Состав компьютера и основные архитектурные принципы. Страница1 Компьютер
 Скачать 184.79 Kb.
|
|
Страница 1 Компьютер. Абсолютное большинство современных ИТ базируются на использовании компьютеров. Классическое определение: «Компьютер – устройство для ввода, вывода, обработки и хранения информации». Сам термин восходит к первым задачам, которые предполагалось решать: к арифметическим и другим подсчетам. В различное время создавались устройства, позволявшие складывать и, даже, выполнять другие операции. Из известных: абак, Паскалина, арифмометр Лейбница, машина Бэббиджа (проект первого компьютера). В 19 веке появились первые промышленно выпускаемые арифмометры (механические), умеющие складывать, вычитать, умножать и делить. Также в 19 веке появились первые электромеханические счетные устройства (рождение IBM), в которых для ввода были использованы перфокарты, а машины назывались табуляторы. Арифмометры просуществовали до середины 70-х годов 20 века. Эти устройства не являлись компьютерами (но, предшественниками), т.к. работали по заданному алгоритму, выполняя фиксированный набор задач. В 20 веке появлялись все более и более сложные устройства – предшественники компьютеров: электромеханический интегратор (устройство для расчета интеграла функции), устройство для расчета траекторий полета снарядов и т.п. Наконец, в первой половине 20 в. появились программируемые устройства – формально первых компьютеров. Устройства были как аналоговые, так и базирующиеся на 10-й системе. От десятичной системы полностью отказались в пользу двоичной или троичной только в 1945 году. Перед войной был создан первый цифровой компьютер. В основе предвоенных компьютеров были электрические, механические и магнитные элементы машин. Точно установить «первый» компьютер нереально, т.к. встает вопрос квалификации. В истории и делении на поколения компьютеров по элементной базе все предвоенные компьютеры можно отнести к 0-му поколению, т.к. практическая ценность таких программируемых счетно-решающих устройств была незначительной или вообще отсутствовала. Первым поколением считается «ламповое» поколение (компьютеры 0-го поколения использовали для переключения электромеханические реле), а первым компьютером – ENIAC (ЭНИАК), запущенным в 1945 году. Он же был последним, Страница 2 использовавшим десятичную систему. В 1946 г. фон Нейман доказал теорему, согласно которой компьютеры на двоичной или троичной системах будут иметь значительно большую производительность, а также предложил одну из двух возможных архитектур компьютера. Основные положения архитектуры фон Неймана: 1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка команд программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот счетчик (регистр процессора) последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины. (отличие от гарвардской архитектуры) Страница 3 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Таким образом, согласно фон Нейману, компьютер состоит из следующих основных блоков: устройства ввода/вывода информации; памяти компьютера; процессора, состоящего из устройства управления и арифметико-логического устройства. Данная архитектура используется в большинстве современных компьютеров, несмотря на некоторые узкие места архитектуры. В 1947 г. удалось получить физический образец транзистора (полупроводниковый триод: трехконтактное устройство, способное …). В 50-х годах начинается эпоха транзисторного оборудования, в т.ч. и компьютеров. В 50-60 г.г. транзисторы стали основной элементной базой компьютеров – это было второе поколение компьютеров. По сравнению с первым поколением значительно увеличилась производительность, уменьшилось время простоя на обслуживание, упростились условия работы, значительно снизились затраты на обслуживание и энергию. Стали широко использоваться печатные платы. На смену перфокартам и перфолентам стали приходить кассеты магнитных дисков. Появились первые серийные компьютеры, хотя и очень дорогие: мейнфреймы и миникомпьютеры. Удалось запустить двухпроцессорную систему. Страница 4 В 60 г. удалось создать работоспособную интегральную схему (ИС). В компьютерной технике произошло очередное коренное изменение – компьютеры стали создаваться на ИС. Это третье поколение компьютеров. Это улучшило скорость, качество, затраты и энергозатраты, уменьшился размер, упростилось обслуживание. Продолжилось повсеместное внедрение магнитных дисков вместо перфокарт. В архитектуре фон Неймана АЛУ и УУ объединены в центральный процессор. Однако в действительность центральный процессор представлял собой набор модулей (на платах), а не одно устройство. В 1971 году небольшая компания Intel выпустила первый центральный процессор на одной микросхеме для использования в калькуляторах. Этот год считается началом четвертого поколения компьютеров, а устройство стали называть микропроцессором, и, соответственно, компьютер на его основе – микрокомпьютером. Использование микропроцессора, гибких и жестких дисков создало возможности для создания компьютеров, умещающихся на рабочем столе. Помимо этого, возросшая производительность позволила создать компьютер, который работает самостоятельно – имеет все необходимые элементы. Первая попытка была в Rank Xerox в 1973 г. Удалось собрать и запустить персональный компьютер с графическим интерфейсом, жестким диском, мышью. Однако, развития идея не получила (возможно из-за стоимости). Следующими в 1975 году были Стив Возняк по проекту Стива Джобса – они собрали компьютер, который назвали «домашним» (термин персональный появился в 1981 годы в IBM). В 1976 году они выпустили первый промышленный образец и т.д. В 1980 году в гонку включились IBM. Им пришлось создавать свою архитектуру (фон Нейман определил основные принципы, но архитектура гораздо детальнее), т.к. Apple защитили свое устройство патентами. Новая архитектура стала известна как «IBM PC». В начале бума в 70-80 было сформулировано несколько эмпирических законов относительно развития ИТ. Закон Мура (в Intel) гласил, что каждые 18 месяцев будет удваиваться количество элементов (транзисторов) на кристалле микросхемы. Позднее он внес коррективу – каждые 24 месяца. Рост скоростей (частот) выпускаемых процессоров начал замедляться к концу 90-х. Страница 5 Причем, эта тенденция была предсказуема, и производители процессоров стали искать способы увеличения производительности новых моделей. Все идеи были в горизонтальном расширении системы и в объединении систем. Классическим было дорогое решение – многопроцессорные системы (это уже существовало в различных серверных системах и мейнфреймах). Другой способ – конвеиризация в работе процессора дал некоторый прирост производительности. Сравнительно новой была идея создания многоядерных процессоров – увеличение производительности стало существенным. Другая часть решений связана с бурным развитием сетевых технологий: появилась возможность создавать кластеры (логический компьютер, состоящий из нескольких физических, объединенных какой-то связью), интенсивно использовать общие ресурсы через сетевую связь. Сочетание этих факторов дало основание говорить о пятом поколении компьютеров – поколении многопроцессорности и сетевых связей. При этом каких- то принципиальных качественных изменений в элементной базе не произошло, но количественные изменения оказались огромными – появились распределенные вычисления. Ожидаемые изменения в элементной базе – создание компьютеров, в которых роль электрических сигналов буду выполнять сигналы световые уже не предположения. Оптические (или фотонные) компьютеры уже называют шестым поколением. Большинство современных компьютеров используют двоичную логику, остальные – троичную. Большинство используют архитектуру фон Неймана, остальные – гарвардскую (отличие в организации памяти – в гарвардской архитектуре шина и память для команд и для данных разделены). К компьютерам относятся многие современные устройства, которые управляются командами, исполняемыми на микропроцессоре – специализированные компьютерные устройства. По размерам или мощности сечас принято выделять микрокомпьютеры (это обычные компьютеры), серверы (специальные аппаратные сборки для серверных целей), мейнфреймы (стоечные конструкции с интеграцией большого количества элементов – например: 128 Страница 6 центральных процессоров) и суперкомпьютеры (кластерные объединения компьютеров для получения высокой производительности – используются специализированные технологии связи и ПО для объединения). Архитектура (аппаратная платформа) Понятие сложное, можно определить как определенное сочетание: организации физических элементов с целью получения логической схемы физических элементов, которая должна взаимодействовать с центральным элементом – процессором, архитектуры процессора (тип, разрядность, система команд, внутренняя структура, организация работы с памятью, внешними устройствами, прерываниями и пр.), и встроенного программного обеспечения (firmware). Разберем. Компьютер должен уметь получать что-то извне (ввод). Для этого у него есть устройства ввода. Устройства ввода формализуют (превращают в определенные двоичные последовательности – в данные) полученный ввод и сохраняют его в специальной области оперативной памяти (диапазон ввода-вывода устройства). В дальнейшем данные могут быть записаны в постоянную память или могут быть переданы центральному процессору для получения новых данных. Это поверхностная схема. Для ее реализации нужны различные физические элементы, которые создадут логическую схему обработки данных. Помимо такого простого примера существует большое количество операций, которые необходимы для работы компьютера, и для них так же нужны схемотехнические решения. Строится схема логического взаимодействия элементов исходя из свойств центрального процессора (т.е., сначала берется процессор потом придумывается обвязка). Подробная логическая схема организации работы процессора, памяти, устройств ввода-вывода, постоянной памяти и описание технической реализации этой схемы можно считать аппаратной платформой. Устройство системного блока. Основные компоненты и их характеристики Страница 7 Материнская плата. Элементами компьютера являются центральный процессор, оперативная память и внешние устройства. Внешние устройства могут быть физически внешними, а могут быть внешними только по отношению к центральному процессору (формально все устройства для процессора - внешние). Каждое устройство должно управляться централизованно (все, что происходит в системе известно процессору), а также при переходе через устройство данные могут обрабатываться (создаваться новые данные) и меняться (менять формат). Для управления такими устройства используют специальные управляющие устройства, которые называют контроллерами (некоторые процессорами). Подключены все эти контроллеры к локальной шине (это группа проводников, используемых устройствами совместно). Сюда же подключена оперативная память, работой которой управляет контроллер ОЗУ (контроллер ОЗУ является частью центрального процессора). Для своей работы каждое устройство получает некоторое место в оперативной памяти (диапазон ввода-вывода) и через эту область обменивается данными с другими устройствами (через свои контроллеры). В систему могут добавляться новые устройства, для которых к локальной шине уже подключены соответствующие стандартные контроллеры: например, контроллер SATA позволяет подключить к системе жесткий диск или привод оптических дисков; контроллер PCI-E подключен другой стороной к слотам расширения (разъемы для установки дополнительных устройств в виде плат с контактами) – к нему, например, подключается видеокарта (т.е. физически вставляется в слот) (в большинстве систем уже есть подключенная («размазанная») видеокарта с базовым набором функций); наконец, есть контроллеры внешних шин (разъемы снаружи) – LPT, USB, 1394, Thunderbolt, hdmi, displayport, dvi. Степень сложности контроллеров различная и определяется функциями. Но все они уже есть в системе, подобраны, согласованы в параметрах работы и изменяться не будут. Такое положение привело к решению смонтировать все эти устройства на единой печатной плате и соединить проводниками, а также прочие устройства, которые могут присутствовать в той или иной схеме. Плата называется главной или материнской. На ней находятся разъемы для подключаемых устройств внутри компьютера и разъемы для подключения снаружи, впаянные Страница 8 микросхемы различных устройств (контроллеры). Помимо этого, в системе (тоже на плате) есть важный элемент, который выполняет роль арбитра синхронизации – кварцевый генератор импульсов. Он обеспечивает задание частоты для работы всех устройств и для приема-передачи между устройствами, т.е. генерирует чрезвычайно постоянную частоту (т.е. не меняющуюся). На материнской же плате находятся центральный процессор и оперативная память. Обычно они вставляются в специальные разъемы (у процессоров – «сокет»), но бывают и впаянные, как другие элементы. Помимо этого, на материнской плате находится микросхема ПЗУ, в которой записана программа начальной загрузки (самой начальной), настроечная часть ПЗУ, которую называют «BIOS SETUP» и часы, которые ходят всегда (для этого на материнской плате есть батарейка) – т.о., при включении уже есть время и дата. Часть контроллеров (медленных устройств) собраны на одну микросхему, которую называют «южный мост» (раньше был и северный). Такая схема монтажа элементов и у настольных систем, и у мобильных, и у серверных. Помимо элементов компьютера на плате есть ряд обычных электрических устройств для организации электропитания: транзисторы, конденсаторы, резисторы и разъем для подключения блока питания. Материнская плата является самостоятельным элементом. Материнская плата закрепляется в корпусе устройства, при этом есть ряд стандартов, позволяющих механически согласовать корпус и плату. Такие стандарты называются «форм- факторами». Помимо материнской платы в корпусе размещаются и крепятся другие устройства, которые подключаются к материнской плате: жесткие диски, приводы оптических дисков, блок питания, платы («карты») расширения, вентиляторы, планки с дополнительными разъемами. Все элементы жестко крепятся в корпусе. Помимо функции крепления элементов, корпус выполняет важную роль направления охлаждающих воздушных потоков. Существуют мобильные системы, в которых нет ни одного вентилятора, но они являются очень малой частью. В большинстве систем есть 1-2-3-4 вентилятора. Общую вентиляцию корпуса в настольной или серверной системе организует вентилятор блока питания. В помощь ему могут устанавливаться дополнительные корпусные вентиляторы. Большинство центральных процессоров имеют свой Страница 9 вентилятор. В ноутбуках обычно один вентилятор и строго направленный поток воздуха и система радиаторов для охлаждения центрального и видео- процессоров. При неправильной организации потока воздуха через корпус (или при блокировке) элементы могут перегреться и прекратить работать или выйти из строя. Центральный процессор. Должен поддерживаться материнской платой. Для пользовательских систем два производителя: Intel и AMD. На самом деле существует огромное количество процессоров, первое деление на типы – это архитектура набора команд: CISC, RISC, MISC, VLIW. О чем это. Выше была приведена картинка, где показаны некоторые элементы ЦП: АЛУ, УУ. Простейшее объяснение как работает процессор: АЛУ умеет выполнять две базовые операции – сложить два числа и сравнить два числа (правда, и сложение и сравнение подразумевают по несколько вариантов операций). В УУ поступает команда выполнить операцию. УУ проверяет и извлекает из памяти по указанному адресу данные (может два раза), помещает их в специальные ячейки памяти ЦП – регистры – и извлекает и посещает в специальный регистр код операции. Операция выполняется и результат записывается в один из регистров. Следующая операция может начинаться не дожидаясь завершения предыдущей («конвейеризация»). Результат из регистра может быть (следующей операцией) помещен в оперативную память. Это простейший алгоритм. Для работы с дробными числами используются специальные сопроцессоры – FPU (математический сопроцессор). Они входят в состав ЦП как подсистема. При необходимости вычислений с дробными числами задача передается сопроцессору. Простейшие операции можно комбинировать, чтобы выполнять более сложные. Чтобы этого не делать программно каждый раз была придумана система команд процессора. Она присутствует в каждом ЦП и программисты явно или неявно используют эти команды для выполнения вычислений (программ). Набор команд процессора – несколько сот, но конкретно зависит от архитектуры процессора. Если используется небольшое количество длинных команд, в каждую из которых может помещаться несколько операций – это CISC (Complex instruction set computing) – процессоры Power (часть), Страница 10 Motorola 680x0, ранние Intel. Если используется больший набор коротких инструкций (они быстрее выполняются) – это RISC (reduced *) – процессоры MIPS, PowerPC, Alpha, SPARC, часть Intel. Если набор команд чрезвычайно маленький – это MIPS (minimal *) – используются в специализированных устройствах. Набор с очень длинными машинными командами – VLIW (very long instruction word) – Itanium, Эльбрус. Как видно, мир процессоров большой. Современные процессоры от Intel и AMD относят к гибридным (между CISC и RICS) или просто к RISC. Основные характеристики: частота ядра (в процессоре две частоты – частота шины процессора и частота ядра), количество ядер и потоков (для ускорения работы поступающие данные могут разделяться между разными АЛУ – обычно два – это и есть потоки), количество и объем кэшей (бывают кэши первого, второго и, часто, третьего уровней, в кэшах первого и второго уровней есть разделение на кэш команд и кэш данных) – система кэшей (сверхбыстрой памяти) позволяет сохранять и повторно использовать данные или команды, не обращаясь к оперативной памяти (что существенно ускоряет исполнение), разрядность – современные все 64-разрядные, интерфейс (socket LGA 1151v2, например), поддерживаемая память, наличие графического ядра. Из дополнительных: максимальная температура и тепловыделение (для выбора вентилятора), техпроцесс (уровень производства), уровень поддержки PCI Express и другие технологии. Оперативная память. Существуют два типа микросхем памяти: статическая и динамическая. В статической используются элементы, состоящие из нескольких транзисторов (два), в динамической – конденсаторы. Обе памяти называют «произвольного доступа» (RAM) (в отличие от «последовательного»). Статическая быстрее, но потребляет больше энергии сложнее, больше и дороже. Сейчас ее используют для кэш-памяти. Современная динамическая память – DDR (двусторонняя динамическая RAM). Динамическая память прошла длинный путь развития: существует несколько видов которые отличаются, в первую очередь, напряжением питания. Для несовместимости на планке делается в определенном месте прорезь, а в слоте – выступ, которые совместятся только если тип памяти правильный. Основные характеристики: поддержка Страница 11 буферизации (должна быть и в системе иначе память не подходит), поддержка ECC (обычно есть только у серверных сборок – с обычной системой не работает), форм-фактор (DIMM или SODIMM – для ноутбуков), тип памяти (например, DDR-4), частота (эффективная частота в МГц), объем планки (в современных условиях в Гбайтах), латентность (временные задержки при считывании данных со страницы памяти, может быть только одна CL – чем меньше, тем лучше). Блок питания является так же сложным устройством. Он обеспечивает бесперебойное питание материнской платы напряжениями 5В и 12В (с токами до нескольких десятков А). При этом питание чрезвычайно стабильное при нестандартных напряжениях в сети и при скачках напряжения (это поддерживается схемой). Блок питания по мощности должен быть не меньше потребляемой системой. Из других характеристик: вид разъема питания материнской платы, наличие и количество разъемов питания для процессора и других устройств. Дополнительно: наличие терморегулятора. Видеокарта. Обычным устройством вывода компьютера является видеокарта (у серверов может отсутствовать). Она может быть частью процессора, может быть распаяна на материнской плате и может быть отдельной картой расширения. В системе видеокарта формирует выходной видеосигнал для монитора или другого аналогичного устройства. Картой обычно называют именно карту (плату расширения), а встроенные устройства – видеоадаптер и встроенное графическое ядро, однако жесткого деления терминологии нет. Наибольшей функциональностью будут обладать видеокарты. Графический адаптер появился в персональных компьютерах и заменил ЦП на работе по формированию видеовывода. Основой графической подсистемы является графический процессор (ГП). Сейчас осталось три основных производителя графических процессоров: Intel, nVidia, AMD. При этом Intel занимается только интегрированными решениями. Существуют и более мелкие производители, но их сложно встретить на рынке. Прорисовка изображения на экране – это отдельная сложная задача, в которой используется ряд специальных приемов. Особо стоит 3-D графика, в которой на двухмерном экране при помощи перспективы формируется реалистичное изображение. В общем Страница 12 случае видеокарты могут работать в текстовом и графическом режиме. В текстовом режиме генерируется определенная сетка знакомест (например, 80х50 при размере места 8х14 пикселей). В графическом режиме выполняется рендеринг (отрисовка, прорисовка) изображения, а на выходе может потребоваться цифроаналоговое преобразование (если это необходимо для вывода на монитор). Рендеринг может включать ряд специфических операций: расчет координат частей изображения (например, вершин) и новых координат при изображении перемещения, наложение текстур, искажение прозрачности или фактуры в части изображения, наложение различных теней, эффекты прозрачности и отражения, искажение световых потоков, формирование неясного освещения, размытие изображений («не в фокусе»). Эти операции могут потребовать векторного представления сцены с последующей растеризацией или других решений. Такого рода задачи требуют использования компьютера, и видеоподсистема и является «компьютером в компьютере». По крайней мере графический процессор в некоторых задачах не уступает ЦП, а специализированная видеопамять быстрее обычной. Производительность ГП достигается в т.ч. и за счет уменьшения функциональности (специализации), и за счет раздельных потоков команд и данных (гарвардская архитектура). Память может быть и обычная, и специализированная: DDR3, DDR4, GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6. В интегрированных адаптерах (на материнской плате или в процессоре) память берется из общесистемной. Кроме того, некоторые видеокарты могут помимо своей памяти использовать и общесистемную. Основные характеристики: производитель ГП, версия интерфейса (для карт), частота ГП, тип, объем и частота видеопамяти, разрядность шины видеопамяти (может стать узким местом), максимальное поддерживаемое разрешение, потребляемая мощность, система охлаждения. Носители информации. В современном состоянии остались жесткие диски на магнитном принципе, твердотельные диски, переносные диски на микросхемах («флешки») и уходящие из использования оптические диски. Страница 13 Оптические диски. В основе разница в отражении блестящей и матовой точками. Точки создаются либо матричным способом (на производстве), либо выжигаются лазером (RW диски в компьютере приводом). По последовательности развития технологии придумали три типа оптических дисков: CD, DVD, Blu-Ray. Для каждого из них нужен свой привод, либо привод, в котором есть возможность использовать различные длины волн лазера. Емкости: CD 700 Мбайт (первые были 650М); DVD может быть односторонним однослойным (здесь все приставки по 1000) (4,7 Гбайт), односторонним двуслойным (8,5 Гбайт), двусторонним однослойным (9,4 Гбайт), двусторонним двуслойным (17 Гбайт); Blu-ray может быть 25 Гб (однослойный), 50 Гб (двухслойный), 100 Гб (трехслойный) и 128 Гб (четырехслойный). Диски бывают в вариантах только чтение, а для записи: однократная запись, многократная перезапись (R и RW). Доступные интерфейсы подключения приводов: SATA-II, SATA-III, SCSI. Для внешних: FireWire, eSATA, USB, ThunderBolt. SATA отличаются пропускной способностью канала (ну и, конечно, спецификацией). Жесткие диски. Относятся к высокоточной механике: содержат один или несколько дисков на одной оси (вращаются 5400, 7200, 10000 об/мин). Диски покрыты слоем с ферромагнетиком так, что отдельные очень маленькие участки могут сохранять самостоятельно намагниченность. При кодировании используется направление намагниченности в точке (радиальное и тангенциальное). Доступные интерфейсы подключения: SATA-II, SATA-III, SAS. Емкости от нескольких сот Гбайт (производители используют приставки по 1000) до нескольких Тбайт. Вытесняются твердотельными дисками. Для внешних: FireWire, eSATA, USB, ThunderBolt. Твердотельные диски (SSD). В работе дисков используется полупроводниковая электрически перепрограммируемая память (это и есть «флэш-память»). Особенностью является энергонезависимость (в отличие от статической памяти). В устройствах нет подвижных элементов – только микросхемы. Существуют два варианта логики соединения элементов NOR и NAND, отличаются они и физическим размещением транзисторов. Помимо них есть значительно отличающийся и более новый вариант 3D XPoint. Эти три варианта называют типами памяти. В Страница 14 SSD (такое название закрепилось за твердотельными накопителями) используется в основном NAND, реже 3D XPoint (это технология Intel и Micron – стоит дорого). В NAND есть дополнительно деление на виды SLC (single), MLC (multi), TLC (triple), QLC (quad level cell), обозначающие плотность записи. Одинарная плотность самая маленькая, но имеет самый большой срок службы. QLS – четырехбитная ячейка (16 уровней заряда) предоставляет наибольшую плотность записи (и наименьшую удельную стоимость), но имеет наименьшее время наработки на отказ. 3D NAND – модификация NAND, в которой слои с транзисторами собрали вертикально, переложив изоляторами и соединив проводниками (64 и более слоев) – такая сборка позволила получить достаточно долговечную память (почти как SLC), увеличить плотность и уменьшить стоимость. Объемы накопителей от десятков Гбайт до нескольких Тбайт. При монтировании в систему возможно подключение к различным физическим разъемам (называют «форм-фактор») и использовать различные технологии передачи данных между системой (шины разных контроллеров) и устройством (это свойство называют интерфейсом). Форм-фактор определяет способ физического подключения: 2,5”, M2.22xx (xx – 30, 42, 60, 80), PCI-E AIC (add in card). Интерфейсы могут быть: PCI-E x1.X (X – 1, 2, 4, 8), SATA-III, U.2. Независимо от варианта подключения диск может оказаться работающим через PCI-E (самый скоростной интерфейс). Для таких дисков есть специальное обозначение «поддержка NVMe» или просто «NVMe» (этот интерфейс специально разрабатывался для подключения SSD в систему через PCI-E, способ подключения в некоторых случаях позволяет подключать диск именно к этому контроллеру). NAND, в зависимости от типа поддерживает от 1 до 100 тысяч циклов стирания-записи, NOR – от 100000 до 1000000 циклов. Основными недостатками SSD являются высокая стоимость и малый срок службы. «Флэш»-диски являются технологическими родственниками твердотельных – они созданы абсолютно по таким же технологиям. Отличительная особенность – это диски внешние и монтируются к USB (у USB существуют версии 2.0, 3.0, 3.1, 3.2, 4.0 – отличия в скорости и интерфейсе, во всех случаях обратно совместимы). |