Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕСТКИХ ДИСКОВ.
Жесткий диск очень чувствительное к тряскам и ударам устройство и поэтому требует к себе очень внимательного отношения. Любой отказ или неисправность в накопителе может обернуться частичной или полной потерей очень важной и порой бесценной информации. Значительная доля неисправностей в накопителях является следствием непредусмотренных спецификациями механических воздействий на них.
Отказы, возникающие при эксплуатации носителей информации на жестких дисках, могут быть вызваны очень многими причинами, в том числе и производственными дефектами. Внешние механические воздействия, жесткие удары, сотрясения, толчки, являются неявными причинами отказов жестких дисков в 50% случаев. Накопитель в 95% случаев получает ударные механические повреждения именно в те, моменты, когда он находится вне корпуса компьютера.
Одной из частых причин отказов является падение жесткого диска. Падение, даже с очень небольшой высоты, может вызвать внутренние повреждения в накопителе, причем внешне корпус винчестера будет выглядеть безупречно, и на нем не будет следов механического воздействия. Подобные неисправности опасны тем, что они проявят себя позже, постепенно ухудшая параметры накопителя, они несут угрозу хранящимся на накопителе данным. Поэтому только спустя некоторое время пользователи видят на своем накопителе результаты удара о котором даже и не подозревали. Больше всего жесткие диски уязвимы перед механическими воздействиями в тот момент, когда они извлечены из оригинальной упаковки изготовителя, которая специально разработана для защиты накопителя после того, как он покинул заводские пределы. Жесткий диск, установленный в корпус компьютера, в какой-то мере защищен от внешних воздействий, т.к. в большинстве случаев корпус PC поглощает энергию ударного воздействия, и степень воздействия на накопитель может быть значительно снижена. Чаще всего жесткие диски испытывают ударные воздействия в моменты транспортировок от поставщика к потребителю и в процессе его установки в корпус PC недостаточно квалифицированным или плохо осведомленным персоналом. В России ситуация часто усугубляется тем, что партии винчестеров перевозят неподготовленным для этого транспортом, не предусматривая никаких дополнительных мер защиты на случай столкновения автомобиля или просто резкого торможения. Обычно фирмы-продавцы комплектующих, при продаже винчестеров передают их покупателю упакованными в одну единственную электростатическую оболочку. И нет гарантии, что сам продавец, не стукнул нечаянно этот диск, а это очень вероятно (достаточно посмотреть, как с винчестерами обращаются). Сильное ударное воздействие жесткий диск может испытать, если его случайно заденут монтажным инструментом, например отверткой, или стукнут два винчестера между собой, или накопитель получит удар в результате усиленного проталкивания винчестера на его посадочное место в корпусе компьютера. Наиболее пагубными являются удары с большой энергетической силой и короткой длительностью воздействия, (обычно это составляет сотни G за менее чем одну миллисекунду). Ударные воздействия выходящие за пределы «ударостойкости» стандартных накопителей могут вызвать внутри накопителей следующие нежелательные последствия:
• шлепок головок о поверхность диска;
• проскальзывание и смещение дисков в пакете;
• появление люфта в подшипниках.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Выгодно ли ремонтировать системные платы компьютеров и ноутбуков.
Ремонтопригодность системных плат большинство специалистов считают очень низкой, но как показывает практика – это экономически целесообразно, во многих случаях (60-70%) ремонт системной платы дело вполне реальное и, как правило, это не связано с заменой дорогостоящих компонентов. Конечно работы по восстановлению системной платы требуют определенной квалификации и навыков работы с миниатюрными электронными компонентами, специальной и универсальной измерительной и тестовой аппаратурой.
Замена таких компонентов системной платы как сверхбольшие микросхемы чипсета связана с применением специальных технологий пайки с помощью специального технологического оборудования, кроме того микросхемы где-то надо еще и приобрести. Конечно, все эти проблемы в настоящее время можно решить пойдя на определенные материальные затраты и предприняв некоторые усилия (паяльные станции давно перестали быть редкостью, а через Интернет можно заказать достаточно широкую номенклатуру микросхем и радиоэлементов).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Технологии DSL в Internet.
Использование возможностей Internet стало привычным для большинства служб ремонта компьютерной техники и сложной офисной техники. Поиск документации, схем, обучение, консультации, поиск и приобретение разнообразных запасных частей, радиоэлементов, материалов, необходимых для выполнения ремонта – все это сейчас в большинстве случаев делается через Internet. Понимая нужды современных пользователей Internet, телефонные компании совершенствуют и постоянно улучшают качество предоставляемых услуг. Удобным средством быстрого доступа к Internet является DSL (Digital Subscriber Line).
Среди специалистов, пользующихся услугами Internet в служебных целях, оптимальным средством быстрого доступа к Internet признаны услуги DSL, предоставляемые телефонными компаниями, которые используют обычные аналоговые телефонные линии связи (подходят для большинства видов DSL за исключением самых быстрых и дорогих). DSL применяется там, где невозможно использовать кабельный модем и требуется высокоэффективная, более дешевая альтернатива технологиям ISDN, с максимальной скоростью передачи данных 128 Кбит/с. В некоторых технических документах вместо термина DSL используется хDSL, где символ «х» обозначает версию технологии DSL, предлагаемую локальными телефонными компаниями и провайдерами услуг Internet. В общем случае термин DSL используется для обозначения практически любого типа цифровой абонентской линии. При использовании кабельного модема ширина полосы пропускания уменьшается в зависимости от количества одновременно подключившихся пользователей, а это приводит к снижению скорости передачи данных. Преимущество DSL заключается в том, что ширина полосы пропускания DSL для пользователя остается неизменной.
Широкополосная технология DSL предназначена для телефонных сетей и использует возможности телефонной инфраструктуры по передаче данных на разных частотах, что позволяет проводить высокоскоростную передачу данных и телефонный разговор одновременно. Для передачи и получения сигналов асимметричной DSL (AOSL) применяется два метода:
- метод амплитудной/фазовой модуляции с подавлением несущей (Carrierless Ampli¬tude/Phase - САР);
- метод дискретной многотоновой модуляции (Discrete Multitone - DMT).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Подсветка белого свечения. Драйверы со схемой вольтодобавки.
В настоящее время в дисплеях многих производителей все чаще стала использоваться светодиодная подсветка белого свечения. OLED или Organic Light Emitting Diode (органический светодиод) - одна из самых перспективных разработок, которая уже активно используется для создания подсветки LCD-панелей и других целей. "Зажечь" светодиод несложно - достаточно подключить его в прямом включении через ограничивающий резистор к источнику питания, но этот способ крайне неэкономичен, так как на ограничивающем резисторе создается большое падение напряжения, а значит, и большие потери (кроме того, ток через светодиод и яркость его свечения при подобном включении будут крайне нестабильны). Для повышения КПД и стабильности свечения светодиодов используются драйверы на специализированных микросхемах. В DC/DC-преобразователях обычно применяется стабилизация выходного тока (то есть тока светодиодов), что обеспечивает стабильную яркость свечения светодиодов (гораздо реже для этих целей используется стабилизация напряжения на светодиодах).
Рассмотрим в качестве типового представителя этого типа, микросхему МР1519 (рис. 1), которая представляет собой драйвер для питания четырех белых светодиодов со схемой вольтодобавки (с питанием от источника 2,5...5,5 В). Компания MPS выпускает еще две микросхемы близких к МР1519 по схемотехнике и цоколевке - MP1519L (рассчитана на работу с тремя белыми светодиодами) и MP3011 (работает с двумя белыми светодиодами).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Платы форматеров.
Современный цифровой копир, многофункциональное устройство, лазерный принтер, имеют, как правило двухуровневую систему управления состоящую из платы форматера и одной или нескольких плат второго уровня. Для проведения ремонтных работ плат управления принтеров, МФУ, цифровых копировальных аппаратов необходимо знание основ построения этих сложных компонентов в объеме, примерно таком же, как и для ремонта системных плат персональных компьютеров.
Скорость работы лазерного принтера и его производительность во многом зависят от блока обработки изображения (форматера данных), который предназначен для обработки цифрового изображения, принятого в его оперативную память. Обработка принятого из компьютера изображения может быть очень сложной, например, в цифровых копирах и лазерных принтерах часто используются сложные алгоритмы обработки, обеспечивающие повышенное качество печати за счет сглаживания зубчатых и неровных краев при печати шрифтов, слежения за обеспечением высокой четкости печати векторных элементов; выполняется интел¬лектуальный анализ типа линий, автоматически разли¬чаются фотографии, текст и рисунки в пределах одной страницы; в зависимости от характера задания использу¬ются разные алгоритмы печати; осуществляется управление размером точки для обеспечения разрешения класса 2400 dpi из реальных 600 dpi путем пошагового (1-16 стадий) горизонтального контроля размера каждой точки и т. д.
Плата форматера (рис. 1) по своему составу аналогична системной плате персонального компьютера (но ее стоимость гораздо выше системной платы: $700-800, поэтому ее ремонт дает значительную экономию средств). На ней находится достаточно мощный быстродействующий универсальный 32-х или 64-х разрядный микропроцессор. Микросхема используемая на форматере обычно является заказной, в качестве ее ядра используется достаточно мощный процессор, например, аналогичный Intel 960, или Power PC 405CR и др., кроме того в микросхеме имеется ряд специализированных портов ввода/вывода.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Маркировки, используемые для обозначения аккумуляторов.
Маркировки, используемые для обозначения аккумуляторов учитывают, что в настоящее время применяются аккумуляторы 5-и различных электрохимических систем:
- герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы (сокращенно SLA);
- никель-кадмиевые аккумуляторы ( сокращенно NiCd) ;
- никель-металл-гидридные аккумуляторы (сокращенно NiMH);
- литий-ионные аккумуляторы ( сокращенно Li-ion);
- литий-полимерные аккумуляторы (сокращенно Li-Pol).
Современный аккумулятор построен из большого количества элементов. Один элемент состоит из двух электродов (положительного и отрицательного), электролита и корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы. Напряжение аккумулятора – это разность потенциалов между полюсами аккумулятора при фиксированной нагрузке. Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные элементы аккумулятора соединяются между собой последовательно или параллельно. Существует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24 В. Расчетное напряжение одного элемента составляет 2 В. Номинальное напряжение аккумуляторной батареи равно числу элементов, умноженному на 2 В. Реальное напряжение может колебаться от 2,5 В до 1,2 В.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Идентификация мониторов по стандарту DDC (Display Data Chanel).
Для идентификации мониторов ассоциацией VESA был предложен стандарт DDC (Display Data Chanel), который позволяет определять мониторы различных производителей, и, кроме того, позволяет получать и другую информацию о параметрах и характеристиках любого монитора. Разработка стандарта DDC была обусловлена развитием технологии Plug&Play, которая подразумевает, что внешнее устройство должно “сообщить” о себе основные сведения для того, чтобы операционная система обеспечила правильное конфигурирование и настройку оборудования путем поиска и установки наиболее подходящего драйвера устройства. Для оптимальной настройки изображения необходимо учитывать размер экрана, тип монитора, его цветовые характеристики, поддерживаемые режимы (разрешающая способность), параметры входных сигналов, а, кроме того, желательно знать поддерживается ли монитором система энергосбережения DPMS.
В стандарте DDC вся информация о мониторе передается из монитора в ПК по последовательному интерфейсу, состоящему из двух линий: линии синхронизации и линии данных.
При разработке DDC в качестве основы был применен интерфейс I2C, линия синхронизации интерфейса в DDC получила название DDC_CLK. На этой линии формируется последовательность импульсов, тактирующих передачу данных. Для передачи каждого байта на линии DDC_CLK генерируется девять импульсов: 8 – для передачи битов байта и 1 – бит подтверждения – ACK (квитирующий бит). Тактовые сигналы формируются устройством, запрашивающим информацию (ведущим устройством), т.е. видеокартой ПК. Частота импульсов DDC_CLK может быть любой – ограничен только ее верхний предел величиной 100 кГц. Однако последние версии стандарт DDC уже позволяют передавать данные с частотой до 400 кГц.
Линия данных интерфейса DDC получила название DDC_DATA. На этой линии сигнал устанавливается либо в “высокий”, либо в “низкий” уровень, в зависимости от передаваемых данных, с частотой следования тактовых импульсов DDC_CLK. Считывание информации, выставленной на DDC_DATA, происходит при каждом тактовом импульсе на DDC_CLK.
Уровни напряжений сигналов DDC_DATA и DDC_CLK – до 5 В, т.е. “высокому” уровню соответствует напряжение 5В, а “низкому” уровню сигналов соответствует напряжение около 0В.
Началом цикла передачи байта данных на интерфейсе DDC является условие Start – сигнал DDC_DATA переводится из высокого уровня в низкий при высоком уровне сигнала DDC_CLK.
Завершается цикл передачи байта переводом сигнала DDC_DATA из низкого уровня в высокий при высоком уровне сигнала DDC_CLK – это условие Stop.
При передаче данных состояние сигнала DDC_DATA может изменяться только при низком уровне сигнала DDC_CLK. Биты данных стробируются фронтом импульсов DDC_CLK. После передачи 8 битов передающее устройство (монитор) на один такт освобождает линию данных для получения подтверждения о приеме байта принимающим устройством (компьютером). Принимающее устройство во время этого девятого такта формирует бит ACK, устанавливая сигнал на DDC_DATA в низкий уровень. При запросе от ПК, монитор передает 128 байтов данных, которые содержат следующую информацию:
- фирма-производитель монитора;
- модель монитора;
- дата изготовления;
- серийный номер;
- система команд управления;
- размеры экрана;
- тип монитора;
- параметры входных сигналов;
- поддерживаемые режимы энергосбережения стандарта DPMS;
- дисплейная гамма;
- цветовые характеристики люминофоров;
-поддерживаемые стандартные режимы работы;
- параметры нестандартных поддерживаемых режимов.
Для размещения и хранения всей этой информации в мониторе предусмотрено применение микросхемы памяти – ПЗУ, точнее сказать, микросхемы электрически перепрограммируемого ПЗУ (EEPROM, E2PROM, FLASH).
Статья добавлена: 24.04.2019
Категория: Статьи
Драйвер управления шаговыми двигателями SMA7029M.
Шаговые двигатели являются одними из самых распространенных типов двигателей в приборах самого широкого применения. Эти двигатели можно встретить во всех типах копиров, в факсах, сканерах, МФУ, кассовых аппаратах и это перечисление можно продолжить.
"Классикой" среди микросхем управления шаговыми двигателями можно считать драйвер SMA7029M (рис. 1, 2). Параметры, особенности, построение и типовое включение этой микросхемы рассматриваются ниже. Микросхема SMA7029M обеспечивает возможность управления униполярными шаговыми двигателями различных типов: 4-х фазными и 2-х фазными. Микросхема позволяет управлять двигателями с высокой скоростью и обеспечивает, высокий КПД двигателя. Для переключения фаз используются встроенные полевые мощные транзисторы.
Компактное исполнение SMA7029M позволяет получать экономичный и технологически простой вариант схемы управления шаговым двигателем. Микросхема поддерживает работу с максимальным напряжением питания до 46В и имеет выходы, рассчитанные на высокие напряжения и большие токи. Встроенные полевые транзисторы, имеющие пробивное напряжение более 100В, позволяют обеспечить очень малое сопротивление цепи во включенном состоянии и очень высокую частоту переключения. В составе микросхемы имеются встроенные защитные диоды.
Микросхема SMA7029M обеспечивает регулировку величины тока через фазы шагового двигателя, а также обеспечивает защиту от превышения этого тока сверх заданного значения. Регулировка тока осуществляется методом широтно-импульсной модуляции - ШИМ (PWM). Величина тока задается путем выбора внешнего токового датчика, в качестве которого используется резистор с очень малым сопротивлением (менее 1 Ом). Кроме того, величина тока может быть задана выбором источника опорного напряжения, выбором делителя в цепи опорного напряжения, выбором параметров частотозадающей RC - цепи. RC-цепь позволяет ограничивать время паузы между импульсами. Все входы микросхемы совместимы с микропроцессорами и логикой на 5В.
Особенности микросхемы SMA7029M состоят в следующем:
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Драйверы безколлекторных двигателей.
Безколлекторный двигатель (прямоприводной электродвигатель постоянного тока, вентильный двигатель, электронный двигатель) в лазерном принтере применяется для перемещения лазерного луча и для механизма протяжки, все вентиляторы имеют подобный принцип работы. Там где требуется постоянная, высокая и стабильная скорость вращения – там применяются безколлекторные электродвигатели.
Этот тип двигателя характеризуется следующими преимуществами:
- малая неравномерность мгновенной скорости вращения
- низкий уровень акустических шумов
- небольшие габариты, масса, потребляемая мощность
- высокая надежность
- низкая стоимость
Для управления безколлекторными двигателями применяются специальные микросхемы - драйверы двигателя. Эти микросхемы выполняют следующие функции:
- усиление и обработка сигналов с датчиков положения ротора
- усиление и обработка сигнала от датчика частоты вращения
- формирование сигналов коммутации обмоток статора
- стабилизация частоты вращения.
Условно микросхемы драйверов можно разделить на мощные и маломощные. У маломощных - двигатель подключается через транзисторные усилительные ключи, например микросхема AN8261 (рис. 1).У мощных - обмотки статора подключаются непосредственно к выводам микросхемы и в качестве примера такого драйвера можно привести микросхему AN8245K (рис. 2).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Начиная еще со стандарта АТА-3 в набор команд контроллеров жестких дисков введена группа команд защиты. Поддержка команд этой группы опреде¬ляется содержимым слова (с порядковым номером 128), полученным по команде идентификации. Это слово содержит статус секретности:
бит 0 - поддержка секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 1 - использование секретности (0 - запрещено, 1 - разрешено);
бит 2 - блокировка режима секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 3 - приостановка режима секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 4 - счетчик секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 5 - поддержка улучшенного режима стирания (0 - отсутствует, 1 - имеется);
биты 6-7 зарезервированы;
бит 8 - уровень секретности (0 - высокий, 1 - максимальный);
биты 9-15 зарезервированы.
Если защита поддерживается, то устройство должно отрабатывать все команды группы Security.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Intel - 2020 год.
Процессоры Intel с многопроцессорной обработкой на уровне кристалла уже обеспечивают весьма высокую производительность при более приемлемых тактовых частотах благодаря параллельному выполнению множества операций. Архитектуры Intel CMP (Chip-level MultiProcessing) смогут обойти проблемы, вызванные повышением тактовой частоты (увеличение тока утечки, несоответствие производительности процессора и памяти, проблемы узкого места архитектуры фон Неймана). Многоядерная архитектура также позволит снизить влияние резистивно-емкостных задержек. В течение нескольких последующих лет в корпорации планируется выпустить процессоры, которые будут содержать множество ядер (в некоторых случаях даже сотни). Архитектуры Intel с поддержкой многопроцессорной обработки на уровне кристалла представляют собой будущее микропроцессоров, потому что именно такие архитектуры позволяют достичь огромных уровней производительности и в то же время обеспечить эффективное управление питанием и эффективный режим охлаждения.
Архитектуры CMP обеспечивают огромный рост производительности, и позволяют свести к минимуму потребление электроэнергии и теплоотдачу. В отличие от больших, энергоемких вычислительных ядер с высокой теплоотдачей, кристаллы Intel CMP активизируют только те ядра, которые необходимы для выполнения текущей задачи, тогда как остальные будут отключены. Такое управление вычислительными ресурсами позволяет кристаллу потреблять ровно столько электроэнергии, сколько нужно в данный момент времени для решения текущих задач.
Архитектуры CMP способны обеспечить специализированные функции и уровень адаптивности, необходимые для платформ будущего. Кроме ядер общего назначения, эти процессоры будут включать специализированные ядра для выполнения различных типов вычислений, таких, как обработка графики, алгоритмы распознавания речи и обработка коммуникационных протоколов.
Intel планирует разрабатывать процессоры, допускающие динамическую реконфигурацию ядер, межкомпонентных соединений и кэш-памяти, чтобы обеспечить соответствие многообразным и изменяющимся потребностям. Такая реконфигурация может выполняться производителем процессора (чтобы перенастроить один и тот же кристалл для использования в различных сегментах рынка), OEM-поставщиком (чтобы настроить процессор для систем разного типа) и даже автоматически в реальном времени, чтобы поддерживать соответствие изменяющимся потребностям текущей рабочей нагрузки.
Некоторые микропроцессоры Intel планируется оснастить внутрикристальными подсистемами памяти, объемы которых будут достигать нескольких гигабайт. Такая сверхоперативная память позволит заменить обычную оперативную память во многих вычислительных устройствах. Кэш-память тоже будет реконфигурируемой, ее можно будет динамически перераспределять для разных ядер. Некоторые области памяти можно будет выделять определенным ядрам или предоставлять для совместного использования группами ядер либо всеми ядрами глобально, в зависимости от потребностей приложений. Такая гибкая возможность изменения конфигурации необходима для того, чтобы ликвидировать узкое место производительности, когда множество ядер будет соперничать за доступ к памяти.
Предложенная специалистами концепция виртуализации платформ способна обеспечить эффективное развитие для мощных, автономных и надежных компьютерных систем. Для работы микропроцессоров будущего потребуется несколько уровней виртуализации. Например, виртуализация необходима для того, чтобы скрыть сложную структуру аппаратного обеспечения от соответствующего ПО. Сама операционная система (ОС), ее ядро и ПО не должны "задумываться" о сложном устройстве платформы, о множестве ядер, специализированном аппаратном обеспечении, о множестве модулей кэш-памяти, средствах реконфигурирования и т. п. Они должны "видеть" процессор как набор унифицированных виртуальных машин с глобальными интерфейсами. Такой необходимый уровень абстракции предоставит именно виртуализация. Виртуализация позволяет создавать менее сложные системы, превращая компьютеры в более удобно управляемые объекты, а такое разделение на части обеспечивает значительно больший уровень безопасности систем, сетей и приложений благодаря изоляции потенциально опасных подсистем от системных ресурсов низкого уровня и от других виртуальных платформ.
Технология виртуализации позволила многим ИТ-организациям получить новые способы для развертывания своих систем и приложений и для управления ими. Только виртуализация поможет получить преимущества от этой дополнительной мощности за счет консолидации множества приложений и ОС на единой платформе. Это повысит степень полезного применения серверов, а также упростит сопровождение и снизит расходы на электропитание и охлаждение. Благодаря этим возможностям организации скоро поймут, что они смогут сократить свои расходы, связанные с компьютерами (как капитальные, так и эксплуатационные), и в то же время существенно повысить маневренность центров обработки данных.
Технология Intel Virtualization, ранее известная как Vanderpool, предоставляет аппаратную поддержку, назначение которой - повысить эффективность сегодняшних решений для виртуализации, реализованных программно, которое обеспечит еще более эффективное использование этих новых расширений архитектуры. Виртуализация является постоянно развивающейся технологией, поэтому корпорация берет на себя обязательства включать самые передовые возможности виртуализации в архитектуру Intel. Именно многоядерная архитектура платформ Intel в сочетании с Virtualization Technology позволит создавать виртуальные независимые разделы ПО с обработкой на отдельных ядрах процессора. Таким образом, пользователи смогут создавать уникальную программно-аппаратную конфигурацию в рамках одного сервера и/или ПК для решения своих любых специализированных задач.
Виртуализация обеспечивает высокий уровень работоспособности и безопасности за счет таких ключевых возможностей, как локализация неисправностей, гибкая обработка отказов и разные уровни безопасности. Важнейшее преимущество виртуализации заключается еще и в том, что она упрощает миграцию приложений на новые платформы.
Увеличение производительности на 1% приводит к повышению потребляемой мощности на 3% (при уменьшении размера транзисторов и их плотности на кристалле наряду с тактовой частотой увеличивается и ток утечки, что ведет к нагреву и неэффективному расходованию электроэнергии). Если плотность транзисторов будет расти нынешними темпами, то вскоре без усовершенствования управления питанием микропроцессоры будут выделять десятки тысяч ватт тепла на квадратный сантиметр. Чтобы удовлетворять потребностям будущего, необходимо существенно сократить потребляемую мощность. Для этого необходимы соответствующие технологии.
В недалеком будущем процессоры с архитектурой Intel CMP будут состоять из десятков и даже сотен небольших ядер с низкой потребляемой мощностью и интеллектуальным управлением питанием, которое сможет значительно сократить потери электроэнергии, позволяя процессору задействовать только те ресурсы, которые нужны для работы в данный момент. Кроме того, архитектура Intel CMP будет обеспечивать ультравысокую производительность без ультравысоких тактовых частот, что позволит обойти некоторые проблемы, связанные с током утечки. В дальнейшем архитектура Intel CMP будет обеспечивать разную скорость работы транзисторов. Это станет возможным благодаря производственным технологиям будущего с высокой плотностью. Медленные и быстрые транзисторы будут иметь разное напряжение питания. Задачи, критичные по времени, будут работать на быстрых ядрах с большей потребляемой мощностью, в то время как остальные - на более медленных с пониженным энергопотреблением. Основная цель этих усовершенствований - построение архитектур с интеллектуальным управлением питанием, которое сможет автоматически реконфигурировать процессор с учетом потребностей питания и рабочей нагрузки.
Для управления током утечки можно использовать различные технологии на уровне схем (смещение подложки, образование тяги и "засыпание" транзисторов).
Специализированное аппаратное обеспечение, например, устройства обработки протокола TCP/IP, также может снизить энергопотребление благодаря тому, что будет выполнять свои функции более эффективно (за счет меньшей сложности схем и меньшего количества циклов на операцию), чем универсальные процессоры. Или, например, шина QPI (Core i7). Основное достоинство этого интерфейса - сочетание высокой пропускной способности - до 15 Гбит/с и низкого энергопотребления (не более 5,0 мВт на каждый гигабит в секунду при пропускной способности 15 Гбит/с). Если сравнить еще достаточно прогрессивный по нынешним меркам интерфейс PCI Express 2.0, то он при пиковой пропускной способности 5 Гбит/с имеет удельное энергопотребление 20 мВт на каждый гигабит в секунду.
При скорости передачи данных 5 Гбит/с новый интерфейс (QPI) Intel обладает уровнем энергопотребления не более 2,7 мВт на каждый гигабит в секунду. Эти результаты сегодня являются рекордными с точки зрения эффективности работы современных приёмников данных Теоретически, Intel может повысить пропускную способность существующих интерфейсов в три раза, довольствуясь только 25% уровня энергопотребления нынешних интерфейсов. Что касается возможности разгона шины QPI, то почти все процессоры будут ею обладать в полной мере. Множитель частоты шины QPI - от 4x до 64x (но процессоры Core i7 920 -2.66 ГГц и Core i7 940 - 2.93 ГГц не будут позволять повышать множитель, определяющий тактовую частоту ядер и, соответственно, технология Intel Dynamic Speed Technology ими тоже поддерживаться не будет). Подобной эффективности удалось добиться за счёт динамического управления частотой и напряжением принимающего и передающего чипов, а также некоторых других нововведений.
Представители инженерных подразделений Intel постоянно работают по проблеме дальнейшего снижения энергопотребления процессоров и уровня выделяемого тепла. Например, версия процессора Itanium 2 (Montecito) - для серверов старшего класса - будет потреблять меньше энергии, чем его предшественник, несмотря на добавление второго процессорного ядра и более высокую тактовую частоту.
Работы специалистов Intel над снижением уровня энергопотребления становятся все важнее как для системных администраторов, сталкивающихся с необходимостью охлаждения крупных серверных стоек, так и для пользователей мобильных компьютеров, рассчитывающих увеличить время их работы без подзарядки.
Отказ Intel от своих прежних планов наращивания тактовой частоты процессоров для настольных систем стал доказательством того, насколько важным вопрос энергопотребления и тепловыделения становится на рынке ПК. Двуядерный процессор Montecito содержит в кристалле около 1,7 млрд. транзисторов и потреблял бы мощность до 300 Вт, если бы Intel не реализовала некоторые специальные технологии для экономии энергии (например, Foxton). Возможность управления питанием позволяет процессору менять уровень энергопотребления (в том числе за счет изменения тактовой частоты процессора, зависящей от рабочей нагрузки выполняемого приложения). Кроме того, Intel усовершенствовала датчики энергопотребления в Montecito с тем, чтобы они собирали достаточно данных для активации технологий настройки частоты и энергопотребления (nеперь Montecito потребляет всего 100 Вт при тактовой частоте как минимум 2 ГГц).
Высокоскоростные межкомпонентные соединения являются одним из важнейших условий для построения быстродействующих перспективных вычислительных систем. Архитектуры Intel CMP позволяют ликвидировать узкие места и источники неэффективности, общие для других архитектур, но они могут столкнуться с новыми проблемами повышения производительности.
Серьезной проблемой являются коммуникационные задержки при передаче данных между многочисленными ядрами, кэш-памятью и другими функциональными компонентами. Новым системам потребуются высокоскоростные межкомпонентные соединения, которые позволят значительно ускорить передачи данных и обеспечат эффективную полезную загрузку процессора. Intel не исключает использование усовершенствованных медных проводников, но в конечном счете видимо неизбежен переход на оптические межкомпонентные соединения, которые могут передавать данные со скоростью света.
По мере увеличения степени интеграции полупроводниковых элементов и тактовой частоты микропроцессоров резко возрастают и требования к суммарной пропускной способности каналов обмена данными между микропроцессором и набором микросхем или между несколькими микропроцессорами на системной плате компьютера. Благодаря быстрому развитию микроэлектронных технологий через несколько лет, например, электронные устройства сопряжения, используемые, в частности, для подключения компьютеров к сети (трансиверы) на КМОП-транзисторах смогут работать на тактовых частотах порядка 14 ГГц, что вполне достаточно для поддержания скорости передачи данных на уровне 20 Гбит/с. Однако для применяемой в настоящее время технологии межкомпонентных соединений на базе медных проводников скорости в 15-20 Гбит/с - это предел, по причине неизбежного на сверхвысоких тактовых частотах ухудшения характеристик сигнала, рассеивания мощности и усиления негативного влияния электромагнитных помех.
Технология оптоволоконных соединений в последние годы стала все активнее применяться при развертывании коммуникационных сетей на коротких расстояниях, в частности, для соединения серверов в центрах обработки данных. В настоящее время оптические проводники уже готовы покорять сверхкороткие расстояния микроэлектронного мира.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Особенности микросхем iNAND-флэш памяти.
В основе NAND-архитектуры лежит И-НЕ алгоритм (на англ. NAND). Принцип работы аналогичен NOR-типу, и отличается только расположением ячеек и их контактов. Уже нет необходимости подводить контакт к каждой ячейке памяти, так что стоимость и размер NAND-процессора значительно меньше. За счет этой архитектуры, запись и стирание происходят заметно быстрее. Однако эта технология не позволяет обращаться к произвольной области или ячейке, как в NOR. Для достижения максимальной плотности и емкости, флеш-накопитель, изготовленный по технологии NAND, использует элементы с минимальными размерами. Поэтому, в отличие от NOR-накопителя допускается наличие сбойных ячеек (которые блокируются и не должны быть использованы в дальнейшем), что заметно усложняет работу с такой флеш-памятью. Более того, сегменты памяти в NAND снабжаются функцией CRC для проверки их целостности. В настоящее время NOR и NAND-архитектуры существуют параллельно и никак не конкурируют друг с другом, поскольку у них разная область применения. NOR используется для простого хранения данных малого объема, NAND - для хранения данных большого размера (рис. 1).
iNAND флэш (рис. 2, 3) предназначена для использования в мобильных устройствах (низкая потребляемая мощность). iNAND использует интеллектуальные технологии флэш-памяти, передовые технологии кэширования, которые увеличивают быстродействие системы и производительность для более быстрой загрузки приложений, просмотра веб-страниц, и многозадачности. Чипы iNAND выпускаются в очень компактных упаковках.
Версия сайта для слабовидящих
