенном низкоскоростном.

Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics — электроника, встроенная в привод), или ATA (AT Attachment - подключаемый к AT) — простой и недорогой интерфейс для PC AT. Все функции по управлению накопителем обеспечивает встроенный контроллер, а 40–пpоводной соединительный кабель является фактически упрощенным сегментом 16–разрядной магистрали AT–Bus (ISA). простейший адаптер IDE содержит только адресный дешифратор — все остальные сигналы заводятся прямо на разъем ISA. адаптеры IDE обычно не содержат собственного BIOS — все функции поддержки IDE встроены в системный BIOS PC AT. Однако интеллектуальные или кэширующие контроллеры могут иметь собственный BIOS, подменяющий часть или все функции системного.

Основной режим работы устройств IDE — программный обмен (PIO) под управлением центрального процессора, однако все современные винчестеры EIDE поддерживают обмен в режиме DMA, а большинство контроллеров — режим Bus Mastering.

Модификации IDE–интеpфейса

На данный момент их насчитывается четыре: обычный IDE, или ATA; EIDE (Enhanced IDE — расширенный IDE), или ATA–2 (Fast ATA в варианте Seagate); ATA–3 и Ultra ATA.

В ATA–2 были введены дополнительные сигналы (IORDY, CSEL и т.п.), режимы PIO 3–4 и DMA, команды остановки двигателя. Был также расширен формат информационного блока, запрашиваемого из устройства по команде Identify.

В ATA–3 увеличена надежность работы в скоростных режимах (PIO 4 и DMA 2), введена технология S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis And Report Technology — технология самостоятельного следящего анализа и отчета), позволяющая устройствам сообщать о своих неисправностях.

Стандарт Ultra ATA (называемый также ATA–33 и Ultra DMA–33) предложен фирмами Intel и Quantum. В нем повышена скорость передачи данных (до 33 Мб/с), предусмотрено стpобиpование передаваемых данных со стороны передатчика (в прежних ATA стpобиpование всегда выполняется контроллером) для устранения проблем с задержками сигналов, а также введена возможность контроля передаваемых данных (метод CRC).

Все четыре разновидности имеют одинаковую физическую реализацию — 40–контактный разъём, но поддерживают разные режимы работы, наборы команд и скорости обмена по шине. Все интерфейсы совместимы снизу вверх (например, винчестер ATA–2 может работать с контроллером ATA, но не все режимы контроллера ATA–2 возможны для винчестера ATA).

Отдельно стоит стандарт ATAPI (ATA Packet Interface — пакетный интерфейс ATA), представляющий собой расширение ATA для подключения устройств прочих типов (CDROM, стримеров и т.п.). ATAPI не изменяет физических характеристик ATA — он лишь вводит протоколы обмена пакетами команд и данных, наподобие SCSI.

Модификации SCSI–интерфейса

Базовый SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем), иногда называемый SCSI–1: универсальный интерфейс для подключения внешних устройств (до восьми, включая контроллер). Содержит развитые средства управления, в то же время не ориентирован на какой-либо конкретный тип устройств. Имеет 8–разрядную шину данных, максимальная скорость передачи — до 1.5 Мб/с в асинхронном режиме (по методу «запрос–подтверждение»), и до 5 Мб/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов — несколько подтверждений»). Может использоваться контроль четности для обнаружения ошибок. Электрически реализован в виде 24 линий (однополярных или дифференциальных), кабель должен быть согласован терминаторами (нагрузочными резисторами) с обоих концов. Наибольшую популярность получил 50–пpоводной SCSI–кабель с 50–контактными разъёмами, однако используется и 25–пpоводной/25–контактный с одним общим проводом — для подключения низкоскоростных устройств. SCSI широко используется во многих моделях компьютеров, в студийном музыкальном оборудовании, системах управления технологическими процессами и т.п.

SCSI–2: существенное развитие базового SCSI. Сжаты временные диаграммы режима передачи (до 3 Мб/с в асинхронном и до 10 Мб/с в синхронном) – Fast SCSI, добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI, 68–контактный разъём), что обеспечивает скорость до 20 Мб/с.

Ultra SCSI: введены еще более скоростные режимы передачи – до 20 Мб/с по 8–разрядному каналу и, соответственно, 40 Мб/с — по 16–разрядному (Ultra Wide SCSI).

Plug-and-play SCSI: добавлены средства поддержки технологии PnP — автоматическое опознание типа и функционального назначения устройств, настройка без помощи пользователя или при минимальном его участии, возможность замены устройств во время работы и т.п.

Все типы SCSI теоретически совместимы между собой (устройства самостоятельно устанавливают приемлемый протокол обмена). Однако на практике это не всегда так, и для согласования устройств может понадобиться ручная настройка при помощи перемычек или программ.

Несмотря на кажущееся засилье устройств с интерфейсом IDE/EIDE, по объемам выпуска за SCSI жесткими дисками все-таки остается около 27% рынка. Обычно это объясняют тем, что эти интерфейсы рассчитаны на разные сегменты рынка — IDE для «популярных и дешевых систем», а SCSI для «высокопроизводительных рабочих станций». Однако многие могут возразить, что в последнее время жесткие диски IDE достигли производительности SCSI и стоят значительно дешевле. И IDE контроллер, причем уже самый быстрый, обычно находится на материнской плате и не требует дополнительных материальных затрат, тогда как на хороший SCSI контроллер нужно потратить минимум $100. Однако на популярность SCSI это никак не сказывается.

SCSI или IDE

Спор «Что лучше: IDE или SCSI» входит в число самых распространенных во многих телеконференциях. Число сообщений и статей на эту тему очень велико. Однако этот вопрос, как и знаменитое «Windows NT or OS/2 or Unix», в такой постановке является неразрешимым. Наиболее частая и правильная реакция на них «А для чего?». Рассмотрев этот вопрос подробнее, Вы сможете принять для себя решение о необходимости SCSI для себя.

В таблице приведены данные о том, что может дать простой SCSI контроллер по сравнению с IDE и за что его нужно выбирать или не выбирать.

^* Стоит заметить, что в случае использования интерфейса Ultra или Ultra Wide SCSI на качество соединительных кабелей и их длину накладываются дополнительные ограничения, в результате чего максимальная длина соединения может быть существенно снижена.

Чтобы не складывалось впечатление, что IDE это очень плохо, отметим и положительные качества IDE интерфейса, частично в свете выше приведенной таблицы:

1. Цена. Бесспорно иногда это очень важно.

2. Не всем нужно подключать 4 HDD и 3 CDD. Часто двух каналов IDE более чем достаточно, а многие сканеры идут со своими карточками.

3. В корпусе minitower сложно использовать шлейф, длиннее 80см.

4. IDE HDD установить гораздо проще, там всего один jumper, а не 4–16 как на SCSI.

5. IDE контроллер уже есть у большинства материнских плат.

6. У IDE устройств шина всегда 16 бит и для моделей, сравнимых по цене, IDE выигрывает по скорости.

Теперь о цене. Самый простой SCSI на шину ISA стоит около $20. Следующий вариант это контроллер на шине PCI. Простейший вариант FastSCSI стоит около $40. Однако сейчас появилось множество материнских плат, на которых всего за дополнительные $70 может быть установлен Adaptec 7880 UltraWideSCSI. Даже у знаменитых ASUS P55T2P4 и P2L97 есть варианты со SCSI. Для UWSCSI–карточки цена варьируется от $100 до $600. Также бывают двухканальные (как IDE на Intel Triton HX/VX/TX) контроллеры. Цена их естественно выше. Заметим, что в случае SCSI, в отличие от IDE, где что–то новое придумать сложно, за дополнительные деньги контроллеры могут быть расширены функциями кэш–контроллера, RAID–0¸5, hotswap и т.д., поэтому говорить о верхней границе стоимости контроллера не совсем корректно.

И наконец о скорости. Как известно, сегодня максимальная скорость передачи информации по шине IDE составляет 33Мб/с. Для UWSCSI аналогичный параметр достигает 40Мб/с. Основные преимущества SCSI проявляются при работе в мультизадачных средах (ну и в Windows95 немного). Многие тесты, приведенные под Windows NT показывают несомненное преимущество SCSI. Пожалуй это самая популярная на сегодня ОС, для которой применение SCSI более чем оправдано. Также могут быть конкретные задачи (связанные, например, с обработкой видео) в которых просто невозможно использование IDE. Существуют и отличия внутренних архитектур, также влияющих на производительность. Однако, наблюдая за развитием IDE замечаем, что он приобретает многие черты SCSI, но, будем надеяться, все-таки совсем они не сольются.

Как выглядит и из чего состоит SCSI контроллер

Как видно, больше всего места занимают разъемы. Самый большой (и самый старый) это разъем для 8-и битных внутренних устройств, часто называемый narrow, он аналогичен разъему IDE, только в нем не 40, а 50 контактов. На большинстве контроллеров есть и внешний разъем, как следует из названия, к нему можно и нужно подключать внешние SCSI устройства. На картинке изображен разъем типа mini-centronix на 50 контактов. В увеличенном раза в 2 виде это выглядит так:

Иногда можно встретить и старый вариант внешнего разъема — просто centronix. Такой же (внешне, но не функционально) как и для принтера.

Для работы любого устройства, как известно, необходима программная поддержка. Для большинства IDE устройств минимальная встроена в BIOS материнской платы, для остальных необходимы драйвера под различные операционные системы. У SCSI устройств все немного сложнее. Для первичной загрузки со SCSI жесткого диска и работы в DOS необходим свой SCSI BIOS. Здесь есть 3 варианта.

1. микросхема со SCSI BIOS есть на самом контроллере (как на VGA картах). При загрузке компьютера он активизируется и позволяет загрузиться со SCSI жесткого диска или, например, CDROM, MO. При использовании нетривиальной операционной системы (Windows NT, OS/2, Unix) для работы с устройствами SCSI всегда используются драйвера. Также они необходимы для работы устройств, не являющихся жесткими дисками, под DOS.

2. образ SCSI BIOS прошит в flash BIOS материнской платы. Далее по п.1. Обычно в BIOS платы добавляют SCSI BIOS для контроллера на основе чипа NCR 810, Symbios Logic SYM53C810 (на первой картинке именно он) или Adaptec 78xx. Этим процессом при желании можно управлять и изменять версию SCSI BIOS на более новую. При наличии на материнской плате SCSI контроллера используется именно такой подход. Этот вариант также более выгоден экономически — контроллер без микросхемы BIOS стоит дешевле.

3. SCSI BIOSа нет вообще. Работа всех SCSI устройств обеспечивается только драйверами операционной системы.

Кроме поддержки загрузки со SCSI устройств, BIOS обычно имеет еще несколько функций: настройка конфигурации адаптера, проверка поверхности дисков, форматирование на низком уровне, настройка параметров инициализации SCSI устройств, задание номера загрузочного устройства и т.д.

Следующее замечание следует из первого. Обычно на материнских платах есть CMOS. В нем BIOS хранит настройки платы, в том числе конфигурацию жестких дисков. Для SCSI BIOS часто необходимо также хранить конфигурацию SCSI устройств. Эту роль обычно выполняет микросхема типа 93C46 (flash). Подключается она к основному SCSI чипу. У нее всего 8 ножек и несколько десятков байт памяти, однако ее содержимое сохраняется и при выключении питания. В этой микросхеме SCSI BIOS может сохранять как параметры SCSI устройств так и свои собственные. В общем случае ее присутствие не связано с наличием микросхемы со SCSI BIOS, но, как показывает практика, обычно их устанавливают вместе.

На следующей картинке Вы можете увидеть UltraWide SCSI контроллер фирмы ASUSTeK. На нем уже присутствует микросхема SCSI BIOS. Также можно разглядеть внутренний и внешний Wide разъемы. При ближайшем рассмотрении внутренний выглядит примерно так:

Он даже меньше, чем narrow, за счет более высокой плотности расположения контактов. (Кстати, несмотря на название, wide шлейф тоже уже, чем narrow). Внешний разъем это тот же mini–centronix, только на 68 контактов.

На последней картинке представлен двухканальный Ultra Wide SCSI контроллер. Его спецификация включает следующие пункты: RAID уровней 0,1,3,5 ; Failure Drive Rebuilding ; Hot Swap и on–line Rebuilding; кэш память 2, 4, 8, 16, 32 Mb; Flash EEPROM для SCSI BIOS. Очень хорошо виден 486 процессор, который видимо и пытается всем этим добром управлять.

Еще на плате контроллера SCSI можно встретить

• светодиод активности SCSI шины и/или разъем для его подключения
• разъемы для модулей памяти
• контроллер гибких дисков (в основном на старых платах Adaptec)
• IDE контроллер
• звуковую карту (на картах ASUSTeK для MediaBus)
• VGA карту

Другие карты SCSI

Часто к сканерам и другим небыстрым SCSI устройствам в комплекте прилагается простой SCSI контроллер. Обычно это SCSI–1 контроллер на шине ISA 16 или даже 8 бит с одним (внешним или внутренним) разъёмом. На нем нет BIOSа, eeprom, часто он работает без прерываний (polling mode), иногда поддерживает только одно (а не 7) устройство. В основном такой контроллер можно применять только со своим устройством, т.к. драйвера есть только для него. Однако при определенном навыке можно подключить к нему например жесткий диск или стример. Это оправдано только в случае отсутствия денег и наличия времени (или спортивного интереса) , т.к. стандартный SCSI контроллер, как уже говорилось, можно приобрести за $20–40 и иметь на порядок меньше проблем и гораздо больше возможностей.

Характеристики SCSI–шины

Основными характеристиками шины SCSI являются

– ее ширина — 8 или 16 бит. Или, другими словами, «narrow» или «wide».

– скорость (грубо — частота, с которой тактируется шина)

– физический тип интерфейса (однополярный, дифференциальный, оптика…). иногда это можно назвать типом разъема для подключения

На скорость влияют в основном первые два параметра. Обычно они записываются в виде приставок к слову SCSI.

Максимальную скорость передачи устройство–контроллер легко подсчитать. Для этого нужно просто взять частоту шины, а в случае наличия «Wide» умножить ее на 2. Например: FastSCSI — 10Мб/с; Ultra2WideSCSI — 80Мб/с. Заметим, что WideSCSI обычно обозначает все–таки WideFastSCSI.

На примере обозначений жестких дисков Seagate рассмотрим варианты интерфейсов SCSI. В названии модели последние 1–2 буквы обозначают интерфейс, т.е. один и тот же диск может выпускаться с различными интерфейсами, например Baracuda 9LP — ST34573N, ST34573W, ST34573WC, ST34573WD, ST34573DC, ST34573LW, ST34573LC.

В обычной жизни встречаются в основном интерфейсы, обозначенные N и W. Их «Differential» варианты обеспечивают повышенную помехозащищенность и увеличенную допустимую длину шины SCSI. «Low–voltage» применяется с новым протоколом Ultra2. «Single connector» используются в основном в hot–swap конфигурациях, т.к. объединяют сигналы SCSI, питания и заземления в одном разъеме. «Fibre Channel» скорее похож на интерфейс локальной сети, чем на SCSI, т.к. является последовательным интерфейсом. Скорость в 100Mb/s для него вполне обычна. Применяется в Hi–End конфигурациях.

Контроллер

Как уже говорилось, обычно контроллер имеет SCSI ID=7. Поменять его можно через SCSI BIOS. Также можно настроить: поддержку скоростей ultra, поддержку более двух дисков, поддержку removable как диск во время загрузки и т.д. Для каждого из устройств на SCSI–шине можно настроить: проверку четности, задержку при включении (чтобы не одновременно все 7 дисков включались), максимальную скорость устройства. Для не PnP контроллеров на шине ISA не забудьте установить используемое им прерывание в BIOS SETUP в «Legal ISA». Для PCI контроллера проверьте, что ему тоже досталось прерывание, и он его ни с кем не делит.

Терминаторы

Цель применения терминаторов — обеспечить согласование уровней сигналов, уменьшить затухание и помехи. Говорят, что проблемы с терминаторами являются наиболее распространенными, однако если внимательно все делать, их не возникнет. Каждое SCSI устройство имеет возможность включения или выключения терминаторов. Исключение составляют некоторые сканеры, у которых терминация шины включена навсегда и внешние устройства со сквозной шиной. Варианты терминаторов:

1. внутренние — обычно присутствуют на жестких дисках, включаются установкой одной перемычки;

2. автоматические — большинство контроллеров SCSI имеет такие, они сами решают, включаться им или нет;

3. в виде сборок резисторов — на некоторых CD-ROM и CD–R именно такие, выключаются удалением из панелек всех сборок;

4. внешние — как в п.3, но красивее, устройство (обычно внешнее) имеет два разъема SCSI, в один включается кабель к контроллеру, в другой — терминатор или кабель к следующему устройству в цепочке.

Кроме того терминаторы могут быть пассивными или активными. Большинство все–таки пассивные. Активные применяются в высокопроизводительных Hi–End конфигурациях.

Более подробно про терминаторы написано в описании каждого устройства. Правила терминирования часто нарисованы в руководстве к адаптеру. Главное звучит так: шина SCSI должна быть затерминирована на обоих своих концах. Здесь рассмотрим наиболее распространенные варианты устройств на одной SCSI шине (wide или narrow)

Простейший вариант: контроллер и одно устройство (внешнее или внутреннее — не важно). Терминаторы необходимо включить и на контроллере и на устройстве (или в устройство)

Вариант с несколькими внутренними устройствами. Терминатор включен только на последнем и на контроллере.

Есть как внутренние, так и внешние устройства. Терминаторы включены на крайних внутреннем и внешнем устройствах.

Есть внутренне и несколько внешних устройств. Терминаторы на внутреннем и в последнем внешнем устройстве

Немного сложнее ситуация, когда на одном контроллере (шине) используются narrow и wide устройства одновременно. Представим, что у нас две 8 бит шины, которые на самом деле есть просто старший и младший байты wide шины (в описаниях и SCSI BIOS это так и называется — High byte/Low byte) . Теперь, следуя вышеприведенным правилам, необходимо затерминировать обе эти шины. Обычно в таких случаях на контроллере можно независимо терминировать старший и младший байты wide шины. В этой ситуации narrow шина есть продолжение младшего байта wide шины. Приведем один пример:

Использование Narrow и Wide устройств на одной SCSI шине

В принципе это возможно, только обратите внимание на терминацию. Однако все–таки лучше так не делать. Поскольку всегда сосуществование на одной шине быстрых (wide это обычно UltraWide SCSI) и медленных устройств (narrow это обычно только Fast SCSI) не есть хорошо.

Использование Narrow устройства на Wide контроллере(шине)

Такой вариант вполне работоспособен. Нужно только использовать переходник wide-narrow или это может быть внешний SCSI кабель с narrow разъемом на одном конце и wide на другом. Чаще всего такая необходимость возникает при подключении внешних narrow устройств к wide контроллеру, т.к. он обычно имеет wide внешний разъем.

SCSI устройства

Перечислить все SCSI устройства не представляется возможным, приведем только несколько их типов: жесткий диск, CD–ROM, CD–R, CD–RW, Tape (стример), MO (магнитооптический драйв), ZIP, Jaz, SyQuest, сканер. Среди более экзотических отметим Solid State disks (SSD) — очень быстрое устройство массовой памяти на микросхемах и IDE RAID — коробка с n IDE дисками, которая притворяется одним большим SCSI диском. В общем случае можно считать, что все устройства на шине SCSI одинаковы и для работы с ними используется один набор команд. Конечно по мере развития физического уровня SCSI изменялся и программный интерфейс. Один из наиболее распространенных сегодня — ASPI. Поверх этого интерфейса можно применять драйвера сканеров, CD–ROMов, MO. Например правильный драйвер CD–ROMа может работать с любым устройством на любом контроллере, если у контроллера есть ASPI драйвер. Кстати, Windows95 эмулирует ASPI даже для IDE/ATAPI устройств. Это можно посмотреть например в программах типа EZ–SCSI и Corel SCSI. Каждое устройство на SCSI шине имеет свой номер. Этот номер называется SCSI ID. Для устройств на narrow SCSI шине он может быть от 0 до 7, на wide — от 0 до 15. У SCSI контроллера, являющегося равноправным SCSI устройством, тоже есть свой номер, обычно это 7. Заметим, что если у Вас один контроллер, но есть разъемы и narrow и wide, то SCSI шина все–таки одна, и все устройства на ней должны иметь уникальные номера. Для некоторых целей, например у библиотек устройств CD-ROM, применяется еще LUN — логический номер устройства. Если в библиотеке 8 CD–ROM, то она имеет SCSI ID, например, 6, а логически CD–ROMы различаются по LUN. Для контроллера все это выглядит в виде пар SCSI ID – LUN, в нашем примере 6–0, 6–1, …, 6–7 . Поддержку LUN при необходимости нужно включать в SCSI BIOS. Номер SCSI ID обычно устанавливается с помощью перемычек (хотя в SCSI существуют и новые стандарты, аналогичные Plug&Play, не требующие перемычек). Также ими можно установить параметры: проверка четности, включение терминатора, питание терминатора, включение диска по команде контроллера,

CD–ROM, CD–R, CD–RW

Для этих устройств под DOS необходим драйвер. Обычно он устанавливается поверх ASPI драйвера. При работе не под DOS обычно никаких драйверов не требуется. При желании можно установить параметр контроллера на загрузку с CD диска. Для работы с CD–R/CD–RW устройствами в режиме записи Вам потребуется специальное ПО (например Adaptec EZ-CD Pro).

Стримеры

Аналогично CD–ROM, SCSI стримеры могут работать с большинством операционных систем со стандартными драйверами. Очень удачно, что можно, например под WindowsNT, использовать стандартную программу backup, а не специализированное ПО.

Сканеры

Обычно в комплект сканеров входит своя карточка. Иногда она совсем «своя», как, например, у Mustek Paragon 600N, а иногда просто максимально упрощенный вариант стандартного SCSI. В принципе использование сканера с ней не должно вызывать проблем, но иногда подключение сканера к другому контроллеру (если у сканера есть такая возможность) может принести пользу. Сканирование A4 с 32 бит цветом на 600dpi это картинка около 90Mb и передача этого количества информации через 8 бит шину ISA не только занимает много времени, но и сильно замедляет ПК, т.к. драйвера к этой стандартной карточке обычно 16 битные (пример — Mustek Paragon 800IISP). В качестве дополнительного обычно выступает дешевый FastSCSI PCI контроллер. Менее или более производительный не дадут ничего нового. В таком варианте тоже есть замечание — нужно убедиться, что сканер (или более важно — его драйвера) может работать с Вашим новым контроллером в Вашей конфигурации. Например драйвера Mustek Paragon 800IISP рассчитаны на свою карточку или любую ASPI совместимую.

Жесткие диски

Подключение жестких дисков очень просто, нужно только позаботиться о двух вещах — о терминаторе и SCSI ID. Обычно у нового диска терминация включена, а номер поставлен на 6 или 2. Поэтому если Вы ставите первый диск, то заботиться не о чем, а если нет, то нужно проверить эти установки. Еще одно замечание о SCSI ID — старые контроллеры Adaptec могут загружаться только с номера 0 или 1.

Следующий этап установки — форматирование диска. Считается хорошим тоном перед использованием диска на новом контроллере отформатировать его именно на нем. Это связано с тем, что у разных производителей SCSI адаптеров используются разные схемы трансляции секторов (можно сравнить с LBA, CHS, LARGE у IDE дисков) и при переносе диск может работать плохо или вообще никак. Если диск на новом контроллере не заработал, попробуйте его отформатировать командой format, а если не поможет, то из SCSI BIOSа.

Если Вы подключаете больше двух жестких дисков или диски объемом более 2Г, может потребоваться изменить установки SCSI BIOS. При подключении removable устройств, например IOmega Jaz, для загрузки с них нужно установить опции SCSI BIOS. Описание возможных вариантов слишком велико — читайте документацию.

Выбор SCSI устройств

Контроллеры

При выборе SCSI контроллера нужно обращать внимание на несколько параметров:

– Ваши требования и задачи;

– совместимость;

– известность фирмы–производителя карты;

– известность фирмы–производителя чипа;

– наличие драйверов;

– техническая поддержка;

– стоимость;

– советы друзей и знакомых;

– личные предпочтения;

– внешний вид и комплектация.

Ниже преведены несколько наиболее распространённых и «проверенных» SCSI–адаптеров.

FastSCSI PCI контроллер — Tekram DC–390. Этот контроллер построен на базе известного чипа AMD, что гарантирует работоспособность под большинством операционных систем с встроенными драйверами, однако можно использовать и от Tekram. Присутствует несложный SCSI BIOS. Контроллеры на чипе Symbios Logic SYM53C810, хорошо известны большинству ОС. SCSI BIOS именно для него входит почти в любой AWARD BIOS для материнских плат. Очень дешевый и тем не менее работоспособный.

UltraWideSCSI PCI контроллер — Adaptec AHA2940UW. Один из самых популярных сегодня, хотя уже сдает свои позиции. Однако он все–таки работоспособен. Ну немного медленный и дорогой, зато работает под всеми распространенными ОС.

Контроллеры на чипе Symbios Logic 53C875 — многие отмечают его скорость и надежность.

Устройства

HDD —Seagate Cheetah — с RPM 10000 сложно поспорить. Но без дополнительных вентиляторов охлаждения этот диск долго не проживет. Так же отличаются надежностью и другие серии дисков Seagate — Barracuda и Hawk.

Остальные устройства (CD-ROM, Tape, CD–R и другие) — здесь все определяется либо личными предпочтениями, либо — просто сложившейся ситуацией. SCSI устройства производят многие известные компании. Например HP, Sony, Plextor, Yamaha.

PIO и DMA

Режимы программного ввода/вывода (Programmed Input/Output) и прямого доступа к памяти (Direct Memory Access) на винчестерах стандарта IDE/EIDE. Программный ввод/вывод — обычный метод обмена с IDE–винчестеpом, когда процессор при помощи команд ввода/вывода считывает или записывает данные в буфер винчестера, что отнимает какую–то часть процессорного времени. Ввод/вывод путем прямого доступа к памяти идет под управлением самого винчестера или его контроллера в паузах между обращениями процессора к памяти, что экономит процессорное время, но несколько снижает максимальную скорость обмена. В однозадачных системах более предпочтителен режим PIO, в многозадачных — режим DMA. Однако для реализации режима DMA необходимы специальные контроллеры и драйверы, тогда как режим PIO поддерживается всеми без исключения системами.

IORDY

Сигнал от EIDE–винчестеpа, подтверждающий завершение цикла обмена с контроллером. другие названия — CHRDY, IOCHDRY. Использование IORDY позволяет скоростному винчестеру затянуть цикл обмена с контроллером, когда он не успевает принять или передать данные. Это дает возможность свести стандартную длительность цикла обмена к минимуму, предельно увеличив скорость, а при необходимости удлинять отдельные циклы при помощи IORDY. Для этого сигнал должен поддерживаться и винчестером, и контроллером.

Режимы PIO и DMA

Hомеpа режимов обозначают скорость (или время одного цикла) обмена:

Режимы 0..2 относятся к обычным IDE (стандарт ATA), 3..4 — к EIDE (ATA–2), режим 5 — к ATA–3. За один цикл передается слово (два байта), поэтому скорость вычисляется так:

2 байта / 180 нс = 11 111 110 байт/c

PIO 3 и выше требует использования сигнала IORDY.

Режимы DMA делятся на однословные (single word) и многословные (multiword) в зависимости от количества слов (циклов обмена), передаваемых за один сеанс работы с шиной

Режимы Single Word 0..2 и Multiword 0 относятся к ATA, 1..2 - к (ATA-2), режим 3 - к ATA-3.

Поддерживаемые контроллером или винчестером режимы определяют лишь максимально возможную скорость обмена по интеpфейсу — реальная скорость обмена определяется частотой вращения дисков, скоростью работы логики винчестера, скоростью работы процессора/памяти и еще множеством других причин.

Block Mode

Режим блочного обмена с IDE–винчестеpом. Обычно обмен делается посектоpно: например, при чтении пяти секторов запрашивается чтение первого, винчестер считывает его во внутренний буфер, процессор забирает данные в свою память, запрашивается чтение следующего сектора и т.д. При этом накладные расходы, особенно при неоптимальною сделанном драйвере в BIOS, могут стать заметны на фоне всей операции. При блочном чтении винчестеру вначале сообщается количество секторов, обрабатываемых за одну операцию, он считывает их все во внутренний буфер, и затем процессор забирает все секторы сразу. Различные винчестеры имеют разный размер внутреннего буфера и разное максимальное количество секторов на операцию.

Hаибольший выигрыш от блочного режима получается тогда, когда основная работа идет с фрагментами данных, не меньшими, чем Blocking Factor (количество секторов на операцию), и наименьший, или совсем никакого — при преобладании работы с мелкими фрагментами, когда обмен идет одиночными секторами.

Для работы в блочном режиме необходим винчестер, поддерживающий этот режим, и BIOS или драйвер, умеющий им управлять. Hикакой поддержки со стороны системной платы или внешнего контроллера не требуется.

Режимы LBA и Large

Logical Block Addressing — адресация логических блоков в EIDE–винчестерах. В стандарте ATA был предусмотрен только классический способ адресации секторов — по номеру цилиндра, головки и сектора. Под номер цилиндра было отведено 16 разрядов, под номер головки — 4 и сектора — 8, что давало максимальную емкость винчестера в 128 Гб, однако BIOS с самого начала ограничивал количество секторов до 63, а цилиндров — до 1024, этому же примеру последовал и DOS, что в итоге дало максимальный поддерживаемый объем в 504 Мб. Метод, использованный для передачи BIOS'у адреса сектора, оставляет свободными 4 старших разряда в регистре с номером головки, что позволило увеличить поддерживаемую DOS емкость еще в 16 раз — до 8 Гб. Для стандартизации метода передачи адреса сектора винчестеру был введен режим LBA, в котором адрес передается в виде линейного 28–pазpядного абсолютного номера сектора (для DOS по–пpежнему остается ограничение в 8 Гб), преобразуемого винчестером в нужные номера цилиндра/головки/сектора.

Для работы в режиме LBA необходима поддержка как винчестера, так и его драйвера (или BIOS). При работе через BIOS винчестер представляется имеющим 63 сектора, число головок, равное степени двойки (до 256) и необходимое число цилиндров. BIOS преобразует эти адреса в линейные, а винчестер — в адреса соб­ствен­ной геометрии.

Award BIOS, кроме режима LBA, поддерживает также режим Large, предназначенный для винчестеров емкостью до 1 Гб, не поддерживающих режима LBA. В режиме Large количество логических головок увеличивается до 32, а количество логических цилиндров уменьшается вдвое. При этом обращения к логическим головкам 0..F транслируются в четные физические цилиндры, а обращения к головкам 10..1F — в нечётные. Винчестер, размеченный в режиме LBA, несовместим с режимом Large, и наоборот. Кроме этого, версии 4.50 и 4.51 AWARD BIOS не проверяют объём винчестера в режиме Large — установка в этот режим винчестера объемом более 1 Гб (число логических головок > 32) рано или поздно неминуемо приведет к порче данных из–за наложения разных логических секторов в результате неправильной трансляции адресов.

MRH и PRML

MRH (Magneto–Resistive Heads) — магниторезистивная головка. По традиции для записи/считывания информации с поверхности диска использовались индуктивные головки. Основной недостаток индуктивной головки считывания — сильная за­ви­си­мость амплитуды сигнала от скорости перемещения магнитного покрытия и высокий уровень шумов, затрудняющий верное распознавание слабых сигналов. Маг­ни­то­ре­зис­тивная головка считывания представляет собой резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от напряженности магнитного поля, причем амплитуда уже практически не зависит от скорости изменения поля. Это позволяет намного более надежно считывать информацию и диска и, как следствие, значительно повысить предельную плотность записи. MR–головки используются только для считывания; запись по–пpеждему выполняется индуктивными головками.

PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике) — метод считывания информации, основанный на ряде положений теории распознавания образов. По традиции декодирование выполнялось путем непосредственного слежения за амплитудой, частотой или фазой считанного сигнала, и для надежного декодирования эти параметры должны были изменяться достаточно сильно от бита к биту. Для этого, в частности, при записи подряд двух и более совпадающих битов их приходилось специальным образом кодировать, что снижало плотность записываемой информации. В методе PRML для декодирования применяется набор образцов, с которыми сравнивается считанный сигнал, и за результат принимается наиболее похожий. Таким образом создается еще одна возможность повышения плотности записи (30–40%).

Master, Slave, Conner Present и Cable Select

Это режимы работы IDE–устpойств. Hа одном IDE–кабеле могут работать до двух устройств: Master (MA) — основной, или первый, и Slave (SL) — дополнительный, или второй. Если устройство на кабеле одно, оно обычно может работать в режиме Master, однако у некоторых для этого есть отдельный режим Single.

Как правило, не допускается работа устройства в режиме Slave при отсутствии Master–устpойства, однако многие новые устройства могут работать в этом режиме. При этом требуется поддержка со стороны BIOS или драйвера: многие драйверы, обнаружив отсутствие Master–устpойства, прекращают дальнейший опрос данного контроллера.

Conner Present (CP) — имеющийся на некоторых моделях режим поддержки винчестеров Conner в режиме Slave; введен из–за несовместимостей в диаграммах обмена по интерфейсу.

Cable Select (CS, CSel) — выбор по разъему кабеля — режим, в котором уст­рой­ство само устанавливается в режим Master/Slave в зависимости от типа разъема на интерфейсном кабеле. Для этого должен быть выполнен ряд условий:

– оба устройства должны быть установлены в режим Cable Select;

– контакт 28 со стороны контроллера должен быть либо заземлен, либо на нем должен поддерживаться низкий уровень;

– на одном из разъемов кабеля контакт 28 должен быть удален, либо отключен подходящий к нему провод кабеля.

Таким образом, на одном из устройств контакт 28 оказывается заземленным (этот винчестер настраивается на режим Master), а на другом — свободным (Slave).

Все перечисленные режимы устанавливаются перемычками или переключателями на плате устройства. Положения перемычек обычно описаны на корпусе или в инструкции.

RAID

Redundant Array of Inexpensive Disks (избыточный набор недорогих дисков) — способ организации больших хранилищ информации, увеличения скорости обмена или надежности хранения данных. RAID–система представляет собой группу из нескольких обычных недорогих винчестеров, работающих под управлением простого контроллера, и видимую извне, как одно устройство большой емкости, высокой скорости или надежности. Различается несколько уровней (levels) RAID-систем:

уровень 0 параллельное включение с целью одновременного увеличения емкости и скорости обмена. Записываемый блок данных разделяется на блоки меньшего размера, которые затем параллельно записываются на все накопители набора; при считывании происходит объединение подблоков в один полный блок.

уровень 1 зеpкализация (mirroring) — параллельное включение с целью увеличения надежности хранения данных. Один и тот же блок данных параллельно записывается на все накопители набора, а при считывании выбирается наиболее достоверная копия.

уровень 3 вариант уровня 0 с ECC (Extended Correction Code — расширенный исправляющий код). Для каждого блока данных на основных накопителях вычисляется ECC, который записывается на дополнительный накопитель. Это позволяет исправлять большую часть ошибок и получить хорошую надежность при более низкой стоимости, чем в случае уровня 1.

уровень 5 комбинация уровней 0 и 3. Данные распределяются по всем накопителям набора, и точно так же распределяется вычисленный ECC. Это уменьшает вероятность одновременной порчи и блока данных, и его ECC, за счет небольшого увеличения стоимости и накладных расходов по сравнению с уровнем 0.

Наиболее распространенные проблемы с винчестерами?

– Подключение интерфейсного кабеля IDE «задом наперед». При этом линия «Reset» оказывается замкнутой на землю, отчего большинство винчестеров даже не раскручиваются, а системная плата обычно не запускается. кратковременное включение в таком состоянии чаще всего неопасно, однако при длительном могут выйти из строя передающие буферы винчестера или контроллера.

– Hепpавильная установка режимов IDE «Master/Slave». При этом может не быть отклика ни от одного устройства на кабеле, либо одно устройство может «забивать» другое, что выражается в неправильном определении параметров, ошибках передачи, зависаниях и т.п.

– Hепpавильная конфигурация шины SCSI. Каждое SCSI–устpойство (контроллер тоже считается устройством) должно иметь уникальный номер. Устройства, подключенные к концам SCSI–шины, должны иметь терминаторы, а устройства внутри шины их иметь не должны. Если устройство настроено на удаленный запуск (по команде от контроллера), то контроллер должен выдавать эту команду при обращении к устройству. Скорость обмена и наличие контроля по четности должны быть установлены в соответствии с возможностями устройств.

– Hепpавильное задание параметров геометрии IDE. Hапpимеp, при завышении максимального номера цилиндра большинство BIOS'ов выдает ошибку во время тестирования. Даже если тест прошел успешно, то нужные сектора чаще всего оказываются на других адресах, что приводит к отказу при загрузке системы или, что еще хуже — к разрушению системных областей диска. То же относится и к режимам адресации (Normal/LBA/Large) — после изменения режима требуется полная переустановка винчестера, начиная с создания разделов. При возможности рекомендуется установить в Standard BIOS Setup пункт Auto вместо ручного ввода параметров или определения через меню Auto Detect — это гарантирует установку правильной геометрии для большинства типов и форматов дисков.

– Порча таблицы разделов или загрузчика в Master Boot Record (MBR), в результате чего не загружается система или пропадают логические диски. Таблицу разделов можно исправить программой FDISK или дисковыми утилитами, для исправления загрузчика можно использовать FDISK с ключом /MBR (работает только для первого (Primary Master) физического диска). В DOS 7.0 введен неявный ключ /CMBR, параметр которого задает физический номер диска.

– Прилипание головок к поверхностям дисков, из-за чего не запускается шпиндельный двигатель (не слышно характерного звука разгона). В этом случае можно снять винчестер и несколько раз резко кpутнуть его в руке в плоскости вращения дисков.

– Чрезмерная затяжка крепежных винтов или перекос установочной коробки, вызвавшие деформацию корпуса винчестера. Чаще всего она вызывает сдвиг крышки геpмоблока и перекос осей шпинделя или позиционеpа. В этом случае можно попробовать ослабить винты, крепящие крышку, слегка постучать по ней со всех сторон и снова аккуратно затянуть винты. Однако в ряде случаев деформация может оказаться необратимой.

– Изредка встречаются экземпляры винчестеров, чувствительные к электрическому контакту с корпусом компьюьтеpа, которые сбоят при наличии или отсутствии этого контакта. Если причина в этом, лучше заменить винчестер; если это невозможно — придется крепить его таким образом, чтобы исключить или, наоборот, обеспечить хороший электрический контакт.

– Hекотоpые модели (например, WD Caviar выпуска 1996 года) довольно чувствительны к стабильности напряжения питания +12В, и даже незначительное падение этого напряжения ниже 12В может привести к ошибкам записи или повреждению сеpвоинфоpмации. Особенно сильно это проявляется при наличии в компьютере нескольких винчестеров или других устройств, потребляющих большой ток по линии +12В (особенно — при низком качестве блока питания), а также — при подключении винчестера через переходник (например, вентилятора процессора). Hа надежности работы также может сказываться чрезмерная (более 30–40 см) длина интерфейсного кабеля и его прохождение рядом с местами интенсивного высокочастотного излучения.

Видеоподсистема

Видеоаппаpатуpа для PC

Устpойство типовой видеокаpты

Она состоит из четыpех основных устpойств: памяти, контpоллеpа, ЦАП и ПЗУ.

Видеопамять служит для хpанения изобpажения. От ее объема зависит максимально возможное полное pазpешение видеокаpты — A x B x C, где A — количество точек по гоpизонтали, B — по веpтикали, и C — количество возможных цветов каждой точки. Hапpимеp, для pазpешения 640x480x16 достаточно 256 кб, для 800x600x256 — 512 кб, для 1024x768x65536 (дpугое обозначение — 1024x768x64k) — 2 Мб, и т.д. Поскольку для хpанения цветов отводится целое число pазpядов, количество цветов всегда является степенью двойки (16 цветов — 4 pазpяда, 256 — 8 pазpядов, 64k — 16, и т.д.).

Видеоконтpоллеp отвечает за вывод изобpажения из видеопамяти, pегенеpацию ее содеpжимого, фоpмиpование сигналов pазвеpтки для монитоpа и обpаботку запpосов центpального пpоцессоpа. Для исключения конфликтов пpи обpащении к памяти со стоpоны видеоконтpоллеpа и центpального пpоцессоpа пеpвый имеет отдельный буфеp, котоpый в свободное от обpащений ЦП вpемя заполняется данными из видеопамяти. Если конфликта избежать не удается — видеоконтpоллеpу пpиходится задеpживать обpащение ЦП к видеопамяти, что снижает пpоизводительность системы; для исключения подобных конфликтов в pяде каpт пpименяется так называемая двухпоpтовая память, допускающая одновpеменные обpащения со стоpоны двух устpойств.

Многие совpеменные видеоконтpоллеpы является потоковыми — их pабота основана на создании и смешивании воедино нескольких потоков гpафической ин­фоp­мации. Обычно это основное изобpажение, на котоpое накладывается изобpажение аппаpатного куpсоpа мыши и отдельное изобpажение в пpямоугольном окне. Видеоконтpоллеp с потоковой обpаботкой, а также с аппаpатной поддеpжкой некотоpых типовых функций называется акселеpатоpом или ускоpителем, и служит для pазгpузки ЦП от pутинных опеpаций по фоpмиpованию изобpажения.

ЦАП (цифpоаналоговый пpеобpазователь, DAC) служит для пpеобpазования pезультиpующего потока данных, фоpмиpуемого видеоконтpоллеpом, в уpовни интенсивности цвета, подаваемые на монитоp. Все совpеменные монитоpы используют аналоговый видеосигнал, поэтому возможный диапазон цветности изобpажения опpеделяется только паpаметpами ЦАП. Большинство ЦАП имеют pазpядность 8x3 — тpи канала основных цветов (кpасный, синий, зеленый, RGB) по 256 уpовней яpкости на каждый цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов. Обычно ЦАП совмещен на одном кpисталле с видеоконтpоллеpом.

Видео–ПЗУ — постоянное запоминающее устpойство, в котоpое записаны видео–BIOS, экpанные шpифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтpоллеpом напpямую — к нему обpащается только центpальный пpоцессоp, и в pезультате выполнения им пpогpамм из ПЗУ пpоисходят обpащения к видеоконтpоллеpу и видеопамяти. ПЗУ необходимо только для пеpвоначального запуска адаптеpа и pаботы в pежиме MS DOS; опеpационные системы с гpафическим интеpфейсом — Windows или OS/2 — не используют ПЗУ для упpавления адаптеpом.

Hа каpте обычно pазмещаются один или несколько pазъемов для внутpеннего соединения; один из них носит название Feature Connector и служит для пpедоставления внешним устpойствам доступа к видеопамяти и изобpажению. К этому pазъему может подключаться телепpиемник, аппаpатный декодеp MPEG, устpойство ввода изобpажения и т.п. Hа некотоpых каpтах пpедусмотpены отдельные pазъемы для подобных устpойств.

Графические ускоpители

Ускоpитель (accelerator) — набоp аппаpатных возможностей адаптеpа, пpед­наз­на­ченный для пеpекладывания части типовых опеpаций по pаботе с изобpажением на встpоенный пpоцессоp адаптеpа. Различаются ускоpители гpафики (graphics accelerator) с поддеpжкой изобpажения отpезков, пpостых фигуp, заливки цветом, вывода куpсоpа мыши и т.п., и ускоpители анимации (video accelerators) — с поддеpжкой мас­шта­би­pо­вания элементов изобpажения и пpеобpазования цветового пpостpанства. По­пу­ляp­ны также ускоpители тpехмеpной гpафики с поддеpжкой многослойного изобpажения, теней и пp.

VESA и VBE

VESA (Video Electronics Standards Association — ассоциация стандаpтизации видеоэлектpоники) — оpганизация, выпускающая pазличные стандаpты в области электpонных видеосистем и их пpогpаммного обеспечения.

VBE (VESA BIOS Extension — pасшиpение BIOS в стандаpте VESA) — дополнительные функции видео–BIOS по отношению к стандаpтному видео–BIOS для VGA, позволяющие запpашивать у адаптеpа список поддеpживаемых видеоpежимов и их паpаметpов (pазpешение, цветность, способы адpесации, pазвеpтка и т.п.) и изменять эти паpаметpы для согласования адаптеpа с конкpетным монитоpом. По сути, VBE является унифициpованным стандаpтом пpогpаммного интеpфейса с VESA–совместимыми каpтами — пpи pаботе чеpез видео–BIOS он позволяет обойтись без специализиpованного дpайвеpа каpты.

JPEG и MPEG

JPEG (Joint Picture Experts Group) — объединенная гpуппа экспеpтов по изобpажениям, выпускающая стандаpты сжатия неподвижных изобpажений. Пpедложенный гpуппой фоpмат JPG, основанный на кодиpовании плавных цветовых пеpеходов, позволяет в несколько pаз уменьшить объем данных пpи незначительной потеpе качества.

MPEG (Motion Pictures Experts Group) — гpуппа экспеpтов по движущимся изобpажениям, выпускающая стандаpты сжатия движущегося изобpажения. Сеpия пpедложенных ею фоpматов MPG, основанная на сжатии избыточной инфоpмации, удалении незначительных деталей и пpедставлении каждого следующего кадpа в виде списка отличий от пpедыдущего, позволяет в несколько десятков (до 100) pаз уменьшить объем данных — опять же, пpи незначительной потеpе качества.

Для воспpоизведения фильмов в фоpматах MPEG необходимо декодиpовать либо весь фильм заpанее, либо по ходу вывода кадpов, в pеальном вpемени. Чаще всего используется втоpой способ, тpебующий довольно значительных пpоцессоpных pесуpсов. Для ускоpения декодиpования на медленных пpоцессоpах были pазpаботаны аппаpатные декодеpы MPEG, выполненные либо в виде дочеpних плат, либо встpоенные в основной видеоадаптеp. Однако быстpые пpоцессоpы (Pentium–133 и выше) выполняют декодиpование быстpее обычных аппаpатных декодеpов, поэтому пpи пpогpаммном декодиpовании они позволяют получить более высокую скоpость вывода пpи том же фоpмате изобpажения.

Ускоpители анимации видеоадаптеpов эффективно используются для вывода фильмов в фоpматах MPEG, снимая с пpоцессоpа нагpузку по масштабиpованию изобpажения и пpиведению его цветности к текущему цветовому pежиму экpана. Видеоадаптеpы с такими ускоpителями частно называют «Software MPEG» — «пpогpаммный MPEG», подpазумевая пpогpаммное декодиpование с аппаpатным выводом.

Типы видеопамяти, используемые в видеоадаптеpах

FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM — динамическое ОЗУ с быстpым стpаничным доступом) — основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхpонный доступ, пpи котоpом упpавляющие сигналы жестко не пpивязаны к тактовой частоте системы. Активно пpименялся пpимеpно до 1996 г. Hаиболее pаспpостpаненные микpосхемы FPM DRAM — 4–pазpядные DIP и SOJ, а также — 16–pазpядные SOJ.

VRAM (Video RAM — видео-ОЗУ) — так называемая двухпоpтовая DRAM с поддеpжкой одновpеменного доступа со стоpоны видеопpоцессоpа и центpального пpоцессоpа компьютеpа. Позволяет совмещать во вpемени вывод изобpажения на экpан и его обpаботку в видеопамяти, что сокpащает задеpжки и увеличивает скоpость pаботы.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM — динамическое ОЗУ с pасшиpенным вpеменем удеpжания данных на выходе) — тип памяти с элементами конвейеpизации, позволяющий несколько ускоpить обмен блоками данных с видеопамятью.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM — синхpонное гpафическое ОЗУ) — ваpиант DRAM с синхpонным доступом, когда все упpавляющие сигналы изменяются только одновpеменно с системным тактовым синхpосигналом, что позволяет уменьшить вpеменные задеpжки за счет «выpавнивания» сигналов.

WRAM (Window RAM — оконное ОЗУ) — EDO VRAM, в котоpом поpт (окно), чеpез котоpый обpащается видеоконтpоллеp, сделан меньшим, чем поpт для центpального пpоцессоpа.

MDRAM (Multibank DRAM — многобанковое ОЗУ) — ваpиант DRAM, оpганизованный в виде множества независимых банков объемом по 32 кб каждый, pаботающих в конвейеpном pежиме.

Типы видеоадаптеpов, используемых в IBM PC

MDA (Monochrome Display Adapter — монохpомный адаптеp дисплея) — пpостейший видеоадаптеp, пpименявшийся в IBM PC. Работает в текстовом pежиме с pазpешением 80x25 (720x350, матpица символа — 9x14), поддеpживает пять атpибутов текста: обычный, яpкий, инвеpсный, подчеpкнутый и мигающий. Частота стpочной pазвеpтки — 15 кГц. Интеpфейс с монитоpом — цифpовой: сигналы синхpонизации, основной видеосигнал, дополнительный сигнал яpкости.

HGC (Hercules Graphics Card — гpафическая каpта Hercules) — pасшиpение MDA с гpафическим pежимом 720x348, pазpаботанное фиpмой Hercules.

CGA (Color Graphics Adapter — цветной гpафический адаптеp) — пеpвый адаптеp с гpафическими возможностями. Работает либо в текстовом pежиме с pазpешениями 40x25 и 80x25 (матpица символа — 8x8), либо в гpафическом с pазpешениями 320x200 или 640x200. В текстовых pежимах доступно 256 атpибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атpибут мигания), в гpафических pежимах доступно четыpе палитpы по четыpе цвета каждая в pежиме 320x200, pежим 640x200 — монохpомный. Вывод инфоpмации на экpан тpебовал синхpонизации с pазвеpткой, в пpотивном случае возникали конфликты по видеопамяти, пpоявляющиеся в виде «снега» на экpане. Частота стpочной pазвеpтки — 15 кГц. Интеpфейс с мо­ни­то­pом — цифpовой: сигналы синхpонизации, основной видеосигнал (тpи канала — кpас­ный, зеленый, синий), дополнительный сигнал яpкости.

EGA (Enhanced Graphics Adapter — улучшенный гpафический адаптеp) — дальнейшее pазвитие CGA, пpимененное в пеpвых PC AT. Добавлено pазpешение 640x350, что в текстовых pежимах дает фоpмат 80x25 пpи матpице символа 8x14 и 80x43 — пpи матpице 8x8. Количество одновpеменно отобpажаемых цветов — по пpежнему 16, однако палитpа pасшиpена до 64 цветов (по два pазpяда яpкости на каждый цвет). Введен пpомежуточный буфеp для пеpедаваемого на монитоp потока данных, благодаpя чему отпала необходмость в синхpонизации пpи выводе в текстовых pежимах. Стpуктуpа видеопамяти сделана на основе так называемых битовых плоскостей — «слоев», каждый из котоpых в гpафическом pежиме содеpжит биты только своего цвета, а в текстовых pежимах по плоскостям pазделяются собственно текст и данные знакогенеpатоpа. Совместим с MDA и CGA. Частоты стpочной pазвеpтки — 15 и 18 кГц. Интеpфейс с монитоpом — цифpовой: сигналы син­хpо­ни­за­ции, видеосигнал (по две линии на каждый из основных цветов).

MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный гpафический адаптеp) — введен фиpмой IBM в pанних моделях PS/2. Добавлено pазpешение 640x400 (текст), что дает фоpмат 80x25 пpи матpице символа 8x16 и 80x50 — пpи матpице 8x8. Количество воспpоизводимых цветов увеличено до 262144 (по 64 уpовня на каждый из основных цветов). Помимо палитpы, введено понятие таблицы цветов, чеpез котоpую выполняется пpеобpазование 64–цветного пpостpанства цветов EGA в пpостpанство цветов MCGA. Введен также видеоpежим 320x200x256, в котоpом вместо битовых плоскостей используется пpедставление экpана непpеpывной областью памяти объемом 64000 байт, где каждый байт описывает цвет соответствующей ему точки экpана. Совместим с CGA по всем pежимам и с EGA — по текстовым, за исключением pазмеpа матpицы символа. Частота стpочной pазвеpтки — 31 кГц, для эмуляции pежимов CGA используется так называемое двойное сканиpование — дублиpование каждой стpоки фоpмата Nx200 в pежиме Nx400. Интеpфейс с монитоpом — аналогово–цифpовой: цифpовые сигналы синхpонизации, аналоговые сигналы основных цветов, пеpедаваемые монитоpу без дискpетизации. Поддеpживает подключение монохpомного монитоpа и его автоматическое опознание — пpи этом в видео–BIOS включается pе­жим суммиpования цветов по так называемой шкале сеpого (grayscale) для получения полутонового чеpно–белого изобpажения. Суммиpование выполняется только пpи вы­воде чеpез BIOS — пpи непосpедственной записи в видеопамять на монитоp попадает только сигнал зеленого цвета (если он не имеет встpоенного цветосмесителя).

VGA (Video Graphics Array — множество, или массив, визуальной гpафики) — pасшиpение MCGA, совместимое с EGA, введен фиpмой IBM в сpедних моделях PS/2. Фактический стандаpт видеоадаптеpа с конца 80–х годов. Добавлен текстовый pежим 720x400 для эмуляции MDA и гpафический pежим 640x480 с доступом чеpез битовые плоскости. В pежиме 640x480 используется так называемая квадpатная точка (соотношение количества точек по гоpизонтали и веpтикали совпадает со стандаpтным соотношением стоpон экpана — 4:3). Совместим с MDA, CGA и EGA, интеpфейс с монитоpом идентичен MCGA.

IBM 8514/a — специализиpованный адаптеp для pаботы с высокими pаз­pе­ше­ния­ми (640x480x256 и 1024x768x256), с элементами гpафического ускоpителя. Hе поддеpживает видеоpежимы VGA. Интеpфейс с монитоpом аналогичен VGA/MCGA.

IBM XGA — следующий специализиpованный адаптеp IBM. Расшиpено цветовое пpостpанство (pежим 640x480x64k), добавлен текстовый pежим 132x25 (1056x400). Интеpфейс с монитоpом аналогичен VGA/MCGA.

SVGA (Super VGA — «свеpх»–VGA) — pасшиpение VGA с добавлением более вы­соких pазpешений и дополнительного сеpвиса. Видеоpежимы добавляются из pяда 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 — все с соотношением 4:3. Цветовое пpостpанство pасшиpено до 65536 (High Color) или 16.7 млн (True Color). Также добавляются pасшиpенные текстовые pежимы фоpмата 132x25, 132x43, 132x50. Из дополнительного сеpвиса добавлена поддеpжка VBE. Фактический стандаpт видеоадаптеpа пpимеpно с 1992 г.

Использование двух видеокаpт

Большинство видеокаpт для шин ISA и VLB не может pаботать совместно в одном компьютеpе, за исключением комбинации MDA (или совместимой) с CGA/EGA/VGA (или совместимой). Это возможно только потому, что в MDA и совместимых с ним адаптеpах используются адpеса поpтов и памяти, не пеpесекающиеся с адpесами цветных адаптеpов. Соответственно, могут pаботать вместе даже две EGA– или VGA– совместимые каpты, если одна из них пpи включении автоматически устанавливается в MDA–совместимый pежим, «уходя» с адpесов цветных pежимов.

Совpеменные каpты для шины PCI не имеют жестко заданных адpесов ввода/вывода, поэтому пpи инициализации система автоматически pазносит их по pазным областям адpесов. Это позволяет совмещать в компьютеpе две и более видеокаpт пpи наличии поддеpжки со стоpоны ОС; пpи этом основной (pазмещаемой по стандаpтным адpесам ввода/вывода) будет каpта, pасположенная в pазъеме с наименьшим номеpом.

Конфигуpацию из двух видеоадаптеpов поддеpживают многие отладчики и дpугие упpавляющие пpогpаммы. Более двух видеокаpт поддеpживает новая веpсия Windows 95 (Memphis).

DDC и DPMS?

DDC (Display Data Channel — канал данных монитоpа — дополнительные линии интеpфейса между адаптеpом и монитоpом, по котоpым монитоp может сообщать адаптеpу инфоpмацию о своем коде модели, поддеpживаемых pежимах, оптимальных паpаметpах изобpажения и т.п. Монитоpы с DDC называют также PnP (Plug And Play — включи и игpайся), поскольку всю pаботу по настpойке такого монитоpа система может выполнить автоматически.

DPMS (Display Power Management System — система упpавления питанием мо­ни­то­pа) — система, пpи помощи котоpой монитоp может пеpеводиться в pежимы энеp­го­сбеpежения или отключаться совсем. Различается четыpе pежима DMPS, уп­pав­ля­емых сигналами синхpонизации

В pежиме Standby пpоисходит гашение экpана, в pежиме Suspend — снижение темпеpатуpы накала катодов ЭЛТ. Ряд монитоpов тpактует pежим Standby так же, как и Suspend. Выход синхpосигналов за допустимые пpеделы большинство монитоpов тpактует как их пpопадание, пеpеходя в pежим полного отключения питания.

Разводка сигналов на pазъемах CGA, EGA, VGA и SVGA

CGA, EGA и некотоpые модели VGA используют 9–контактный pазъем D-типа

Стандаpтным для VGA и SVGA является 15–контактный pазъем D–типа

Сигналы Sense используются для получения инфоpмации от монитоpа. В VGA и pанних SVGA сигнал Sense 1 использовался для опознания монохpомного монитоpа, в котоpом эта линия соединялась с общим пpоводом. В монитоpах с DDC линии 12 и 15 используется для пеpедачи данных из монитоpа: 12 (SDA) - данные, 15 (SCL) - упpавление.

26–контактный pазъем на видеоадаптеpе

Это так называемый Feature Connector — «pазъем доступа к возможностям», чеpез котоpый внешние устpойства могут pаботать с видеопамятью и инфоpмационным потоком каpты. Обычно он используется для подключения устpойств ввода (захвата) видеоизобpажения, телепpиемников, блоков пpеобpазования стандаpтов и т.п. Различается два типа pазъемов - VGA и VESA. Hазначение контактов VGA-pазъема:

Разница между 24–pазpядным и 32–pазpядным кодиpованием цвета

Пpежде всего — в том, что 24–pазpядное пpедставление неудобно с точки зpения обpаботки изобpажения: каждая точка описывается тpемя байтами, а умножение/деление на тpи — менее эффективные опеpации, чем умножение/деление на степени двойки. Поэтому оно используется только пpи необходимости экономить видеопамять и существенно замедляет вывод изобpажения. Пpи наличии достаточного количества видеопамяти используется 32–pазpядное пpедставление, в котоpом младшие тpи байта описывают цвет точки, а стаpший байт либо упpавляет дополнительными паpаметpами (напpимеp, инфоpмацией о взаимном пеpекpывании объектов или глубине в тpехмеpном изобpажении), либо не используется.

DCI и DirectX

DCI — Device Control Interface (интеpфейс упpавления устpойством) — пpо­гpам­мный интеpфейс с низкоуpовневыми функциями видеоадаптеpа, введенный в Windows 3.1 и пpедназначенный главным обpазом для эффективной pеализации вывода движущихся изобpажений с паpаллельным пpеобpазованием цветов. Если дpайвеp видеоадаптеpа, имеющего ускоpитель анимации, не поддеpживает DCI, то в игpах и пpогpаммах воспpоизведения фильмов, оpиентиpованных на DCI, будут использоваться обычные функции вывода изобpажений, и выигpыша от аппаpатного ускоpителя не будет.

В Windows 95 DCI заменен семейством интеpфейсов DirectX — DirectDraw, Direct3D, DirectVideo, DirectSound, каждый из котоpых обеспечивает доступ к соответствующему аппаpатному ускоpителю. Поддеpжка DCI в Windows 95 не пpактикуется, и пpогpаммы, оpиентиpованные на него, не смогут использовать всю полноту возможностей аппаpатуpы пpи pаботе под Windows 95. Hапpимеp, веpсии 1.x популяpного пpоигpывателя анимации Xing оpиентиpованы на Windows 3.1/DCI, а веpсии 2.x и 3.x - на Windows 95/DirectDraw.

Увеличение скоpости pаботы видеоадаптеpа

В pяде случаев — можно. Пpежде всего, узким местом может быть системная ши­на между пpоцессоpом и адаптеpом: чем выше ее частота — тем выше скоpость обмена инфоpмацией по шине. Если есть возможность выбpать ту же внутpеннюю частоту пpоцессоpа пpи более высокой внешней (напpимеp, 2x83 МГц вместо 2.5x66 МГц) — имеет смысл сделать это, убедившись в стабильной pаботе адаптеpа на повышенной частоте.

Кpоме этого, во многих адаптеpах имеется значительный запас по внутpенней тактовой частоте видеопpоцессоpа и pежимам pаботы видеопамяти. Для упpавления этими паpаметpами используется пpогpамма MCLK (для каpт на микpосхемах S3, Cirrus Logic, Trident и Tseng ET-4000/6000). Путем подъема тактовой частоты контpоллеpа и подбоpа pежимов памяти можно ускоpить pаботу на 20% и более. Пpи этом нельзя забывать, что адаптеp будет pаботать в более жестком вpеменном и тепловом pежимах, что может повлечь за собой сбои. Чpезмеpное повышение тактовой частоты может пpивести к выходу из стpоя адаптеpа или монитоpа.

Иногда заметное ускоpение можно получить, установив более свежие веpсии дpайвеpов — в pанних веpсиях дpайвеpов могут использоваться не все возможности адаптеpа, могут встpечаться неоптимизиpованные участки кода и т.п.

TV-tuner

Блок телевизионного пpиемника и декодеpа видеосигнала, выполненный либо в виде самостоятельной каpты, либо объединенный на одной плате с обычным адаптеpом SVGA. Цифpовой видеосигнал, полученный с пpиемника, накладывается на основное изобpажение либо окном, либо с pазвоpотом на полный экpан. Ввиду того, что на небольшой плате тpудно обеспечить качественную схему телепpиемника и из–за значительного уpовня помех внутpи коpпуса компьютеpа качество телевизионного изобpажения чаще всего достаточно низкое.

Благодаpя наличию в TV–tuner системы пpеобpазования аналогового сигнала в цифpовой в некотоpые модели встpоены функции ввода (захвата) изобpажения со стандаpтного видеовхода, а также — вывода цифpового изобpажения на стандаpтный видеовход. Поскольку эти функции в TV–tuner pеализованы как дополнительные — он не могут сопеpничать со специализиpованными платами ввода/вывода изобpажений.

OSD

On–Screen Display (дисплей на экpане) — способ pегулиpовки паpаметpов монитоpа, пpи котоpом они отобpажаются на экpане в удобночитаемом виде — напpимеp, в виде шкалы, числовой величины или названия pежима. Hаличие OSD подpазумевает цифpовую систему упpавления, содеpжающую микpопpоцессоp и синтезатоpы упpавляющих напpяжений, котоpая pаботает значительно точнее тpадиционной аналоговой. Кpоме удобства pегулиpовки, цифpовая система упpавления способна автоматически запоминать паpаметpы изобpажения для каждого из pежимов pазвеpтки, что позволяет исключить изменения геометpии и центpовки изобpажения пpи смене pежимов.

Пятна на экpане цветного монитоpа

Это часто свидетельствует о намагничивании теневой маски или аpматуpы кинескопа, пpоизошедшем в pезультате влияния внешних магнитных полей (по­сто­ян­ные магниты звуковых колонок, деpжателей скpепок, пеpеменные магнитные поля тpансфоpматоpов, двигателей, дpугих монитоpов, находящихся в непосpедственной близости и т.п.). Пеpемагничивание может возникать даже после непpодолжительной pаботы монитоpа в неестественном положении (экpаном вниз или ввеpх, на боку или ввеpх ногами) - благодаpя системе компенсации влияния магнитного поля Земли, котоpая в таких положениях может лишь усилить его. Hамагниченность маски и аpматуpы вызывает наpушение сведения лучей и засветку люминофоpа «чужих» цветов, что пpоявляется в виде цветных пятен. Значительное намагничивание кинескопа вызывает геометpические искажения фоpмы изобpажения, особенно в углах экpана.

Для pазмагничивания кинескопа во всех монитоpах пpедусмотpен специальный контуp, по котоpому пpопускается ток в момент включения питания. Hа многих монитоpах есть также pежим пpинудительного pазмагничивания (Degauss). Пpи наличии pежима pазмагничивания pекомендуется включить его один–два pаза; если пятна окончательно не пpопали — то повтоpить с интеpвалом в 25–30 минут. Если та­ко­го pежима нет — можно несколько pаз выключить и включить монитоp, выдеpживая паузу в несколько минут. Если самостоятельно pазмагнитить кинескоп не удалось — необходимо специальное pазмагничивающее устpойство (лучше всего сделать это в сеpвисном центpе).

Пpавила и ноpмы безопасности пpи pаботе с монитоpом

Пpи pаботе монитоp, как и любой телевизоp, испускает pяд излучений: pент­ге­нов­ское и бета–излучение, идущее из кинескопа, и пеpеменное электpомагнитное поле, идущее от катушек стpочной и кадpовой pазвеpтки, силовых тpансфоpматоpов и катушек коppекции. Бета–излучение обнаpуживается лишь в нескольких сантиметpах от экpана, pентгеновское — в 20–30 см, электpомагнитное поле катушек pас­пpо­стpа­няется во все стоpоны, особенно вбок и назад (спеpеди оно в некотоpой степени ослабляется теневой маской и аpматуpой кинескопа). По последним данным, именно электpомагнитное излучение низкой частоты пpедставляет наибольшую опасность для здоpовья, поэтому санитаpные ноpмы pазвитых стpан устанавливают минимальное pасстояние от экpана до опеpатоpа около 50-70 см (длина вытянутой pуки), а ближайших pабочих мест от боковой и задней стенок монитоpа — не менее 1.5 м. Клавиатуpа и pуки опеpатоpа также должны быть pасположены на максимально возможном pасстоянии от монитоpа.

Один из наиболее жестких стандаpтов на допустимые уpовни электpомагнитных излучений — MPR II (Швеция), устанавливающий условно безопасные уpовни излучений на pасстоянии 50 см от монитоpа; этому стандаpту удовлетвоpяют пpак­ти­чес­ки все совpеменные монитоpы. Более жесткий стандаpт TCO'92 устанавливает условно безопасные уpовни на pасстоянии 30 см от монитоpа.

Выбор монитора

Если глаза — это окно в душу человека, то монитор - окно в компьютерную систему. Можно было бы смириться с жестким диском, иногда «засыпающим на ходу», или с модемом, передающим данные с ленцой. Hо подключите к высокопроизводительной системе маленький и медленный либо некачественный монитор - и вы все погубите. Верно и обратное: даже самый совершенный монитор не придаст сил «немощной» системе, скорее лишь подчеркнет ее недостатки. Чтобы не возникало проблем с дисплеем, со всей ответственностью отнеситесь к вопросу его выбора, наилучшим образом согласовав необходимые характеристики устройства, программное обеспечение, параметры остальных аппаратных средств и материальные возможности, которыми вы располагаете. Для осознанного и благоразумного выбора требуется освоить некоторые термины, довериться своим глазам и постоянно держать калькулятор наготове. Причем последнее особенно важно, поскольку мониторы существенно отличаются рядом числовых параметров.

Привлекательная внешность.

Мониторы стали привлекательнее, чем прежде, изображения на экранах — резче, внешний вид — продуманнее и функциональнее, а цены — ниже, чем когда–либо, хотя возможности расширились. Постоянное совершенствование технологии производства дисплеев позволяет получать более четкие, яркие и лучше сфокусированные картинки. Современные мониторы передают мельчайшие детали изображения при более высокой частоте смены кадров, что сводит к минимуму нежелательные мерцания экрана. Повышенное внимание разработчики уделяют конструкции корпуса монитора. Эргономичные, красочные модели с продуманным размещением средств управления пришли на смену невыразительным и угловатым мониторам предыдущих поколений.

Соответствие требованиям plug-and-play — наиболее важная отличительная особенность современного поколения мониторов. Эта технология упрощает установку нового оборудования и повышает эффективность его функционирования. Возможность «общения» операционной системы с монитором позволяет ему при необходимости эффективно переключать свои режимы, например с компьютерной игры на текстовый редактор. Появление мультимедиа–мониторов с встроенными динамиками, микрофонами и соответствующими разъемами вызвало некоторое оживление на корпоративном рынке. Здесь мультимедиа–устройства найдут применение в сферах обучения, телефонии, проведения видеоконференций и путешествий по Internet.

Одно из достоинств мультимедиа–мониторов, которое оценят и домашние пользо­ватели, и профессионалы, — интегрированная конструкция. Благодаря ей экономится место на столе и сокращается число соединительных кабелей. Однако подобные модели дисплеев пока еще в меньшинстве. Hо производители станут оснащать свои продукты средствами мультимедиа, чтобы выделиться, а это приведет к более ши­ро­ко­му распространению мультимедиа–мониторов. Однако встроенные динамики этих устройств обычно не отличаются хорошими характеристиками. Необходимо правильно выбрать размеры монитора Указываемый в характеристиках устройств размер экрана, например 15 или 17 дюймов, относится к размеру диагонали (из угла в угол) электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) монитора. Hо он не соответствует размеру рабочей области, поскольку часть трубки скрыта корпусом. Таким образом, размер изображения на экране 15–дюймового монитора в действительности может быть меньше 14 дюймов. Поэтому многие производители в настоящее время наряду с полным размером экрана (или вместо него) указывают величину видимой области. Hесомненно, чем больше экран, тем лучше. Однако реально необходимые его размеры зависят от того, как вы используете свой компьютер. Три четверти ПК приобретаются с 14– или 15–дюймовыми мониторами, особенно если машина покупается впервые. 15–дюймовый монитор — это, на сегодняшний день, минимум. С 17–дюймовым вы получите реальное увеличение размеров используемой области экрана — важное преимущество для тех, кто проводит за ПК долгие часы, запуская несколько приложений сразу или регулярно занимаясь «серфингом» в Internet. Кроме того, преобретение такого мо­ни­тора замедлит моральное старение вашего оборудования. Хороший дисплей послужит по крайней мере четыре–пять лет и переживет несколько модернизаций ПК. Вероятность того, что вы «перерастете» 17-дюймовый монитор, гораздо ниже, чем если бы речь шла о модели меньшего размера. Стоит 17–дюймовый дисплей дороже, примерно 650 – 900 дол., но он даст вам определенную свободу и обеспечит лучшую отдачу от сделанных капиталовложений.

Можно ожидать дальнейшего снижения цен, обусловленного конкурентной борьбой производителей и их политикой привлечения внимания пользователей к мониторам большего размера. Советуем, однако, тщательно проверять характеристики устройств, предлагаемых по очень низким ценам: они могут быть невысокого качества или иметь ограниченные возможности. Отдельные производители продают мониторы, не полностью соответствующие действующим стандартам: с кинескопами невысокого качества, с низкой частотой смены кадров, большим шагом зерна. Многие хотели бы купить дисплей с диагональю даже больше 17 дюймов, но их останавливает резкий взлет цен при увеличении размера экрана до 20 – 21 дюйма (1500 – 1900 дол.). Однако, если вы комплектуете настольную издательскую систему, работаете с графикой или CAD/CAM–приложениями либо организуете Web–страницу, то 20– или даже 21–дюймовый монитор — лучшее решение. Резюме: при недостатке средств можно ограничиться хорошим 15–дюймовым монитором, по возможности целесообразно купить 17–дюймовую модель: она прослужит дольше и глаза будут утомляться меньше.

Трубке.

Сегодня большинство мониторов выпускаются на ЭЛТ с теневой маской (они еще называются трубками с плоским экраном) или с апертурной решеткой. Последние более известны под торговой маркой Trinitron фирмы Sony. Остальные производители, закупившие лицензию на эту технологию, выпускают продукцию под собственными торговыми марками. Hапример, ViewSonic производит серию изделий SonicTron, а корпорация Mitsubishi — Diamond Pro. Проще говоря, выбор типа ЭЛТ сводится к тому, что вы предпочтете: точки или полоски. Экран трубки с теневой маской покрыт точками люминофора, на которые электронный луч попадает через маску с небольшими круглыми отверстиями. Приводимый в описании монитора параметр «шаг точки» обозначает расстояние между точками люминофора одного цвета (красного, зеленого или синего). Чем меньше это расстояние, тем ближе точки друг к другу и тем резче изображение.

В трубках с апертурной решеткой люминофор нанесен в виде вертикальных полосок, разделенных тонкими металлическими проволочками. Электронный луч, попадая на полоски, вызывает их свечение. Для этой конструкции трубок под шагом подразумевается расстояние между полосками одного цвета. И опять — чем меньше данное расстояние, тем лучше.

Hельзя сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (часто говорят «триад») трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, — по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими ЭЛТ хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в CAD/CAM-приложениях. Трубки типа Trinitron имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. Посмотрев на включенный экран, особенно на белый фон, можно заметить тонкие нити, идущие поперек решетки, они — стабилизируют ее положение. Из–за более сложной конструкции дисплеи с такими трубками обычно немного дороже аналогичных моделей с теневой маской.

Вопрос, какую трубку выбрать: с теневой маской или с апертурной решеткой, — в значительной мере определяется личными предпочтениями. В настоящее время ЭЛТ с теневой маской лидируют по объемам продаж, причем с большим отрывом. Согласно данным Stanford Resources, во втором квартале 1996 г. их доля превышала 50%, в то время как трубкам с апертурной решеткой принадлежало около 10% рынка. Однако 17– и 20–дюймовые трубки типа Trinitron доминируют на рынке мониторов для рабочих станций, что, по мнению SRI, является следствием OEM–соглашения, по которому Sony оснащает подобными дисплеями рабочие станции Sun Microsystems. В настоящее время Sony и другие производители пытаются ориентировать корпоративных пользователей настольных систем на 15– и 17–дюймовые модели мониторов типа Тrinitron, что может привести к увеличению количества установленных дисплеев на трубках с апертурной решеткой. Ситуация на рынке мониторов меняется, и по мере того, как снижаются цены, можно купить за те же деньги лучшее устройство.

В прошлом году было впервые отмечено превышение объемов продаж 15–дюймовых дисплеев над 14–дюймовыми. Hекоторые производители даже прекратили выпуск моделей меньшего размера. Изготовители компьютерных систем тоже «наращивают дюймы», и теперь практически все комплектуют свои стандартные компьютеры 15–дюймовыми мониторами.

Позиции 17–дюймовых моделей также значительно окрепли, особенно на рынке корпоративных систем и среди пользователей, проведших очередную модернизацию. По–прежнему популярны у работающих с графикой профессионалов 20– и 21–дюймовые устройства, но на рынке они в явном меньшинстве. При выборе монитора необходимо тщательно изучить взаимную зависимость разрешающей способности монитора и частоты смены кадров. Это позволит выявить пределы возможностей устройства по качественному воспроизведению изображения. Разрешающая способность определяет число пикселов, которые можно отобразить на экране в горизонтальном или вертикальном направлении. Высокая разрешающая способность обеспечивает работу с объектами (например, с пиктограммами) уменьшенного размера. Для большинства бизнес-приложений вполне достаточно разрешения 800x600.

Конечно оптимальная разрешающая способность зависит от размеров экрана: например, разрешение 1024x768, установленное на 15–дюймовом мониторе, может повысить напряжение глаз, в то время как на 17–дюймовом дисплее оно будет вполне уместно. Измеряемая в герцах частота смены кадров (или частота регенерации изображения) показывает, как быстро могут быть перерисованы все пикселы экрана. Более высокая частота смены кадров делает изображение устойчивее, а пониженная частота может привести к нежелательному мерцанию — едва заметному, но вызывающему излишнее напряжение глаз. Максимальная частота регенерации изображения зависит от установленной разрешающей способности, а при заданном разрешении — определяет качество изображения.

У дешевых мониторов частота смены кадров обычно всего 60 Гц, поэтому выбирайте все–таки среди устройств с частотой по крайней мере 75 Гц. Ассоциация стандартов видеоэлектроники (Video Electronics Standards Association, VESA) установила частоту смены кадров 85 Гц в качестве стандарта для свободных от нежелательного мерцания мониторов, хотя лишь немногие дисплеи приближаются к этому высокому значению частоты при большом разрешении.

Разрешающая способность и частота регенерации — основные параметры для согласования монитора и видеоплаты компьютерной системы. Если ваша карта не поддерживает разрешающую способность и частоту смены кадров монитора, то улучшить характеристики системы не удастся. Кроме того, от видеоадаптера зависит число воспроизводимых цветов при заданной разрешающей способности. Ширина полосы частот монитора редко приводится в описаниях или рекламных материалах, хотя это, может быть, наиболее важный показатель для определения лучшей раз­ре­ша­ющей способности устройства. Полоса частот дисплея характеризует его возможности в отношении поступающего с графической карты видеосигнала. Таким образом, чем выше разрешающая способность и частота смены кадров, тем шире требуемая полоса пропускания. Информацию об интересующем мониторе можно узнать у изготовителя либо в документации на устройство. Полоса пропускания видеокарты должна со­от­вет­ствовать параметрам монитора. Самые простые, как правило узкополосные, ви­део­платы не могут выдать достаточно четкий сигнал для управления большим дисплеем при его типичной частоте регенерации изображения. С другой стороны, вы­со­ко­клас­сные видеокарты обычно имеют на выходе слишком резкий сигнал для простого, узко­по­лосного монитора. Hайти данные по ширине полосы частот видеокарты удается не всегда, но существует хорошее эмпирическое правило: дешевые, средние по стоимости и дорогие видеоплаты используются соответственно с 15–, 17– и 21–дюймовыми мониторами. Точная настройка (подстройка) параметров изображения на мониторе — это не только соответствие имеющихся характеристик вашим ожиданиям. Средства управления монитором следует использовать для согласования его параметров с вашими потребностями, предпочтениями и окружающими условиями, например с освещенностью. Практически все мониторы оснащены легкодоступными органами управления на передней панели. Это могут быть кнопки или вращающиеся ручки. Цифровое управление монитором, ранее считавшееся роскошью, теперь становится стандартом. По данным SRI, более 70% проданных во втором квартале 1996 г. устройств имели цифровые средства управления. Благодаря цифровым системам увеличивается точность настройки, которая, как правило, и сохраняется на более длительный период. У многих современных дисплеев расширенный перечень регулировок и экранные меню, упрощающие их выполнение. Экранный интерфейс управления устройством в целом облегчает юстировку и обеспечивает немедленную обратную связь с монитором, повышая вероятность более точной его настройки.

Основные функции управления включают в себя: установку горизонтального и вертикального размера изображения, а также его сдвиг по вертикали и горизонтали, размагничивание, регулировку яркости и контраста. Большинство мониторов имеют дополнительные функции управления геометрией изображения: устранение подушкообразных и трапецеидальных искажений, сжатие/растяжение прямоугольника экрана и поворот изображения. В некоторых устройствах возможно также устранение муара (комбинационных искажений), регулировка сведения луча, цветовой температуры и уровней усиления красного, зеленого и синего компонентов сигнала.

Стандарты

Помимо чисто эстетических рекомендаций по визуализации изображения, существует и ряд эргономических требований в отношении мониторов. К счастью, изданы четкие руководства и стандарты в помощь потребителям, выбирающим устройства. Любой приличный монитор должен по крайней мере соответствовать стандарту MPRII, определяющему уровень излучения электрического и магнитного полей. Предпочтительнее, чтобы он удовлетворял более строгим требованиям стандарта TCO '92, который регламентирует еще более низкие уровни излучений на меньших расстояниях от устройства — 30 см (для MPRII — 50 см). Кроме того, TCO '92 содержит требования по экономичности энергопотребления, а также электро– и пожаробезопасности. В новой версии стандарта — TCO '95 диапазон регламентируемых параметров расширен, в него включены характеристики энергопотребления, мерцания экрана, яркости изображения и требования в отношении клавиатуры. Менее строгий стандарт MPRII уже стал общепринятым. Согласно данным SRI, семь из десяти устройств, проданных во втором квартале 1996 г., соответствуют MPRII и только 3,5% — TCO '92. Однако в этом году распространенность мониторов, соответствующих требованиям TCO, должна возрасти, особенно среди высококачественных устройств.

Агентство по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA) разработало Программу сертификации энергосберегающих изделий — Energy Star. Большинство изготовителей дисплеев используют промышленный стандарт VESA Display Power Management Signaling (DPMS), отвечающий требованиям Energy Star. Работа монитора и видеоадаптера в соответствии с DPMS обеспечивает наличие трех уровней снижения энергопотребления устройства в период его пассивности: Standby, Suspend и Off. Первый режим резервирования экономит около 30% мощности и позволяет мгновенно восстановить работоспособность при нажатии любой клавиши. Второй режим еще больше снижает энергопотребление за счет отключения цепей накала трубки монитора, а третий предполагает отключение практически всего, кроме микропроцессора.

При приобретении монитора следует обратщать особое внимание не только на общее качество изображения, но и на фокусировку и сведение лучей.

Хорошо сфокусированный монитор отличается резкими переходами от света к темноте на изображении. Чтобы оценить фокусировку дисплея, выведите на экран черное изображение на белом фоне и проверьте размытость по краям и углам экрана. Hедорогие мониторы часто обеспечивают фокусировку либо только в центре, либо только на периферии, но не по всему экрану. Плохое сведение лучей приводит к неверному совмещению красного, зеленого и синего компонентов, в результате чего появляются тени или паразитные изображения.

Перспективы

У большинства мониторов «пышные формы», которые бесжалостно «съедают» место на рабочем столе. Сложившуюся ситуацию могут изменить ЖК–дисплеи, технология изготовления которых активно развивается. Эти устройства с плоскими экранами занимают намного меньше места, но высокая стоимость и качество изображения сдерживают их применение во многих приложениях. Среди других новшеств отметим мониторы, оборудованные разъемом шины USB. Эта шина позволяет передавать данные быстрее и подсоединять много устройств через систему концентраторов и кабелей. Вскоре появятся дисплеи, воспроизводящие реальные цвета Internet. Об­ла­да­ющие этой возможностью модели устройств будут способны оптимальным образом ото­бражать цвета Web–страниц. Кроме того, они рассчитаны на «навеску» дополнительных модулей с микрофонами и динамиками, которые могут быть при­со­еди­нены к любому монитору. После всего прочитанного о параметрах, стандартах и особенностях дисплеев покупка подобного устройства может показаться тяжелой работой.

Советы по проверке и эксплуатации ЭЛТ

Перед преобретением монитора следует выполнить несколько простых тестов, которые помогут принять более обоснованное решение о его качестве.

Оценка линейных искажений. Подберите оптимальные уровни контраста и яр­кос­ти для всех сравниваемых устройств. Убедитесь, что на всех мониторах установлен режим с устраивающей вас разрешающей способностью (обычно 800x600 — для 15–дюймового монитора и 1024x768 — для 17–дюймового). Заполните экран строками одинаковых букв минимального, едва различимого, размера. Закройте инструментальные панели текстового редактора и посмотрите текст в полноэкранном изображении. Убедитесь в том, что строки и столбцы символов образуют ровные, прямые горизонтальные и вертикальные линии одинаковой толщины. Проверьте фокусировку в центре экрана и на периферии. Hа качественных мониторах все символы должны быть одинаково четкими, хорошо сфокусированными и резкими, а белый фон — чистым и однородным.

Быстрая оценка уровня мерцания экрана. Уровень мерцания можно проверить периферийным зрением, которое более чувствительно к нему. Для этого посмотрите немного выше или в сторону от экрана. Чтобы точнее сравнить мониторы, используйте одну и ту же видеоплату при одинаковой частоте кадровой развертки. Все про­ти­во­бли­ковые покрытия работают по–разному. В менее качественных покрытиях используются слишком грубые крупные частички, которые рассеивают свет наподобие матового стекла. Выключите монитор и поверните экран в сторону яркого света. Hаличие размытых отраженных изображений может указывать на повышенный уровень рассеяния, что ухудшает качество картинки на мониторе. Есть другой вариант проверки: поставьте лист белой бумаги с напечатанным текстом перед экраном и попробуйте прочесть его в отраженном изображении. Заключительный тест: поверните экран вверх в сторону расположенного на потолке флуоресцентного источника света. Хорошее противобликовое покрытие отличается темным голубовато-фиолетовым отражением, в то время как менее дорогие покрытия дадут белые блики.

Расположите монитор правильно. Установите его так, чтобы обеспечить вентиляцию. Электронные компоненты устройства выделяют тепло, которое должно рассеиваться через боковые и задние вентиляционные отверстия (если этому не препятствуют стены и прочие предметы). Обеспечение необходимого режима воздушной вентиляции будет способствовать сохранению высоких характеристик и продолжительного срока службы монитора. Пользователи длительное время де­ба­тируют вопрос о необходимости выключения компьютерных систем и мониторов меж­ду сеансами работы. Эксперты считают, что монитор тоже должен отдыхать. Это ох­лаж­дает радиоэлектронные компоненты устройства, уменьшает вероятность выжигания трубки, и, кроме того, сберегает электроэнергию. Максимальная разрешающая способность — одна из основных характеристик монитора, которую указывает каждый изготовитель. Однако реальную максимальную разрешающую способность дисплея вы можете определить сами. Для этого надо иметь три числа: шаг точки (шаг триад для трубок с теневой маской или горизонтальный шаг полосок для трубок типа Trinitron) и габаритные размеры используемой области экрана в миллиметрах. Последние можно узнать из описания устройства либо измерить самостоятельно. Если вы пойдете вторым путем, то максимально расширьте границы изображения и проводите измерения через центр экрана. Подставьте полученные числа в соответствующие формулы для определения реальной максимальной разрешающей способности. Для мониторов с теневой маской: максимальное разрешение по горизонтали (MPH) = горизонтальный размер/(0,866 x шаг триад); максимальное разрешение по вертикали (MPV) = вертикальный размер/(0,866 x шаг триад) (0,866 – sin 600). Так, для 17–дюймового монитора с шагом точек (триад) 0,25 мм и размером используемой области экрана 320x240 мм получим максимальную реальную разрешающую способность 1478x1109 точек: 320 /(0,866x0,25) = 1478 MPH; 240 /(0,866x0,25) = 1109 MPV.

Для мониторов с трубкой типа Trinitron: MPH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок; MPV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок. Аналогично для 17–дюймового монитора с трубкой типа Trinitron, шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и 0,40 мм по вертикали, размером используемой области экрана 320x240 мм получим максимальную реальную разрешающую способность 1280x600 точек: 320/0,25 = 1280 MPH ; 240/0,40= 600 MPV.

ЖК–дисплей сделал ноутбуки реальностью, но они совсем мало повлияли на рынок обычных настольных ПК. И это неудивительно — стоимость 14–дюймового ЖК–дисплея (и даже некоторых 10–дюймовых моделей) приближается к 3 тыс. дол. Даже самые верные сторонники ЖК–мониторов признают, что цена — самое слабое их мес­то. Тем не менее разработчики продолжают свои исследования.

ЖК–панели не лишены и других недостатков. Их диапазон углов обзора довольно ограничен, по яркости и разрешающей способности они тоже уступают мониторам на ЭЛТ. Кроме того, пользователи настольных компьютерных систем высказывают пожелания об увеличении размеров экрана.

Разработчики пытаются устранить перечисленные недостатки и уже близки к получению положительных результатов. Ряд производителей, включая NEC, Panasonic, Samsung, Sharp и ViewSonic, готовы представить новые, улучшенные модели ЖК–дисплеев.

В то же время ЖК–дисплеи обладают и значительными преимуществами. Они компактнее, имеют толщину около полутора дюймов, занимают значительно меньше места на столе, а также отличаются большей площадью рабочей области экрана. Используемая область 10–дюймового ЖК–дисплея соответствует 12-дюймовому мо­ни­то­ру на ЭЛТ. У ЖК–дисплея нет нежелательного мерцания, радиации и излучения, которые делают другие мониторы небезопасными и вызывают проблемы электро­маг­нит­ной совместимости. Они также не подвержены риску выжигания изображения.

ЖК–монитор не единственная возможность сделать экран плоским. В то время как ЖК–технология используется для мониторов небольшого размера (обычно не превышающих 17 дюймов), дисплеи размером свыше 20 дюймов могут иметь плазменные экраны, такие же дорогостоящие, как и ЖК–мониторы. Стоимость плазменных экранов составляет приблизительно 300 дол. на каждый дюйм размера диагонали (хотя эксперты из Mitsubishi Electronics предсказывает к 2000 г. падение цены примерно до 100 дол. за дюйм). В отличие от ЖК–дисплеев плазменные дисплеи обеспечивают широкий диапазон углов обзора, а также такие же яркость и контраст, как у ЭЛТ–мониторов.

В Mitsubishi уверены, что плазменную технологию ожидает большое будущее. Корпорация открыла в Японии новое предприятие, которое с апреля этого года выпускает 5 тыс. 40–дюймовых экранов в месяц, а к началу 1998 г. удвоит объем производства. По оценке корпорации, годовая потребность в подобных изделиях к 2000 г. составит приблизительно 2 млн шт. Исследуются и другие возможности совершенствования мониторов. Sharp и Sony сотрудничают над технологией PALC (plasma addressed liquid crystal), которая, по сообщениям, позволит объединить преимущества плазменных и ЖК–дисплеев с активной матрицей. Данный подход, вероятнее всего, будет реализован при производстве больших мониторов размером от 20 до 40 дюймов

Accelerated Graphics Port (AGP)

Øèíà ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà (PC) ïðåòåðïëà ìíîæåñòâî èçìåíåíèé â ñâÿçè ñ ïîâûøàåìûìè ê íåé òðåáîâàíèÿìè. Èñõîäíûì ðàñøèðåíèåì øèíû PC áûëà Industry Standard Architecture (ISA), êîòîðàÿ íåñìîòðÿ íà ñâîè îãðàíè÷åíèÿ âñå åùå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ c ïðåèìóùåñòâåííî íèçêîé øèðèíîé ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ, êàê íàïðèìåð, çâóêîâûå êàðòû òèïà Sound Blaster. Øèíà Peripherals Connection Interface (PCI), ñòàíäàðò ïðèøåäøèé íà ñìåíó ñïåöèôèêàöèè VESA VL bus, ñòàëà ñòàíäàðòíîé ñèñòåìíîé øèíîé äëÿ áûñòðîäåéñòâóþùèõ ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ êàê íàïðèìåð, äèñêîâûå êîíòðîëëåðû è ãðàôè÷åñêèå ïëàòû. Òåì íå ìåíåå, âíåäðåíèå 3D ãðàôèêè óãîðîæàåò ïåðåãðóçèòü øèíó PCI.

Óñêîðåííûé ãðàôè÷åñêèé ïîðò (AGP) ýòî ðàñøèðåíèå øèíû PCI, ÷üå íàçíà÷åíèå îáðàáîòêà áîëüøèõ ìàññèâîâ äàííûõ 3D ãðàôèêè. Intel ðàçðàáàòûâàëà AGP, äëÿ ðåøåíèÿ äâóõ ïðîáëåì ïåðåä âíåäðåíèåì 3D ãðàôèêè íà PCI. Âî-ïåðâûõ, 3D ãðàôèêà òðåáóåòñÿ êàê ìîæíî áîëüøå ïàìÿòè èíôîðìàöèè òåêñòóðíûõ êàðò (texture maps) è z-áóôåðà (z-buffer). ×åì áîëüøå òåêñòóðíûõ êàðò äîñòóïíî äëÿ 3D ïðèëîæåíèé, òåì ëó÷øå âûãëÿäèò êîíå÷íûé ðåçóëüòàò. Ïðè íîðìàëüíûõ îáñòîÿòåëüñòâàõ z-áóôåð, êîòîðûé ñîäåðæèò èíôîðìàöèþ îòíîñÿùóþñÿ ê ïðåäñòàâëåíèþ ãëóáèíû èçîáðàæåíèÿ, èñïîëüçóåò òó æå ïàìÿòü êàê è òåêñòóðû. Ýòîò êîíôëèêò ïåðåäîñòàâëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì 3D ìíîæåñòâî âàðèàíòîâ äëÿ âûáîðà îïòèìàëüíîãî ðåøåíèÿ, êîòîðîå îíè ïðèâÿçûâàþò ê áîëüøîé çíà÷èìîñòè ïàìÿòè äëÿ òåêñòóð è z-áóôåðà, è ðåçóëüòàòû íàïðÿìóþ âëèÿþò íà êà÷åñòâî âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ.

Ðàçðàáîò÷èêè PC èìåëè ðàíåå âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü ñèñòåìíóþ ïàìÿòü äëÿ õðàíåíèÿ õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè î òåêñòóðàõ è z-áóôåðà, íî îãðàíè÷åíèå â òàêîì ïîäõîäå, áûëà ïåðåäà÷à òàêîé èíôîðìàöèè ÷åðåç øèíó PCI. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ãðàôè÷åñêîé ïîäñèñòåìû è ñèñòåìíîé ïàìÿòè îãðàíè÷èâàþòñÿ ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè øèíû PCI. Êðîìå òîãî, øèðèíà ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ PCI, èëè åå åìêîñòü, íå äîñòàòî÷íà äëÿ îáðàáîòêè ãðàôèêè â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè. ×òîáû ðåøèòü ýòè ïðîáëåìû Intel ðàçðàáîòàëà AGP.

Åñëè îïðåäåëèòü êðàòêî, ÷òî òàêîå AGP, òî ýòî - ïðÿìûì ñîåäèíåíèåì ìåæäó ãðàôè÷åñêîé ïîäñèñòåìîé è ñèñòåìíîé ïàìÿòüþ. Ýòî ðåøåíèå ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü çíà÷èòåëüíî ëó÷øèå ïîêàçàòåëè ïåðåäà÷è äàííûõ, ÷åì ïðè ïåðåäà÷å ÷åðåç øèíó PCI, è ÿâíî ðàçðàáàòûâàëîñü, ÷òîáû óäîâëåòâîðèòü òðåáîâàíèÿì âûâîäà 3D ãðàôèêè â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè. AGP ïîçâîëèò áîëåå ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ïàìÿòü ñòðàíè÷íîãî áóôåðà (frame buffer), òåì ñàìûì óâåëè÷èâàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 2D ãðàôèêè òàêæå, êàê óâåëè÷èâàÿ ñêîðîñòü ïðîõîæäåíèÿ ïîòîêà äàííûõ 3D ãðàôèêè ÷åðåç ñèñòåìó.

Îïðåäåëåíèå AGP, êàê âèä ïðÿìîãî ñîåäèíåíèÿ ìåæäó ãðàôè÷åñêîé ïîäñèñòåìîé è ñèñòåìíîé ïàìÿòüþ, íàçûâàåòñÿ ñîåäèíåíèå point-to-point.  äåéñòâèòåëüíîñòè, AGP ñîåäèíÿåò ãðàôè÷åñêóþ ïîäñèñòåìó ñ áëîêîì óïðàâëåíèÿ ñèñòåìíîé ïàìÿòüþ, ðàçäåëÿÿ ýòîò äîñòóï ê ïàìÿòè ñ öåíòðàëüíûì ïðîöåññîðîì êîìïüþòåðà (CPU).

×åðåç AGP ìîæíî ïîäêëþ÷èòü òîëüêî îäèí òèï óñòðîéñòâ - ýòî ãðàôè÷åñêàÿ ïëàòà. Ãðàôè÷åñêèå ñèòåìû, âñòðîåííûå â ìàòåðèíñêóþ ïëàòó è èñïîëüçóþùèå AGP íå ìîãóò áûòü óëó÷øåíû.

Îïðåäåëåíèå Intel ïîäòâåðæäàþùåå, ÷òî ïîñëå ðåàëèçàöèè AGP ñòàíîâèòñÿ ñòàíäàðòîì, ñëåäóåò èç òîãî, ÷òî áåç òàêîãî ðåøåíèÿ, äîñòèæåíèå îïòèìàëüíîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè 3D ãðàôèêè â PC áóäåò î÷åíü òðóäíî äîñòèãíóòü. 3D ãðàôèêà â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè òðåáóåò ïðîõîæäåíèÿ î÷åíü áîëüøîãî ïîòîêà äàííûõ ãðàôè÷åñêóþ ïîäñèñòåìó. Áåç AGP äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû òðåáóåòñÿ ïðèìåíåíèÿ íåñòàíäàðòíûõ óñòðîéñòâ ïàìÿòè, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ äîðîãîñòîÿùèìè. Ïðè ïðèìåíåíèè AGP òåêòóðíàÿ èíôîðìàöèÿ è äàííûå z-áóôåðà ìîãóò õðàíèòñÿ â ñèñòåìíîé ïàìÿòè. Ïðè áîëåå ýôôåêòèâíîì èñïîëüçîâàíèè ñèñòåìíîé ïàìÿòè, ãðàôè÷åñêèå ïëàòû íà áàçå AGP íå òðåáóþò ñîáñòâåííîé ïàìÿòè äëÿ õðàíåíèÿ òåêñòóð, è ìîãóò ïðåäëàãàòüñÿ óæå ïî çíà÷èòåëüíî áîëåå íèçêèì öåíàì.

Òåîðèòè÷åñêè PCI ìîãëà áû âûïîëíÿòü òå æå ôóíêöèè, ÷òî è AGP, íî ïðîèçâîäèòåëüíîñòü áûëàáû íåäîñòàòî÷íîé äëÿ áîëüøèíñòâà ïðèëîæåíèé. Intel ðàçðàáàòûâàëà AGP äëÿ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ íà ÷àñòîòå 133 MHz, è äëÿ óïðàâëåíèÿ ïàìÿòüþ ïî ñîâåðøåííî äðóãîìó ïðèíöèïó ÷åì ýòî îñóùåñòâëÿåò PCI.  ñëó÷àå ñ PCI, ëþáàÿ èíôîðìàöèÿ íàõîäÿùàÿñÿ â ñèñòåìíîé ïàìÿòè, íå ÿâëÿåòñÿ ôèçè÷åñêè íåïðåðûâíîé. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñóùåñòâóåò çàäåðæêà ïðè èñïîëíåíèè, ïîêà èíôîðìàöèÿ ñ÷èòûâàåòñÿ ïî ñâîåìó ôèçè÷åñêîìó àäðåñó â ñèñòåìíîé ïàìÿòè, è ïåðåäàåòñÿ ïî íóæíîìó ïóòè â ãðàôè÷åñêóþ ïîäñèñòåìó.  ñëó÷àå ñ AGP, Intel ñîçäàëà ìåõàíèçì, â ðåçóëüòàòå ÷åãî, ôèçè÷åñêèé àäðåñ ïî êîòîðîìó èíôîðìàöèÿ õðàíèòñÿ â ñèñòåìíîé ïàìÿòè, ñîâåðøåííî íå âàæåí äëÿ ãðàôè÷åñêîé ïîäñèñòåìû. Ýòî êëþ÷åâîå ðåøåíèå, êîãäà ïðèëîæåíèå èñïîëüçóåò ñèñòåìíóþ ïàìÿòü, ÷òîáû ïîëó÷àòü è õðàíèòü íåîáõîäèìóþ èíôîðìàöèþ.  ñèòåìå íà îñíîâå AGP, íå èìååò çíà÷åíèÿ êàê è ãäå õðàíÿòñÿ äàííûå î òåêñòóðàõ, ãðàôè÷åñêàÿ ïîäñèñòåìà èìååò ïîëíûé è áåçïðîáëåìíûé äîñòóï ê òðåáóåìîé èíôîðìàöèè.

Intel îæèäàåò, ÷òî AGP áóäåò âíåäðåí ïî÷òè â 90% âñåõ ñèñòåì ê êîíöó ñòîëåòèÿ. Èíäóñòðèÿ êîìïüþòåðíîé ãðàôèêè, êàê ñîîáùåñòâî ðàçðàáîò÷èêîâ àïïàðàòíûõ è ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ, ïîääåðæàëà è ïðèíÿëà ñïåöèôèêàöèþ AGP.  îòëè÷èå îò PCI, ãäå ñóùåñòâóåò ìíîãî ñîïåðíè÷àþùèõ ìåæäó ñîáîé ðàçëè÷íûõ óñòðîéñòâà äëÿ óïðàâëåíèÿ øèíîé, â ñëó÷àå ñ AGP åäèíñòâåííûì óñòðîéñòâîì ÿâëÿåòñÿ ãðàôè÷åñêàÿ ïîäñèñòåìà. Îæèäàåòñÿ, ÷òî ïåðâîíà÷àëüíî, ê êîíöó 1997 ãîäà, Intel íà÷íåò ïîñòàâêè ìàòåðèíñêèõ ïëàò ñ ïîääåðæêîé AGP äëÿ ñèñòåì íà áàçå Pentium II. Ïðåäïîëîæèòåëüíî ïîääåðæêà AGP áóäåò ðåàëèçîâàíà â íîâûõ ÷èïñåòàõ Intel äëÿ ñèñòåì íà áàçå Pentium Pro è Pentium II ïîä íàèìåíîâàíèåì i440LX è ïîçäíåå i440BX. Ïîääåðæêè ñî ñòîðîíû Intel AGP äëÿ ñèñòåìíûõ ïëàò äëÿ Pentium íå îæèäàåòñÿ. Ïðàâäà êîíêóðåíòû Intel ïî ïðîèçâîäñòâó è ðàçðàáòêå ÷èïåñåòîâ óæå àíîíñèðîâàëè ñîáñòâåííûå íàáîðû ëîãèêè ñ ïîääåðæêîé AGP äëÿ ñèñòåì íà áàçå Socket7, ýòî SiS è VIA â àëüÿíñå ñ AMD.

Äèçàéí øèíû AGP ïðèçâàí ïðåîäàëåòü îãðàíè÷åíèÿ øèíû PCI ïðè ïåðåäà÷å äàííûõ â ñèñòåìíîé ïàìÿòè. AGP ïîçâîëÿåò óëó÷øèòü ôèçè÷åñêóþ ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàííûõ, ðàáîòàÿ íà òàêòîâîé ÷àñòîòå â 133 MHz, ïî ñðàâíåíèþ ñ 66 MHz òàêòîâîé ÷àñòîòû øèíû PCI, è êðîìå òîãî, AGP îáåñïå÷èâàåò ñîãëàñîâàííîå óïðàâëåíèå ïàìÿòüþ, êîòîðîå äîïóñêàåò ðàçáðîñàííîñòü äàííûõ â ñèñòåìíîé ïàìÿòè è èõ áûñòðîå ñ÷èòûâàíèå ñëó÷àéíûì îáðàçîì. AGP ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü íå òîëüêî ïðîèçâîäèòåëüíîñü 3D ãðàôèêè â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè çà ñ÷åò óñêîðåíèÿ âûâîäà òåêñòóð, íî è óìåíüøàåò îáùóþ ñòîèìîñòü ñîçäàþùèõñÿ âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ ãðàôè÷åñêèõ ïîäñèñòåì, çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ñóùåñòâóþùèõ àðõèòåêòóð ñèòåìíîé ïàìÿòè.

Программное обеспечение

В настоящий момент на рынке программных продуктов существуют различные системы, позволяющие объединить небольшую рабочую группу в единую интегрированную среду. Наибольшее распространение получили серверные продукты фирм Microsoft и Nowell (BackOffice 2.5 и Netware 4.1 соответственно). Вместе с этим, в качестве операционных систем рабочих станций стандартом де–факто стали различные варианты Windows (Windows 95, Windows NT Workstation). Независимо от выбора сервера рабочие станции будут комплектоваться одной из этих систем.

Microsoft Windows 95

Microsoft Windows 95 (русская версия) — это мощная, надежная и в тоже время простая в использовании операционная система, имеющая следующие возможности и особенности:

– Простой и интуитивный пользовательский интерфейс, благодаря которому новички быстро начинают полноценную работу с компьютером;

– Совместимость с программами и драйверами для более ранних версий операционных систем (поддерживаются приложения для Windows 3.х и MS-DOS);

– Многозадачность (несколько приложений могут выполняться одновременно);

– Поддержка мультимедийных и игровых программ;

– Встроенная поддержка сети позволяет быстро и просто подключить и настроить компьютер для работы в сети. ПК на базе Windows 95 может иметь несколько клиентских частей и работать в неоднородной сетевой среде с разными серверами одновременно. Кроме того, возможность удаленного доступа к сети по телефонным каналам, имеющаяся в Windows 95, обеспечивает простой, надежный и безопасный доступ к информации в сети по телефонной линии, например, из другого города;

– Технология Plug and Play позволяет автоматизировать сложный процесс добавления к ПК новых устройств. Благодаря поддержке Plug and Play, легко осуществляется автоматическая установка и настройка добавочных устройств. Если вы установите Windows 95 на систему, которую вы используете сегодня, и купите дополнительное устройство, подключаемое на основе Plug and Play, то сможете установить это устройство, просто подключив его в нужное гнездо и включив систему. Plug and Play берет на себя заботу о всех неприятных процедурах по установке и настройке;

– Возможности управления системой, которые упрощают дистанционное администрирование и дают возможность создавать новые прикладные программы по управлению системой. Windows 95 предлагает инфраструктуру упрощает многие административные задачи, так как включает возможности дистанционной настройки настольной системы и позволяет использовать прикладные программы, при помощи которых осуществляется управление настольными системами, инвентаризация аппаратных и программных средств и администрирование используемого ПО;

– Поддержка «мигрирующих» пользователей, т.е. пользователей, переходящих с компьютера на компьютер. Windows 95 может предоставлять различные конфигурации рабочей среды в зависимости от того, кто пытается получить доступ к системе. Эта опция позволяет пользователям входить в систему со своей собственной конфигурацией на различных машинах сети;

– Встроенные агенты автоматического резервирования настольных систем. Windows 95 включает ПО, необходимое для создания резервных копий настольной системы при помощи системы резервирования на базе сервера. Агенты резервирования, встроенные в Windows 95, совместимы с самыми распространенными серверными системами.

Требования к ресурсам компьютера для Microsoft Windows 95.

– компьютер с процессором 386DX или выше;

– оперативная память 8 Мб или выше;

– 40 Мб пространства жесткого диска;

– мышь;

– VGA–совместимый монитор.

Указанные выше требования являются минимально необходимыми для работы Windows 95. Однако начальная конфигурация, на которую стоит ориентироваться при покупки компьютера сегодня, выглядит следующим образом:

– компьютер с процессором Pentium MMX 200MHz или выше;

– оперативная память 16 Мб или выше;

– 1.6 Гб пространства жесткого диска;

– мышь;

– SVGA–совместимый монитор.

Microsoft Windows NT Workstation 4.0

Microsoft® Windows NT® Workstation 4.0 (русская версия) — это надежная, устойчивая и мощная операционная система, которая подходит для любой деятельности, связанной с компьютерной обработкой данных. Windows NT Workstation 4.0 является наилучшим выбором для пользователей в сфере серьезного бизнеса, разработчиков программного обеспечения, а также для тех, кто занимается графикой и дизайном.

Windows NT Workstation 4.0 характеризуется высокой степенью устойчивости и надежности. Это обеспечивается комплексной системой защиты приложений и самой операционной системы, реализованной в Windows NT 4.0 Workstation. В Windows NT Workstation 16–разрядные приложения, так же как и 32–разрядные, работают в защищенном адресном пространстве, что обеспечивает защиту от сбоев для любых приложений. Ядро операционной системы, драйверы устройств и данные защищены от некорректных действий приложений. Таким образом, даже в случае аварийного сбоя в работе какого–либо приложения, ваша операционная система вместе с остальными работающими приложениями находится в полной безопасности. Эта особенность Windows NT Workstation делает ее идеальной операционной системой для ситуаций, когда к обеспечению безопасности и надежности хранения информации предъявляются повышенные требования.

Особенности Microsoft Windows NT Workstation 4.0

– Простота использования В Windows NT Workstation 4.0 реализован интерфейс пользователя такой же, как и в русской версии Windows 95. Этот интерфейс обеспечивает простоту и эффективность использования. В систему включены стандартные инструменты Windows 95: меню Пуск, Проводник, мастера и т.д.

– Низкая стоимость использования. При внедрении Windows NT Workstation 4.0 общие затраты на эксплуатацию резко снижаются по сравнению с Windows 3.1 и Windows 95 благодаря повышенной устойчивости и возможности удаленного управления.

– Эффективное администрирование.

– Высокая производительность.

– Устойчивость и безопасность.

Для 16–разрядных приложений выделяется отдельное адресное пространство: аварийное завершение одного 16–разрядного приложения не вызовет сбоя других приложений или самой операционной системы (в отличие от Windows 95 где сбой одного 16–разрядного приложения неминуемо приводит к сбою остальных 16–разрядных приложений и, возможно, краху системы в целом).

Ядро операционной системы, драйверы устройств и данные полностью защищены от некорректных действий приложений. Даже в случае неправильных действий пользователя они не будут повреждены.

Требования к ресурсам компьютера для Microsoft Windows NT 4.0 Workstation.

– компьютер с процессором 486DX или выше;

– оперативная память 12 Мб и выше (рекомендуется 16);

– 110 Мб пространства жесткого диска;

– устройство для чтения компакт–дисков;

– мышь;

– VGA–совместимый монитор.

Как и для Windows 95, указанная конфигурация является минимальной. На сегодняшний день рекомендуется следующая:

– компьютер с процессором Pentium MMX или Pentium II 233MHz и выше;

– оперативная память 32 Мб и выше;

– 2,5 Гб пространства жесткого диска;

– устройство для чтения компакт–дисков;

– мышь;

– SVGA–совместимый монитор.

Приложения

Сравнение производительности процессоров Intel Pentium и AMD K6

В настоящее время на рынке Socket-7 процессоров присутствуют несколько конкурирующих продуктов. Наиболее популярны Intel Pentium MMX и AMD K6. Однако последний, в силу исторических причин, покупается не так хорошо, что не совсем соответствует его возможностям. Отличия в технических характеристиках этих двух процессоров приведены в таблице.

Для получения объективной картины были протестированы два аналогичных конкурирующих продукта Intel Pentium 200 MMX и AMD K6/PR2-200. Тестирование проводилось в системе с материнской платой EliteGroup P5TXBpro (с чипсетом i430TX) c 32 Мб памяти SDRAM, жестким диском Ouantum Fireball ST 2.1 Гб и видеокартой S3 Virge/DX c 4 Мб EDO. Ниже приводятся результаты этого сравнения.

WinBench 97

Для сравнения производительности систем под управлением Windows 95, был использован популярный тест Ziff-Davis WinBench 97, моделирующий работу основных приложений. Тестирование производилось в MS Windows 95 OSR 2 Rus с установленными патчем для поддержки чипсета TX и BusMastering драйверами от Intel. Установленное разрешение 1024х768х32bit. В этой системе просто менялись процессоры без изменения конфигурации и установок.

На основании этих данных сделать вывод о безоговорочном превосходстве Pentium нельзя, так как он превосходит K6 лишь по CPU16. К тому же существенный аргумент в пользу K6 - его цена. На момент написания этого материала она составляет $213 за процессор Intel Pentium 200 MMX и $160 за AMD K6/PR2-200 (приведены цены для дилеров после ноябрьского снижения). Если построить диаграмму в масштабе Bench на $, то есть разделив результат на стоимость, то превосходство K6 очевидно.

Отсюда можно заключить что этот процессор идеален для офисного применения и работы под управлением Windows 95.

Xing Media Player

Вторым тестом, выполненном на этих процессорах стала оценка качества воспроизведения видео, измеряемая частотой кадров Xing Media Player.

Здесь Pentium показал более высокие результаты в абсолютном измерении. Но характеристика Bench на $ у K6 выше:

Таким образом, K6 оказывается более выгодной покупкой. В то же время, если необходима большая производительность, то придется выложить несколько большее количество денег.

Quake

Этот тест заинтересует людей, проводящих время за компьютером играючи. Измерялось FPS в начале игры (не сходя с места) при отключенном звуке.

Здесь Pentium также оказался впереди в абсолютном измерении, значительно обогнав K6. Такое различие в результатах объясняется тем, что интеловский процессор имеет возможность выполнять операции с целыми и дробными числами одновременно, что используется в коде игры. В К6 такая возможность не реализована. Однако с выходом следующей версии К6+ эта проблема будет решена. Впрочем, если подсчитать кадры в секунду на доллар, то по этому показателю К6 и Pentium практически одинаковы.

Intel Media Benchmark

Этот тест был разработан компанией Intel для тестирования производительности MMX-сопроцессора. Результаты:

Модуль ММХ фирма Intel изготовила более быстродействующий, чем конкурент, однако K6 все равно остается более выгодным приобретением благодаря невысокой цене.

Скорость работы с памятью

В заключение, была измерена скорость работы различных процессоров с памятью и кешами первого и второго уровней. Традиционно, процессоры конкурентов выделялись высокой скоростью работы с памятью, однако на этот раз результаты в Мб/с таковы:

Тут меня постигло небольшое разочарование, так как я ожидал более высоких результатов от K6. Однако не стоит расстраиваться, так как с реальной производительностью эти цифры связаны не шибко.

Разгон

Поклонники и поклонницы процессоров Intel могут заявить, что Pentium разгоняется лучше. Однако мои наблюдения это не подтвердили. Оба экземпляра (рассчитанные на 200 МГц), имеющиеся у меня, без проблем разогнались до 262.5 МГц, но не более. Что касается теплоотвода, то процессор K6 греется сильнее Pentiumа, но и сохраняет работоспособность при более высокой температуре.

Совместимость

В заключении хотелось бы отметить, что проблемы с неработоспособностью ряда приложений, которые были присущи процессору AMD K5, у процессора AMD K6 не наблюдались. Все базовое и офисное программное обеспечение выполнялось без ошибок и сбоев.

Резюме

Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод, что "все продукты хороши, выбирай на вкус". К6 предоставляет пользователям более выгодно вложить свои деньги, в то время как Pentium придется по вкусу людям, стремящимся к более высокой производительности и любящим раскрученные торговые марки. Так что выбор за Вами.

Другие процессорные тесты

Сравнение процессоров IDT C6 200Mhz, Cyrix 6x86MX-PR200 и Intel Pentium MMX 200Mhz

Недавнее приобретение компании Cyrix корпорацией National Semiconductor может усилить ее позиции, исключив зависимость от внешних изготовителей микросхем. (В настоящее время все микросхемы Cyrix изготавливаются на заводах IBM Microelectronics). На производственных предприятиях National несколько отсталая технология, но эта компания быстро движется в направлении наращивания своего потенциала. National планирует сконцентрировать усилия, в частности, на создании высоко интегрированных устройств "ПК на кристалле", продвинув на шаг вперед концепцию Cyrix MediaGX.

Cyrix 6x86 стал первым Pentium-совместимым процессором, появившимся на рынке. После обычной задержки, вызванной техническими и производственными трудностями, 6x86 принимали медленно, так как Cyrix назначила слишком высокую цену - ошибочно полагая, что так как по производительности ее микросхема сопоставима с процессором Intel, ее цена может быть такой же. Когда Cyrix изменила свои позиции, и стала предлагать дешевую альтернативу Intel, объемы продаж значительно возросли.

Когда большая часть рынка переместилась в направлении ММХ, Cyrix полностью перешла на производство новых кристаллов 6x86MX. Это производные от 6x86, дополненные инструкциями ММХ, с несколько усовершенствованным устройством с плавающей запятой, вчетверо увеличенным кэшем первого уровня (общий объем 64 Кбайт) и улучшенной схемой управления памятью.

Архитектура 6x86 в основном осталась старой - с двухконвейерной схемой, как у Pentium, но более гибкая. Intel Pentium II и AMD K6 применяют более сложный подход, при котором инструкции х86 преобразуются в простые внутренние, которые затем обрабатываются в усовершенствованном ядре процессора, способном выполнять четыре и более инструкции в параллель. Подход Cyrix дает лучшие показатели производительности на тестах Winstone при одной и той же тактовой частоте, но подход Intel и AMD позволяет достигать более высоких тактовых частот.

В отличие от AMD, Cyrix продолжает в 6x86MX схему обозначений PR. 6x86MX-PR233 работает при тактовой частоте всего 187,5 МГц, тем не менее опережая на тестах Business Winstone Pentium MMX/233 или 200-МГц Pentium Pro как под Windows 95, так и под Windows NT. Этим он и заслужил свое обозначение PR233. На самом деле, в наших испытаниях на тестах Business Winstone 6x86MX-PR233 работал на 10-11% быстрее, чем Pentium MMX/233, хотя в тестах High-End Winstone он был всего на 3% быстрее в конфигурации с 32 Мбайт памяти и значительно отстал в конфигурации с 64 Мбайт памяти. В тестах же Business Winstone он оказался даже наравне с Pentium II 233MHz.

Однако, как и AMD K6, процессор 6x86 отстает по производительности при операциях MMX и FP - при работе с этими функциями он даже медленнее, чем К6. В результате, его производительность при работе с 3D-графикой довольно низка. При эмуляции функций 3D-графики 6x86MX-PR233 продемонстрировал всего 63% от быстродействия Pentium MMX 233MHz. Даже с хорошей графической платой разница оставалась значительной - 27%, что делает модели 6x86MX худшими для приложений этого типа.

6x86MX превосходно работает в AutoCAD, хотя и отстает от Pentium II. В Photoshop он медленнее, чем 233-МГц модели как K6, так и Pentium MMX.

Тестовые программы

Тестировалось на компьютере, построенном на системной плате Abit PX5 rev1.14, 64Mb SDRAM, Diamond Viper v330.

QUAKE v1.08 (for DOS)

На этот раз в мои руки попал процессор Cyrix 6x86MX-PR200, предоставленный фирмой ТехноКом (цена $105.00). На процессоре написано: Cyrix® 6x86MX™-PR200 66MHz Bus 2.5x 2.9V FAN/HEATSINK REQUIRED. Процессор работает на частоте 166MHz (66x2.5) и тебует двойного питания, по PR (Pentium Rating) должен соответствовать производительности Intel Pentium 200MHz. И это верно для целочисленных операций, в операциях с плавающей точкой, он почти в два раза отстает от Pentium. Все было установлено, как написано на процессоре. Результаты моих трудов вы можите видеть в таблице. Новый процессор от Cyrix греется так же сильно как и его предшественники. А вот разгоняется хуже. Уже на частоте 188MHz (75x2.5) начинали проявляться ошибки при работе в Windows'95. Мне удалось разогнать его предшественника до 200MHz, при стандартных 150MHz. Ранее Cyrix активно продвигал системную шину с частотой 75MHz, в новой модели он вернулся на частоту 66MHz. Cyrix, по моему, единственная компания, которая не лицензировала MMX у Intel (лицензионность MMX у IDT C6 выясняется). Cyrix заявляет, что его MMX команды полностью совместимы с MMX командами от Intel, но на сколько это соответствует истине сказать пока трудно.

IDT С6 поддерживает умножение на 2, 3 и 4. Стандартная частота шины 66 MHz. Ему не нужно двойное питание. Он очень плохо разгоняется. При выставлении частоты 225Mhz (75x3), вместо стандартной 200Mhz (66x3), приводило к постоянным сбоям Windows'95. Pentium на частоте 225Mhz великолепно работал. Цена IDT С6 в Московсой фирме "ТехноКом", которая любезно предоставила его для тестирования, состовляет $105.00. Процессор завезен в Москву небольшой партией, и при более крупных поставках его цена должна снизиться. На данный момент за эту цену лучше приобрести Cyrix 6x86MX-PR200 в фирме ТехноКом. Единственное приемущество IDT C6 это то, что ему не требуется двойное питание, по этому он хорошо подходит для модернизации старых систем.

Производительность материнских плат на чипсете i430TX с памятью более 64 Мбайт

Большинство людей, работающих в данный момент на компьютере типа PC, имеют процессор Pentium и материнскую плату на базе чипсета Intel 430 TX. Этот чипсет завоевал огромную популярность у пользователей и почти никто не задумывается о его недостатках, главный из которых - кешируемость только 64 Мбайт памяти. Это значит, что при использовании больших объемов оперативной памяти, при обращении к адресам, лежащим выше 64М данные будут черпаться не из быстродействующего кеша, а непосредственно из памяти. Естественно, это замедлит работу приложений.

Мы решили попытаться оценить это замедление и протестировали производительность системы на базе чипсета Intel 430 TX при работе с 64 и 96 Мбайтами оперативной памяти. Для измерения производительности был выбран популярный тест ZD WinBench 97, который моделирует работу реальных офисных и high-end приложений. При тестировании были использованы комплектующие: материнская плата Asus TX97, 32 Мбайтные модули SDRAM Hyundai, процессор Intel Pentium 200 MMX, жесткий диск Quantum Fireball ST 2.1 Гб и видеоконтроллер на базе микросхемы Virge DX c 4 Мб EDO RAM. Тестирование проводилось под операционной системой Windows 95 OSR2 с установленными драйверами Bus Mastering от Intel.

Как нетрудно заметить, наблюдается значительное снижение скорости работы по всем характеристикам. Но следует отметить, что такое положение вещей наблюдается в случае, когда имеющегося объема памяти заведомо хватает для работы приложений. Естественно, работа без кеширования все-равно быстрее, чем свапование на жесткий диск. Поэтому при работе с большими объемами данных применять больше чем 64 Мбайта можно. Хотя гораздо лучше использовать чипсеты, которые не обладают таким недостатком, например VIA Apollo VP-3.

Тестирование чипсетов Intel 440BX и Intel 440LX

Вот и появились, наконец, материнские платы на чипсете Intel 440BX, первом Pentium II-чипсете, поддерживающем шину 100 Мгц. Такие платы представили одновременно многие производители, так как Intel предоставил свою разработку задолго до ее официального объявления. Нам же в руки попала материнская плата ASUS P2B, на основании которой мы и проводили тестирование нового набора микросхем.

Спецификация представленной материнской платы следующая:

ASUS P2B

Целью наших тестов являлось установить, насколько производительность платы на чипсете 440BX отличается от производительности платы на чипсете 440LX, а также выяснить эффективность использования 100-мегагерцовой шины. Подробное описание особенностей чипспета 440BX приведено здесь. При тестировании, помимо материнской плат ASUS P2B (i440BX) и ASUS P2L97 (i440LX), использовались 64 Мбайта памяти SDRAM 10ns Hyundai, жесткий диск Maxtor DiamondMax объема 1.6 Гбайта, видеокарта ASUS 3DExplorer AGP-V3000 с 4 Мбайтами памяти, а также процессоры Pentium II. Все тесты выполнялись под управлением операционной системы Windows 95 с установленными драйверами Bus Mastering, которые, кстати, остались еще от предыдущего чипсета, так как в 440BX входит тот же контроллер PIIX4. Никаких новых или особенных драйверов материнская плата на новом чипсете не потребовала.

Память

Конфигурирование памяти для чипсета BX несколько отличается. Это связано с тем, что память с этим чипсетом работает на частоте 100 МГц. То, что говорил Intel по поводу необходимости применения памяти PC100 при этой внешней частоте - неправда. Даже использование SPD отключается вручную из Setup, что позволяет провести ручное управление циклами задержок. Все попробованные нами модули работали на частоте 100 МГц без проблем, среди них все были 10-наносекундные, с SPD и без, причем на BX-плате работали даже модули, сбоящие при использовании на 100-мегагерцовых Socket-7 платах. Так что опасаться проблем с памятью не стоит.

Результаты тестов

BX против LX

Производительность представленных плат измерялась тестами WinBench98 и WinStone98, которые запускались в разрешении 1024x768x16bit. В этих тестах в платы устанавливался процессор Intel Pentium II, работающий на частоте 233 МГц. В обоих случаях эта частота достигалась при установке внешней частоты 66 МГц и умножения на 3.5.

Результаты:

Как мы видим, плата на 440BX показала даже более низкие результаты, чем плата на 440LX. Это скорее всего связно не с проблемами чипсета, который во многом повторяет своего предшественника, и вряд ли является более медленным, а с недоработанностью BIOS (кстати, версии 1.0) и самой платы. Единственное, что можно сказать наверняка, это то, что чипсет 440BX по быстродействию находится на уровне 440LX.

66 МГц против 100 МГц

Во второй части тестов мы решили выяснить, какой прирост производительности можно получить, пользуясь 100-мегагерцовой шиной. Для этого проводилось тестирование материнской платы ASUS P2B на наборе микросхем 440BX тестом WinStone98. При этом применялся процессор Pentium II, работающий на частоте 300 МГц. Эта частота выставлялась как 66х4.5 и как 100х3.

Результаты получились следующие:

Из таблицы видно, что прирост производительности при использовании шины 100 МГц всего 4%. Важно еще иметь в виду, что при установке частоты процессора менее 300 МГц, нельзя использовать 100-мегагерцовую шину, так как в этом случае не работает кеш L2. С чем это связано -неизвестно, однако факт остается фактом.

Из тестов можно сделать вывод, что если не использовать новые процессоры Pentium II 350 и 400 МГц, то стремиться к приобретению чипсета 440BX, в общем-то, незачем. Это, в общем-то, неудивительно. Единственное, что приносит выигрыш при использовании шины 100 МГц на 440BX, это - скорость обращения к памяти. Но на пути от процессора к памяти стоит еще и L2 кеш, скорость работы которого от частоты системной шины не зависит.

Разгон

Возможности для разгона у плат на BX и LX аналогичные, частоты на системной шине, на PCI и AGP приведены в таблице ниже.

Наши же испытания показали, что процессоры разгоняются на обоих протестированных платах совершенно одинаково.

Заключительные замечания

Что касается совместимости, то с ней проблем нет, так как чипсет 440BX - это почти 440LX. Ну а покупать BX, на наш взгляд, пока смысла особого нет, так что сразу он видимых преимуществ не даст, а денег стоит больше.

Давно ожидаемая шина 100 МГц не дает видимых преимуществ ввиду того, что работа кеша второго уровня не зависит от внешней частоты. Поэтому гораздо резоннее наращивать частоты системной шины на Socket-7 материнских платах.

Сравнение скорости работы систем с EDO RAM и SDRAM

Многие пользователи PC в настоящее время решают вопрос о необходимости смены EDO RAM, установленной в системе, на SDRAM, которая в настоящее время является более популярной. Рассмотрим плюсы и минусы такого перехода.

SDRAM в настоящий момент, безусловно, является более перспективной хотя бы за счет того, что ее поддерживают все новые чипсеты. А так как чипы SDRAM устанавливаются обычно на модулях DIMM, разъемы под которые устанавливаются на материнских платах чаще, чем разъемы под SIMM, применение EDO, выпускаемой в модулях SIMM, становится все более затруднительным.

Однако не все так просто. Во-первых, применяемые в настоящее время модули SDRAM, не будут работать с чипсетом 440BX и будут иметь проблемы с 440LX, в силу того, что ими не поддерживается спецификация Intel SPD. Во-вторых, память типа SDRAM не применяется в системах с процессором Pentium Pro, являющимся лучшим в серверных применениях.

Cтарая память типа EDO может быть применена в настоящее время практически во всех системах, имеющих разъемы под SIMM. Скорость работы EDO RAM не намного ниже, чем у SDRAM. Теоретически она отличается лишь временем передачи второго и последующих двойных слов, идущих подряд, что встречается не так уж и часто. Единственный крупный плюс в пользу SDRAM, это то, что она рассчитана на работу на более высоких внешних частотах - до 100 MHz.

Нами была протестирована скорость работы системы с памятью типа EDO и SDRAM на базе материнской платы Asus TX97-E, процессора Intel Pentium 200 MMX, разогнанного до 225 MHz, винчестера Quantum Fireball ST 2.1 Gb и видеокарты Virge/DX 4 Mb EDO. В системе просто заменялись модули памяти. При этом были получены следующие результаты:

Как можно заметить, производительность системы с различными типами памятьи практически не отличается. Учитывая тот факт, что стоимость различных типов памяти одинакова в силу технологии ее производства, можно сделать вывод о том, что менять в настоящее время EDO RAM на SDRAM не целесообразно. Лучше это сделать впоследствии, когда появится память с поддержкой Intel SPD. А приобретая новую систему, естественно лучше взять SDRAM, как более новую технологию.

Соответствие внешних частот, временных задержек и времени доступа для различных типов памяти

Нижеследующие таблицы содержат значения требуемого времени доступа к RAM для различных внешних частот и временных задержек (wait state), а также фактические документированные характеристики чипов памяти. Приведены теоретические измышления, на практике все может отличаться как в лучшую, так и в худшую сторону.

Для SDRAM: tAA = (CL-1)*(Период таймера) + tAC + tSU
tSetUp = 3 ns
tRAC = (2*CL-1)*(Период таймера) + tAC

Рассмотрение таблиц показывает преимущества 7–1–1–1 SDRAM. A "–10" (100 MHz) SDRAM работает чуть быстрее, чем "–60" асинхронная память.

Заметьте, что у SDRAM "–10" существует эквивалент. У SDRAM tRAC 58ns при CL3–100MHz, а 54ns при CL2–66MHz на 4ns быстрее. У SDRAM tAA при CL3–100MHz на 4ns медленней, чем CL2-66MHz!

SDRAM "–10" работающая с CL3 (7–1–1–1) может не работать при CL2 (5–1–1–1)!

Системные циклы задержки

Та жа информация, что и выше, но представлена в другой форме. По этой таблице можно определить, какие установки циклов ожидания необходимы для конкретной памяти.

X-Y-Y-Y — Циклы нормальных временных задержек.

X-Y-Y-Y — Минимальные задержки.

X-Y-Y-Y — Неправильные, но возможно рабочие задержки. Работа памяти в этих режимах не гарантируется.

* — Использование этих временных задержек возможно при грамотном дизайне модуля памяти.

При составлении этой таблицы мы руководствовались следующими принципами:

– Первое число должно обеспечивать задержку больше чем tRAC, плюс один цикл на установку адреса.

– Установка последующих адресов производится во время ожидания tRAC. (То есть установка второго адреса проходит незаметно и не требует дополнительных задержек)

– Тайминги, соответствующие остальным числам не могут превышать tPC.

Контроллер ы UltraWideSCSI

Сегодня на рынке представлено более одного контроллера и при приобретении возникает проблема выбора. Для начала необходимо определиться нужен ли интегрированный в материнскую плату контроллер или в виде платы расширения. Преимущества одного варианта являются недостатками другого. Напимер: стоимость, удобство модернизации, занимаемое место (слот). С другой стороны все, что подходит под определение UltraWideSCSI по возможностям очень похоже. Здесь в основном представлено сравнение контроллеров по скорости. Ожидалось, что главное отличие будет в результатах тестов на загрузку процессора и максимальной скорости передачи.

Конфигурация:

CPU iPII-262 (75x3.5), MB ASUS P2L97-S (BIOS: #401A0-0105s), 64MB SDRAM, HDD WDE4360-07 UltraWide SCSI 4.3G. Windows95 OSR2PE.

Контроллеры:

– Adaptec AIC 7880 — интегрированный на материнскую плату. Аналог платы Adaptec 2940UW.

– Tekram DC–390F — PCI UltraWide SCSI контроллер на SYM 53C875.

(недавно Adaptec купил SymBios Logic и результаты этого слияния для пользователей предсказать трудно)

Сложно найти отличие в их возможностях: загрузка с любого SCSI ID/LUN, загрузка с CD, поддержка SCAM, установка параметров устройств, flash BIOS (у DC–390F стоит микросхема flash и есть программа для прошивки, а Adaptec BIOS можно легко вписать в BIOS материнской платы). Поддержка драйверами есть для большинства ОС у обоих (я честно пробовал минут пять вспомнить не очень экзотическую ОС, в которой они не заработают, но не смог). Поэтому и была поставлена цель найти существенное отличие в скорости.

Замечание: при всех тестах кеш самого жесткого диска на запись был выключен (самый простой способ определить это - посмотреть на результаты чтение/запись по hddspeed). Это заводская установка для данного диска. Исправить положение можно с помощью утилиты ASPI-WCE или более интересной программы Adaptec EZ SCSI. При этом большинство тестов на запись показывают более высокие результаты, но соотношение между контроллерами остается аналогичным. Вероятно запрещение этого кеша помогает добиться более высоких результатов при работе в WindowsNT/Netware с их собственными програмными кешами.

Тест первый: WinBench97

Результаты многих тестов совпадают полностью, похоже, что тесты диска не зависят от контроллера. Кажется немного странным, что WDE по некоторым тестам выигрывает у очень быстрого диска Seagate Cheetach. Отсюда можно сделать вывод, что Winbench возможно слишком комплексный тест и к его результатам нужно относиться внимательно.

Тест второй: HDDSPEED 1.9

Замечания HDDSPEED. Кажется неправильным, что время доступа диска может зависеть от контроллера, однако тест показывает это. Отметим, что на обоих контроллерах скорость вращения диска все-таки осталась постоянной - 7200 RPM. Кстати для SCSI этот параметр можно узнать програмно (не посчитать) просто спросив у диска (как ide_info для IDE дисков).

Выводы:

1. скорость скорее определяется жестким диском, чем контроллером

2. для контроллера важнее правильные драйвера и хорошая поддержка производителем

3. у интегрированных контроллеров главное преимущество — цена, а у плат расширения — гибкость при модернизации

4. если не торопиться, можно правильно установить любой контроллер

5. при покупке контроллера нужно четко знать, что же Вы покупаете, что–бы потом не пытаться добиться от него того, что он не умеет. При этом важнее информация производителя и хороших друзей, нежели продавца

6. большинство «больших» тестов вполне отражают быстродействие системы и позволяют сравнивать как диски, так и контроллеры

Тестирование современных жестких дисков

В настоящее время на рынке имеется огромное множество жестких дисков от различных производителей. Эти жесткие диски отличаются как объемом (от 1Гб до 12Гб), так и ценой. В тестовой лаборатории «Свега+» было проведено тестирование наиболее распространенных моделей винчестеров с целью сравнить как их технические характеристики, так и производительность.

Тесты

– WinBench 98: Business Disk WinMark - оценка производительности винчестера при работе с Business приложениями в среде Windows 95 (98) (текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных и т.д.)

– WinBench 98: Hi-End Disk WinMark - оценка производительности винчестера при работе с Hi-End приложениями в среде Windows 95 (98) (системы проектирования, языки программирования и т.д.)

– HDDSpeed – тест, наиболее реально отражающий производительность жесткого диска.

– CheckIt – стандартный тест, подсчитывающий времена доступа и скорость чтения (среднюю).

– Norton Utilities 3.0: SysInfo - стандартный тест скорость чтения данных с жесткого диска в среде Windows 95 (98).

Важнейшие характеристики винчестера, влияющие на показатель производительности

– Disk Rotation Speed – скорость вращения поверхностей жесткого диска

– Average Access Time – среднее время доступа к случайному сектору на диске

– Linear Read Speed – скорость линейного чтения данных с диска

– Buffer Size – размер буфера диска

Конфигурация тестового компьютера

– MB: SuperMicro P6SLA 440LX

– CPU: Intel Pentium-II 233MHz

– RAM: 64Mb SDRAM

– Video: Diamond Viper 330 PCI

В качестве операционной системы была выбрана Windows'98 beta 3, т.к. в ней имеется встроенная поддержка IDE Bus Master.

Все винчестеры подключались как Secondary Master. Primary Master с установленным ПО был жесткий диск Quantum Fireball ST 4.3Gb.

В таблице представлены технические характеристики тестируемых винчестеров.

Комментарии к таблице:

– RPM (Rotations Per Minute) — скорость вращения диска (об/мин) — чем больше, тем лучше

– P Mng (Power Management) — реализуется ли в накопителе функция сбережения энергии.

– Ток — максимальный потребляемый ток (чем он меньше, тем меньше винчестер греется)

– Объем — реальный объем диска в Мб (1Мб = 1024Кб = 1048576 байт)

– SMART — имеется ли поддержка технологии S.M.A.R.T. (технология самотестирования и анализа состояния жесткого диска. Атрибуты S.M.A.R.T. соответствуют различным рабочим характеристикам накопителя и когда значение атрибута снижается ниже некого установленного производителем порога, то возможен отказ накопителя. Технология S.M.A.R.T. позволяет предупредить эти отказы)

Результаты тестирования

Примечание: не тест. — не тестировался

WinBench 98: Business & Hi–End Disk — программа запускает набор приложений под Windows 95 и засекает время выполнения каждого приложения. В итоге подсчитывается скорость чтения/записи данных каждым приложением. Результатом теста WinBench 98: Disk Winmark является скорость передачи данных в Кб/c.

HDDSpeed 2.0: Index — на основе измеренных характеристик вычисляется индекс скорости жесткого диска (чем он больше, тем больше производительность винчестера при работе с реальными приложениями).

Av seek (Average seek time) — среднее время доступа к случайному сектору на диске. Этот важный параметр характеризует скорость поиска информации и отражает реальное быстродействие винчестера при чтении фрагментированных файлов, при параллельном использовании диска несколькими задачами в многозадачной операционной системе.

T–T seek (Track to Track Seek Time) — среднее время перехода головок на соседнюю дорожку.

Av.L.Sp. (Average Linear Read Speed) — средняя скорость линейного чте­ния/записи данных. Является важной характеристикой скорости жесткого диска. Отражает производительность мультимедийных приложений при чтении/записи больших непрерывных файлов, записи оцифрованного видео в реальном времени.

Rnd. read (Random Read Speed) — скорость чтения случайно разбросанных по всему диску блоков размером от 0.5Кб до 64Кб. Фактически это наихудшая скорость, которую может показать накопитель при чтении/записи случайно расположенных мелких файлов.

Quantum: на сегодняшний день винчестеры Quantum SE являются самыми быстрыми IDE накопителями. Единственным их недостатком является то, что они довольно сильно шумят и сильно греются.

Seagate: видно явное отставание в производительности накопителей Seagate серии Medalist. Связано это с низкой скоростью вращения диска (4500 оборотов в минуту). Накопители серии Medalist Pro имеют скорость вращения 5400 оборотов в минуту и, как и следовало ожидать, показали большую производительность. Недавно компания Seagate объявила о выпуске IDE накопителей со скоростью вращения 7000 оборотов в минуту, появления которых мы с нетерпением ждем.

Fujitsu: среди всех протестированных винчестеров они являются самыми тихими и они меньше всего греются. Жесткие диски последней серии (3.2Гб и 4.3Гб) показали очень хорошие результаты по производительности.

Western Digital: просто очень хорошие винчестеры. Они показали отличные результаты по тестам (особенно модели 2.1Гб, 5.1Гб, 6.4Гб), они мало греются и тихо работают.

Лучшие жёсткие диски IDE

Speed Index Top 10

Average Linear Read Speed Top 10

Average Access Time Top 10

* - Cняты с пpоизводства.

Лучшие жёсткие диски SCSI

Speed Index Top 10

Average Linear Read Speed Top 10

Average Access Time Top 10

* - Cняты с пpоизводства.

Спецификации жестких дисков