Cовременный компьютер
 Скачать 160.5 Kb.
|
|
ЖЕСТКИЕ ДИСКИ Большая часть жестких дисков, представленных на мировом рынке, выпускается специализированными фирмами — Quantum, Seagate, Conner, Western Digital, Maxtor и некоторыми другими Жесткие диски с интерфейсом IDE Жесткая конкуренция и особая важность в этих условиях ценового фактора требуют от производителей массовой продукции использования самых современных технологических достижений. За счет применения записи с высокой плотностью (400 Mbit на квадратный дюйм) стандартное значение емкости, приходящейся на один диск (носитель), достигло 540 MB. Это позволяет уменьшить не только количество дисков, но и магнитных головок и других элементов, а значит снизить цену и повысить надежность. При применении таких дисков линейка выпускаемых моделей по емкости выглядит следующим образом: 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB и т. д. Практически все ведущие производители переходят на выпуск моделей с такой плотностью записи, которая уже находится на пределе возможностей стандартной технологии, основанной на применении тон-копленочных магнитных головок. Радикальное средство — переход на магниторезистивные головки — является для большинства фирм довольно дорогостоящим, так как технологией их массового производства обладают только IBM и Fujitsu. Поэтому начинают применяться некоторые другие решения. Так, фирма Maxtor в новых моделях cepиях Durarigo (540 MB, 1 GB и 1.6 GB) начала применять особую технологию Proximity recording с псевдо-контактирующей магнитной головкой Tripad (тонкопленочной) и алмазоподобным углеродным покрытием носителя. Головка находится на очень близком расстоянии от диска , а в отдельных случаях может даже касаться его поверхности, что не приводят, однако, к. повреждению магнитного слоя, защищенного прочным покрытием. Maxtor, а также некоторые другие фирмы рассматривают эту технологию как более дешевую альтернативу магниторезистивным головкам и PRML для плотностей записи до 1000 Mbit на квадратный дюйм Интерфейс Enhanced IDE, ставший основным для массовой продукции, несмотря на очень хорошие скорости передачи, все же уступает интерфейсу SCSI по возможностям, особенно в многозадачных средах. Ситуация, возможно, улучшится с принятием спецификации АТА-3, в которой, по предварительным данным, будут дополнения (command overlapping and queuing, predictive failure analysis bit и некоторые другие), позволяющие в некоторой степени приблизиться к SCSI как по эффективности отработки запросов, так и по контролю за целостностью данных Жесткие диски с интерфейсом SCSI Если 90% жестких дисков, устанавливаемых в персональные компьютеры, имеют интерфейс Enhanced IDE, и только 10% — SCSI, то для компьютеров, используемых в качестве серверов, доля SCSI увеличивается до 90%. Интерфейс SCSI обеспечивает большие преимущества при работе в многозадачном режиме, поэтому, несмотря на более высокую цену по сравнению с IDE, доля SCSI жестких дисков будет увеличиваться и для персональных компьютеров. На нижнем краю диапазона выпускаемых дисков находятся модели, использующие ту же механику, что и соответствующие диски Enhanced IDE. Соответственно, они обладают такими же параметрами. Благодаря невысокой цене и хорошей производительности, область их применения очень широка, начиная от персональных компьютеров. Большая же часть продукции имеет повышенную емкость и ориентирована на достижение самого высокого уровня производительности. Поэтому использование передовых технологий — магниторезистивных головок и PRML (применяются во всех моделях IBM и Fujitsu и некоторых моделях других фирм) и усовершенствованных интерфейсов — приобретает первостепенное значение. Такие диски обладают самыми высокими параметрами — при емкости 4-8 GB (IBM довела емкость 3.5" моделей до 20 GB) они имеют кэш-память 512-1024 KB, скорость вращения 7200 об/мин и среднее время поиска меньше 10 ms. В некоторых случаях лимитирующим фактором становится быстродействие интерфейса, поэтому кроме стандартного Fast SCSI-2 со скоростью передачи 10 MB/s применяются также Fast Wide SCSI-2 (SCSI-3) на 20 MB/s, Ultra SCSI (40 MB/s) Жесткие диски для аудио и видео Развитие multimedia вызвало значительный интерес к так называемым аудио/видео жестким дискам как со стороны потребителей, так и производителей. Обычные диски оптимизированы для быстрого доступа и быстрой передачи относительно небольших блоков информации, т. е, для максимального количества операций ввода/вывода в единицу времени. Для работы со звуком и видео должна обеспечиваться, наоборот, непрерывная передача информации в течение достаточно длительного времени с практически постоянной скоростью, как в случае с магнитной лентой. Обычные диски из-за периодической процедуры термической калибровки и повторного чтения в случае возникновения ошибок допускают перерывы в передаче информации на время, достигающее сотен миллисекунд, что приводит к неприятным последствиям при воспроизведении изображения и звука. Реально встречающиеся перерывы можно неитрализовать с помощью кэш-памяти очень большого объема, но это дорогостоящее решение. Первые специализированные диски для аудио и видео выпустила фирма Micropоlis. В настоящее время соответствующими возможностями начинают оснащать свои изделия большинство ведущих производителей — IBM, Fujitsu, Seagate, Quantum В дисках новой конструкции проблемы, связанные с термической калибровкой решаются относительно легко, так как сервоинформация хранится не на отдельной выделенной поверхности. а распределена по рабочим поверхностям. Требуется только модификация встроенного контроллера для оптимизации процедуры термической калибровки. На уровне контроллера оптимизируется и процедура коррекции ошибок. Поэтому на основе одной и той же механики можно создавать и обычные и аудио/видео жесткие диски. Такой подход позволяет выпускать комбинированные (т. е. переключаемые) диски без особых дополнительных затрат Разные фирмы применяют отличающиеся подходы к производству аудио/видео дисков. Так, пионер в этой области фирма Micropolis выделила их в отдельное производство. Seagate ориентируется на комбинированные диски, которые можно применять как для аудио/видео, так и в обычном режиме. Это некоторые модели серии Decathlon с ин-герфеисом как SCSI, -так и Fast ATA (Enhanced ide) Для аудио/видео жестких дисков важным параметром является гарантированная скорость передачи информации. Для первых дисков фирмы Micropоlis она составляла 2.9 MB/s, у современных моделей Gold Line увеличена до 4 MB/s. IBM для своих дисков Ultrastar AV гарантирует 5 MB/s Жесткие диски 2.5" и 1.8" Ориентированные изначально на мобильные применения, миниатюрные жесткие диски значительно усовкршенствовались и не уступают моделям для настольных конструкций. Жесткие диски в стандарте PCMCIA с форм-фактором 1.8" не смогли занять место штатных устройств массовой памяти для компьютеров типа notebook и laptop, на которое они вполне обоснованно претендовали. Поэтому объемы их выпуска ограничены, и они в основном применятся для обмена информацией и для индивидуальной работы с какими-либо данными. При постоянно растущих требованиях к емкости дисков оказалось невозможным обеспечить приемлемый уровень цен при применении столь сложной -технологии, поэтому функции миниатюрных устройств массовой памяти в основном возлагаются на модели с форм-фактором 2.5", максимальная емкость которых превышает уже 1 GB. Фирме Maxtor, лидеру в производстве сверхминиатюрных изделий, удалось перенести know how, разработанное для 1.8" жестких дисков MobileMax, на 2.5" модели, что позволило выйти сразу на уровень максимально достигнутой емкости при меньших, чем у других фирм размерах. Жесткие диски серии Laramie с интерфейсом Enhanced IDE при толщине всего 12.5 мм имеют емкость 837 MB, 1GB и 1.34 GB. В них применена технология proximity recording и контроллер на базе сигнального процессора Fujitsu производит 2.5" диски серий Hornet 5 и 6, в которых применяются магниторезистивные головки и PRML. Емкость дисков составляет 508 MB, 768 MB и 1 GB, интерфейсы — Enhanced IDE и Fast SCSI-2. Диски обладают высокой производительностью и малым потреблением энергии. Модели с интерфейсом SCSI предназначены не только для применения в notebook фирмы Apple, но могут использоваться и в настольных компьютерах, а также для создания компактных и надежных RAID-массивов Надежность Как для самых емких и производительных жестких дисков с интерфейсом SCSI, так и для массовых моделей Enhanced IDE, важнейшим параметром остается надежность. Современные диски обладают очень высокой надежностью, время наработки на отказ у некоторых моделей достигает 1 000 000 часов. Однако не следует забывать, что надежность, оцененная по MTBF (Mean Time Between Failure), — это понятие общее и статистическое, а перед пользователем стоит задача, как перевести его в конкретное и индивидуальное. Традиционные подходы к повышению надежности хранения данных широко известны — это резервное копирование и применение массивов из нескольких дисков (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). Несколько слов о RAID. Это решение, повышающее не тольо надежность, но и производительность, никогда не относилось к разряду дешевых и доступных. Однако сейчас, с уменьшением стоимости SCSI жестких дисков, массивы начинают предлагаться довольно широко, чему способствует также появление относительно дешевых RAID контроллеров (разрабатываются даже и в ближайшее время появятся контроллеры, встроенные в системную плату). Наконец, появился принципиально новый подход, применимый и к индивидуальному диску, — SMART (Self-Monitoring, Analysis аnd Reporting Technology). Он может использоваться практически для любой компьютерной периферии и предлагает наличие- всроенных в устройство средсгв caмодиагностики. SMART предусматривает использование некоторых реализованных на уровне встроенного в жесткий диск контроллера процедур, которые проверяют состояние важнейших частей — двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей, самого контроллера. Эта информация передается в компьютер, который ее анализирует. Возможно также определить "пробег" жесткого диска, число включений/выключений. Совсем недавно Seagate и Quantum также начали применять SMART в своих жестких дисках. Использование SMART, хотя и позволяет довольно подробно контролировать состояние диска, не является панацеей, так как появление некоторых дефектов практически не-возможно предсказать Видеоконтроллеры, акселераторы, видеоускорители Традиционно основные усилия разработчиков графических адаптеров были направлены на повышение разрешений, достигаемых при большой глубине цвета (True Color, т. е. 24 bit или 16.7 млн. цветов), и на ускорение выполнения возможно большего количества графических операций. Все это требуется в первую очередь для профессиональной работы в области графики, анимации, САПР. Некоторые принципиальные моменты, и прежде всего стоимостные, не позволяют продукции, рассчитанной на массового потребителя, развиваться по этому же пути. Да это на данном этапе и не нужно, так как режимы с самыми высокими разрешениями не доступны для большинства находящихся в эксплуатации мониторов. Гораздо важнее обеспечить возможность качественного воспроизведения "живого" видео, которое остается практически единственной областью, пока еще не освоенной основной массой современных компьютеров. До последнего времени сделать это можно было только с помощью дополнительного multimedia оборудования — видео платы или MPEG-проигрывателя. Сейчас появился и другой подход, ставший возможным благодаря возросшей производительности процессоров. Он основан на применении для декодирования изображений не аппаратных, а программных средств в сочетании с некоторыми элементами аппаратной поддержки, встраиваемыми в графические адаптеры. То есть сами адаптеры приобретают функции видео ускорителя (в дополнение к Windows ускорителю) Большинство новых моделей графических адаптеров использует спецификацию DCI-1.0 и относится к разряду Windows и видео-ускорителей. Они на аппаратном уровне реализуют такие операции, как преобразование цветовых пространств, масштабирование, декодирование сжатых изображений. Возможно воспроизведение изображения с дисков Video CD с помощью чисто программных MPEG-1 декодеров (хорошие результаты получаются для процессоров Pentium 90 и выше) Новым моментом является также интеграция графического адаптера с другими устройствами, например, с платой для захвата изображений, аппаратным MPEG-проигрывателем или звуковой платой Chipset Ведущие изготовители chipset для графических адаптеров — фирмы S3, ATI, Cirrus Logic, Trident и другие — предусмотрели в новом поколении своих изделий кроме стандартной Windows акселерации также и ускорение видео операций, причем для последних хорошие результаты получаются даже при использовании стандартной динамической памяти и EDO DRAM. Однако по-прежнему достичь одновременно высоких значений для скорости регенерации, разрешения и глубины цвета удается только при применении двух портовой памяти типа VRAM и WRAM Особого внимания заслуживают chipset фирмы S3 - Vision 868 (для DRAM и EDO DRAM) и Vision 968 (для VRAM). Они имеют 64-разрядную архитектуру и ускоряют многие графические и видео операции (DCI-1.0): bitbit, рисование линий, заполнение прямоугольников, растровые операции, конвертацию цветового пространства (YUV 4:1:1 и 4:2:2, 16-bit, 16.7 млн. цветов — в RGB), билинейное масштабирование, растрирование dithering), сжатие изображения и некоторые другие. Поддерживаются популярные видео кодеки — CinePak, MPEG, Indeo, Motion JPEG. Имеется программное обеспечение для Windows U, Windows 95, Windows NT, OS/2 Warp, Video for Windows, Quicktime for Windows, для декодирования MPEG 64-разрядные chipset ATI Mach264CT фирмы ATI TGU19680 фирмы Trident также ускоряют выполнение видео операций и рассчитаны на разные типы памяти — они поддерживают DRAM и EDO RАМ, VRAM (ATI) и WRAM (Trident) Новые графические адаптеры В большинстве новых моделей применяется chipset с функциями ускорения видео в соответствии с DCI-1.0 и скоростной цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (иногда встроенный в Chipset), обеспечивающий полосу пропускания, достаточную для высоких скоростей регенерации. Предусматривается поддержка режима Plug&Play для монитора с помощью VESA Display Data Channel (DDC 1/2), а также управления энергосбережением VESA Display Power Management Signaling (DPMS). Устанавливаются разъемы VESA Advanced Feature Connector (VAFC). Свойственные системам с DRAM ограничения по скорости регенерации при больших разрешениях и глубине цвета можно преодолеть с помощью оригинальной 192-разрядной архитектуры самого графического адаптера МАГНИТООПТИКА Сейчас все больше пользуются популярностью магнитооптические накопители, использующие сменные носители для записи и хранения информации. Магнитооптика очень универсальна. Она ориентирована на работу с данными большого объема, и потому особую важность приобретают время их обработки и стоимость хранения В 1995 году объем производства магнитооптических накопителей оценивался в 1.1 млн. шт. для 3.5" и 0.5 млн. для 5.25" устройств, а в следующем году произошел значительный рост рынка. Магнитооптика является сравнительно новой и бурно развивающейся технологией, поэтому на рынке, наряду с крупнейшими производителями устройств массовой памяти, достойно представлены и некоторые специализированные фирмы, способные воплощать новаторские решения в продукцию высочайшего качества Накопители 5,2'' Для этих устройств используется одинаковы. В то же время реальное быстродействие в большинстве случаев определяется еще и объемом и эффективностью встроенной кэш-памяти, а также временем поиска. Большинство накопителей на 1.3 GB имеет кэш-память 1 MB, и очень немного моделей — 4 MB. Судить можно по величине максимального времени поиска. Появление следующего поколения накопителей, использующих диски емкостью 2.6 GB, ожидается в ближайшее время, как только будут приняты соответствующие стандарты, которые необходимы, чтобы продукция разных фирм была совместима Но у существующей магнитооптики есть один недостаток – запись осуществляется за два прохода, т.е. она в два раза медленнее считывания. Но скорее всего этот недостаток будет устранен. Однопроходная запись уже была реализована в относительно медленных магнитооптических накопителях системы Mini Disk фирмы Sony (2.5", 140 MB). Создаются первые скоростные устройства, использующие подобную технологию Накопители 3.5" Емкость таких магнитооптических накопителей 230 МВ. Они пользуются все большей популярностью. Такие диски можно использовать для хранения больших объемов информации, для обмена данными в издательском деле, графических приложениях и т. д. В будущем, они возможно будут использованы для хранения историй болезни в медицине. Представьте себе, что у каждого пациента будет свой диск, емкости которого хватит на многие годы, даже если записывать на него графические данные, получаемые при томографических и других современных методах исследования. Сейчас накопители 3.5" уже применяются и в компьютерах типа ноутбук Магнитооптические библиотеки Сейчас для магнитооптических библиотек, использующих 5.25" диски , главное – не увеличение емкости, а новые решения, благодаря которым расширяется область их применения. Эти устройства довольно перспективны, их емкость быстро растет и превышает уже 1000 GB. Такие библиотеки можно использовать для резервного копирования и обеспечения непосредственного доступа в сетевых средах. Фирма Maxoptix предлагает устройства, благодаря которым удается достичь скорости резервного копирования, превышающей 3 GB в час, и в два раза большей скорости восстановления. Идея реализована на базе магнитооптических библиотек MaxLyb, использующих быстродействующие накопители T3-1300 и роботизированные приводы для автоматической смены дисков Современные магнитооптические устройства обладают гораздо более высокой надежностью, чем ленточные (в 5 раз), сами диски имеют большой гарантированный срок хранения (50 лет) и невысокую цену — 10 центов в расчете на 1 MB ПРИВОДЫ CD-ROM В последнее время требуются CD-ROM с высокой скоростью. Причем вопрос перехода на них с менее скоростных решается простым отказом от производства моделей с меньшей скоростью. Таким же образом уже решен и вопрос о применении proprietary IDE интерфейсов (Panasonic, Sony, Mitsumi) — используются только IDE/ATAPI и SCSI. CD-ROM приводы с большой скоростью нужны для качественного проигрывания AVI файлов. Работа с файлами, особенно с учетом очень больших объемов программного обеспечения, поставляемого на CD-ROM, также значительно убыстряется при использовании скоростных моделей Приводы СD-ROM, ставшие уже стандартом комплектации современных компьютеров продолжают совершенствоваться. Реализуется поддержка режима Plug&Play, улучшаются скоростные характеристики. ASPI-совместимый CD-ROM драйвер улучшает передачу непрерывных потоков данных и уменьшает загрузку процессора на 12-35% (в случае SCSI контроллера, использующего обмен через DMA). Это очень важно для видео Скоростные характеристики Сейчас особое внимание уделяется скоростным моделям. В начале 1996 года фирмой Plextor был выпущен первый в мировой практике привод с шестерной скоростью. В продукции Plextor был использован интерфейс SCSI. Но в последнее время часто применяется более дешевый IDE/ATAPI. Важно не только увеличить скорость вращения, но и другие характеристики — время поиска и время доступа – от них так же зависит скорость передачи данных Жесткие диски используют вращение с постоянной скоростью. Среднее время доступа увеличено по сравнению со временем поиска на величину скрытого времени, которое однозначно определяется скоростью вращения и равно половине времени одного оборота диска. Приводы CD-ROM используют постоянную линейную скорость считывания. Скорость вращения диска изменяется в зависимости от расстояния до центра. Из-за этого время доступа увеличивается, т.к. оказывает влияние задержка, которая возникает потому что после перемещения головки требуется еще дополнительное время, чтобы скорость вращения достигла необходимого уровня. Получается, что время доступа зависит от двигателя и сильно варьируется в зависимости от производителя и от модели. А в технических характеристиках часто приводится лишь время поиска, что не позволяет как следует оценить скоростные характеристики модели. При сравнении только по этому параметру модели высокого класса и более простые и дешевые часто выглядят почти одинаково. Однако это не так Форматы В наше время существует большое разнообразие форматов дисков, что вызвано различными типами данных, которые может хранить CD-ROM. Основные стандарты, определяющие типы данных таковы: стандарт на звуковые диски CD-DA; стандарт для хранения текстовой информации и данных ISO 9660; интерактивная Plug&Play CD система (CD-i), предусматривающая поддержку видео, включая MPEG-1, и звука, и рассчитанная на сектор бытовой электроники и видеоигры. Появившийся позднее стандарт ХА (Extended Architecture), также предусмотрел возможности для звука и видео, так что появилась определенная совместимость между CD-ROM и CD-i. ХА включает в себя также и Kodak Photo CD. Есть еще Video CD, содержащие сжатые по стандарту MPEG-1 видеофильмы. Хороший привод CD-ROM должен поддерживать как можно больше из существующих форматов дисков, а в идеале – все. Большинство приводов CD-ROM совместимы с ХА, так что на них можно, в принципе, воспроизводить Video CD. Однако для нормального воспроизведения необходима поддержка специального режима ХА Mode 2 Form 2, который реализован далеко не на всех устройствах. Лучше иметь непосредственную поддержку CD-i и Video CD УСТРОЙСТВА С МНОГОКРАТНОЙ ЗАПИСЬЮ Устройства CD-R для однократной записи дисков CD-ROM (в разных форматах) уже не редкость. Сейчас они дополнены перезаписываемыми, то есть с возможностью многократной записи на один и тот же носитель Технологией, наиболее подходящей для такого рода устройств, является phase change. Перезаписываемые диски, получившие название CD-E (Erasable), предложила фирма Philips. Диск является логическим продолжением CD-R и CD-ROM. Возможна совместимость по чтению-записи с CD-R и по чтению с CD-ROM. Но здесь не все так просто. Новые и традиционные диски имеют разную отражающую способность, поэтому требуется некоторая модификация приводов CD-ROM, связанная с необходимостью регулировки считывающего лазера. Так что говорить о полной совместимости пока не приходится |